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굴 패각의 소성온도 및 입경에 따른 연안 점토질 퇴적물의전단강도 변화에 관한 연구
우희은,정일원,이인철,김경회 한국지하수토양환경학회 2021 지하수토양환경 Vol.26 No.1
In order to investigate change of shear strength of coastal muddy sediment by mixing pretreated oyster shells withdifferent pyrolysis temperatures and particle sizes, a vane shear test was carried out. The shear strength of the sedimentwith oyster shells pyrolyzed at 800oC was twice higher than that of the control, with a maximum shear strength of ca. 0.2kPa. The Ca2+ concentration in the pore water was the highest at sediment with oyster shells pyrolyzed at 800oC with aconcentration of ca. 790 mg/L. From the above results, it is concluded that the application of the oyster shells pyrolyzed at800oC can affect the increase in shear strength of coastal sediments through the aggregation of clay particles andpozzolanic reactions with sediments.
굴 패각의 전처리 조건에 따른 인산염 제거효율에 관한 연구
우희은,김경민,이인철,김경회 해양환경안전학회 2018 해양환경안전학회지 Vol.24 No.2
굴 패각과 같은 반응성 재료는 사용 목적에 적합한 전처리 조건을 선택할 필요가 있다. 본 연구에서는 인 농도 제어를 목적으로 효율적인 굴 패각 사용을 위한 전처리 조건을 제안하는데 목적을 둔다. 굴 패각의 전처리(소성 온도, 소성 시간, 입자 크기)에 따른 인산염 제거 효율을 조사하였다. 또한 XAFS 분석 및 등온 흡착 실험을 통해 굴 패각의 인산염 제거특성에 대해 조사하였다. 실험결과 소성 온도는 600°C, 소성 시간은 6h, 입자 크기는 0.355~0.075mm에서 우수한 제거 효율을 확인하였다. 등온 흡착 실험 결과 Langmuir 모델이 굴 패각의 흡착에 적합한 것으로 나타났다. XAFS 분석 결과 600°C에서 소성시킨 굴 패각에는 인산칼슘이 생성된 것이 확인되었다. 즉 굴 패각의 칼슘 이온 용출에 의한 인산칼슘 형성이 인산염의 농도 감소에 기여하고 있음을 확인하였다. In this study, we investigated phosphate removal efficiency according to pretreatment (pyrolysis temperature, pyrolysis time, particle size) of oyster shells as a basic study for their recycling. And XAFS analysis and isothermal adsorption experiments were performed to investigate the phosphate removal characteristics of oyster shells. As a result, the removal efficiency was good at 600°C pyrolysis temperature with 6 hour pyrolysis time and 0.355~0.075mm particle size. Isothermal adsorption experiments showed that the Langmuir model is suitable for adsorption of oyster shells. XAFS analysis showed that calcium phosphate formed on the oyster shell pyrolyzed at 600°C. In other words, it was confirmed that the formation of calcium phosphate by the calcium ion elution of the oyster shell contributes to the decrease of phosphate concentration.
수산부산물 활용에 따른 통영 북신만 오염 퇴적물의 환경 특성 변화
우희은(Hee-Eun Woo),김종오(Jong-Oh Kim),김경회(Kyunghoi Kim) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5
통영 북신만은 양식장이 다수 분포하고 있으며 육지로부터의 오염물질 유입이 많은 해역이다. 본 연구에서는 수산부산물을 활용하여 북신만의 저질 개선을 위하여, 퇴적물 표층에 수산부산물인 굴 패각을 피복하고, 모니터링을 실시하였다. 2020년 10월 굴 패각 피복 후 모니터링을 수행한 결과, 북신만의 해수와 퇴적물의 인산인 농도는 대조구 대비 90% 이상 감소한 것을 확인하였다. 마찬가지로 해수와 퇴적물의 암모니아성 질소 농도 역시 대조구 대비 90% 이상 감소하였다. 북신만 퇴적물의 미생물 군집 분석 결과, 대조구 및 실험구의 최우점종인 Proteobacteria는 실험구에서 대조구보다 2배 이상 높게 나타났으며, 혐기성 박테리아인 Chlorobi은 대조구 대비 실험구에서 90% 이상 급감하였다. 이상의 결과를 바탕으로 저서환경 개선을 위한 굴 패각의 활용은 수산부산물의 재활용을 촉진시키고 연안의 오염된 저질을 개선하기 위한 비용을 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다. Buksin Bay is a contaminated sea area with a large amount of pollutants from fish farms and land. In this study, in order to improve the contaminated sediments, the surface of the contaminated sediments was covered with oyster shells, which are fishery by-products, and seasonal monitoring was conducted. Monitoring after covering oyster shells in October 2020, it was confirmed that the phosphate concentration in the seawater and sediments of experimental site decreased by more than 90% compared to the control. Similarly, the concentration of ammonia nitrogen in seawater and sediments was also reduced by more than 90% compared to the control. As a result of the microbial community analysis of the sediments of the Buksin Bay, Proteobacteria, the dominant species of the control and experimental site, was more than twice as high as that of the control in the experimental site, and the anaerobic bacterium Chlorobi decreased more than 90% in the experimental site compared to the control. The above results are expected to promote the recycling of fishery by-products and reduce the cost to improve the contaminated sediment of the coast.
굴 패각의 입경 및 소성 온도에 따른 연안 오염 저서환경 변화 연구
정일원,우희은,이인철,윤석진,김경회 해양환경안전학회 2020 해양환경안전학회지 Vol.26 No.7
After pre-treatment of oyster shells according to particle size (0~1, 1~2, 2~5 mm) and pyrolysis temperature (400(P400), 500(P500), 600(P600), 800(P800)℃), changes in the properties of sediments mixed with pre-treated oyster shells were investigated. The primary component of the oyster shell was changed from CaCO3 to CaO at temperatures above 700℃. The Ca2+ concentration in P800 was 790 mg/L, which was 2~3 times higher than those in the control and other experimental samples. Ca2+ elution significantly increased at the pyrolysis temperature over than 600℃. In oyster shells pyrolyzed over 600℃, the pH of the pore water increased by 0.1~0.5, due the hydrolysis of CaO formed by the pyrolysis of CaCO3. The PO4-P of the overlying and pore water in P600 and P800 were 0.1~0.2 mg/L lower than those of the control. The increased pH and elution of Ca2+ from oyster shells should suppress the upwelling of PO4-P from the sediment. Based on the above results, it was confirmed that the pyrolysis temperature of oyster shells influenced NH3-N and PO4-P concentrations in the sediment; however, the particle size of oyster shells had little effect. The results of this study can be used as a foundation for research on the use of pyrolyzed oyster shells to improve low-contamination coastal benthic environments. 굴 패각을 입경(0~1, 1~2, 2~5mm) 및 소성온도(400(P400), 500(P500), 600(P600), 800(P800)℃)별로 전처리 한 후, 퇴적물과 혼합된 실내실험을 통해 퇴적물의 성상변화를 조사하였다. 굴 패각의 주요 성분인 CaCO3는 700℃ 이상의 소성 온도에서 열분해 되어 CaO로 변화하는 것으로 나타났다. P800의 Ca2+ 농도는 약 790mg/L로 대조구 및 다른 실험구들에 비해 약 2~3배 높게 나타나 고온 소성 된 굴 패각일수록 용출되는 Ca2+는 높은 것으로 확인되었다. 600℃ 이상의 온도에서 소성된 굴 패각에서는 CaCO3의 열분해로 형성된 CaO의 가수분해를 통해 간극수 내의 pH가 0.1~0.5 증가한 것으로 나타났다. 간극수 내의 NH3-N은 대조구보다 약 2.2~7.6mg/L의 범위로 증가하였으며, 이는 가수분해 과정에서 발생한 열, Ca2+에 의한 미생물 활동 억제, 소성 과정에서 증가한 굴 패각 공극을 통한 산소 공급 등이 복합적으로 작용한 결과로 판단된다. P600 및 P800의 직상수 및 간극수 내의 PO4-P 농도는 대조구보다 약 0.1~0.2mg/L 낮게 나타났으며 이는 소성 굴 패각으로 인한 pH 증가 및 PO4-P와의 화학적 반응으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 소성 온도에 따라 굴 패각은 퇴적물 내의 NH3-N 및 PO4-P의 농도변화에 영향을 미치는 것으로 확인되었으나, 입경에 의한 영향은 크지 않은 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 향후 소성 굴 패각을 낮은 오염도의 연안 저서환경을 개선시키기 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것을 판단된다.