안동지역 하천의 환경오염물질과 곤충면역 생체지표 분석

유건상,고성운,조성환,이화성,김용균,Ryoo Keon Sang,Ko Seong-Oon,Cho Sunghwan,Lee Hwasung,Kim Yonggyun 한국응용곤충학회 2005 한국응용곤충학회지 Vol.44 No.2

경북 안동지역의 10개 하천 및 하천 주변으로부터 2004년 5월에 물, 토양, 퇴적물의 시료를 채취하였다. 이들 지역의 환경오염 수준을 평가하기 위해 표준공정시험법이나 U.S. EPA 법을 이용하여 시료 중의 총질소, 총인, 화학적 산소요구량, 중금속, 유기인 및 유기염소계 잔류농약, 그리고 dioxin-like PCBs 등의 오염물질의 분석을 실시하였으며, 이와 더불어 파밤나방(Spodoptera exigua)을 이용한 면역교란의 생체지표 분석을 병행하였다. 일반적으로 총질소가 9.12 mg/L 수준의 와야천을 제외하고는, 각 하천 중의 총질소, 총인, 화학적 산소요구량은 환경부에서 정한 허용기준치보다는 비교적 낮았다. 각 하천 시료 중의 납과 카드뮴의 함량은 허용 기준보다도 매우 낮았지만, 하천에 따라 차이가 있어서 미천, 길안천, 현하천의 납과 카드뮴 함유량은 다른 하천의 시료들에 비해서 몇 배 이상 높게 검출되었다. 잔류농약은 미천 주변의 토양에서 유기인계 살충제인 다이아지논, 파라치온, 그리고 펜토에이트가 0.19, 0.40, $1.13\;{\mu}g/g$ 농도로 검출되었다. 반면에 내분비계 교란물질로 알려져 있는 16종의 유기염소계 농약과 12종의 dioxin-like PCB congeners는 검출한계 미만으로는 확인할 수 없었다. 그러나 와야천의 시료에 대한 곤충면역 교란효과를 고려해 볼 때, 이 하천의 수질과 주변의 토양이 조사한 오염원 이외의 화합물에 오염되어 있을 가능성을 제시해 준다. 이상의 분석 결과를 토대로 화학적 및 생물학적 검정 기술의 제약점과 상호 보완성이 기술되었다. Samples of water, soil, and sediment were taken from 10 streams near Andong, Korea in May 2004. To assess the degree of environmental pollution of each stream, chemical pollutants such as total notrogen (T-N), total phosphorus (T-P), chemical oxygen demand (COD), heavy metals, organophosphorus pesticides, organochlorine pesticides, and dioxin-like PCB congeners were analyzed by standard process tests or U.S. EPA methods. In addition, biomarkers originated from insect immune systems of beet armyworm, Spodoptera exigua, were used to analysis of the environmental samples. Except Waya-chun stream showing T-N content of 9.12 mg/L, most streams were contaminated with relatively low levels of overall pollutants in terms of T-N, T-P, and COD, compared to their acceptable environmental levels designated by the Ministry of Environment. Contents of Pb and Cd in samples of each stream were much lower than environmentally permissible levels. However, several times higherconcentrations of Pb and Cd were found in locations at Mi-chun, Kilan-chun, and Hyunha-chun streams, in comparison with other streams. Diazinon, parathion, and phenthoate compounds among organophosphorus pesticides were detected as concentrations of 0.19, 0.40, and $1.13\;{\mu}g/g$, respectively, from soil sample collected in the vicinity of Mi-chun stream. On the other hand, 16 organochlorine pesticides and 12 dioxin-like PCB congeners, known as endocrine disrupting chemicals, selected in this study were not found above the limit of detection. Biomarker analyses using insect immune responses indicated that Waya-chun stream was suspected as exposure to environmental pollutants. Limitation and compensation of both environmental analysis techniques are discussed.

화학 및 열적 처리를 이용한 폴리염화바이페닐(PCB)의 제거

유건상,Ryoo, Keon Sang 대한화학회 1999 대한화학회지 Vol.43 No.3

변압기 오일에 함유되어 있는 폴리염화바이페닐(PCB)의 제거를 위해서 화학적 처리와 제어된 산화반응에 의한 열적처리를 상호 결합시킨 한 포괄적인 공정이 이루어 졌다. 화학시약을 이용한 화학처리에서 완전히 처분할 수 없었던 폴리염화바이페닐은 오일의 순환중 에 적절한 흡착제로 걸러진 후 열처리되었다. 열처리에 의해서 폴리염화바이페닐은 99.99% 이상 파괴 되었으며 독성 부산물인 PCDDs나 PCDFs는 처리과정 중에 형성되지 않았다. 변압기에 있는 오일이나 무기지지체는 공정 후에 재회복 되었다. 화학 및 열적처리를 결합시킨 이 공정은 환경적으로 유익하며, 다른 유용한 기술보다도 사용하기 쉽고 효과적이며 경제적 이었다. A comnprehensive process which combines chemical with thermal treatment by controlled counterflow oxidation has been developed for disposal of PCBs in transformer oil. PCBs which not completely removed by chemical treatment, after being filtered with appropriate adsorbent during the oil circulations, was thermally treated. Destruction efficiencies of better than 99.99% was obtained, with no measurable formation of PCDDs (polychlorinated dibenzo-p-dioxins) or PCDFs (polychlorinated dibenzofurans). The combination also permits high recovery of oil and inorganic supports from scrap power transformers. The process is environmentally benign, easy to use and less capital intensive than other available technologies.

브롬화 난연제인 Polybrominated Diphenyl Ethers (PBDEs)의 화학적처리 기술 개발

유건상,홍용표,홍성욱,Ryoo, Keon Sang,Hong, Yong Pyo,Hong, Sungwook 대한화학회 2013 대한화학회지 Vol.57 No.3

폴리에틸렌글리콜(PEGs)과 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 서로 다른 온도와 시간의 반응조건에 따라 PBDEs의 화학반응을 수행하였다. PBDEs의 제거효율은 화학반응 전과 후의 농도의 차이로 측정하였다. PBDEs는 25와 $50^{\circ}C$의 낮은 온도에서는 제거되지 않았다. 하지만 온도를 증가시킴에 따라, 바이페닐기에 붙어있는 5-6개의 브롬이 치환되어 있는 PBDEs의 완전제거를 보이면서 ${\sigma}$-xylene에 있는 PBDEs의 제거효율은 점차적으로 증가하였다. 반응조건을 4시간과 $150^{\circ}C$까지 증가시켰을 때 PBDEs의 제거효율은 거의 100%에 도달하였다. 이와 같이 PEGs와 PBDEs의 화학반응 연구를 통해, PBDEs가 PEGs에 의해 브롬이 순차적으로 제거되는 진행에 의해서 탈브롬화 된다는 것을 확인할 수 있었다. A chemical reaction of PBDEs was implemented using the polyethylene glycols (PEGs) and KOH, along with different reaction conditions such as temperatures and times. Removal efficiencies of PBDEs before and after chemical reaction were examined by difference of concentration. PBDEs was not removed at lower temperatures of 25 and $50^{\circ}C$. However, under the increased temperature, removal efficiency of PBDEs in ${\sigma}$-xylene was gradually increased, showing completely removal of PBDEs containing 5-6 bromines on biphenyl frame. When increasing the reaction conditions to 4 hours and $150^{\circ}C$, removal efficiency of PBDEs reached almost 100%. In studying the reaction of PEGs with PBDEs, it confirmed that the PBDEs led to less brominated by PEGs through a stepwise process with the successive elimination of bromines.

여러 흡착제를 이용한 총질소와 총인 흡착특성에 관한 비교연구

유건상,최종하,Ryoo, Keon Sang,Choi, Jong-Ha 대한화학회 2012 대한화학회지 Vol.56 No.6

The present study is to explore the possibility of utilizing loess and fly ash as well as activated carbon for the adsorptive removal of T-N and T-P in water. Here, we investigated adsorption efficiency and Freundlich constants k and 1/n of each adsorbent. It was found that fly ash has not adsorptive capability for both T-N and T-P in water. Adsorption of T-N from water by loess has not occurred, but showed that adsorption efficiency for T-P reached approximately 57.5% at equilibrium time of 24 hr and room temperature. Activated carbon was shown to be an effective adsorbent for adsorption of T-N from water. Freundlich constant 1/n value of activated carbon represented that adsorptive capability of activated carbon is almost equivalent to loess. 본 연구는 수중에 있는 질소와 인의 흡착 제거를 위해서 활성탄뿐 아니라 황토와 비산재의 이용 가능성을 탐구하는 것이다. 여기서 우리는 각 흡착제에 대한 흡착효율과 Freundlich 상수 k와 1/n 값을 조사하였다. 비산재는 수중에 있는 총질소와 총인에 대하여 전혀 흡착능력을 보이지 않았다. 황토에 의한 수중으로부터의 총질소의 흡착은 일어나지 않았다. 그러나 24시간의 반응시간과 실온에서 총인에 대하여 대략 57.5%의 흡착효율을 보였다. 활성탄은 총질소에 대해서 매우 효과적인 흡착제라는 것을 보여 주었다. 활성탄의 Freundlich 상수 1/n 값을 통해서 활성탄이 황토와 거의 동등한 흡착능력을 가지고 있다는 것을 알게 되었다.

여러 흡착제를 이용한 변압기 오일 중의 PCBs 흡착특성에 관한 비교연구

유건상,홍용표,안찬주,Ryoo, Keon Sang,Hong, Yong Pyo,Ahn, Chun Ju 대한화학회 2012 대한화학회지 Vol.56 No.6

현 연구의 목적은 변압기 오일에 있는 PCBs의 흡착 제거를 위해 활성탄, 황토, 비산재의 이용 가능성을 탐구하는 것이다. 흡착 실험에서 온도(5, 25, 55), 접촉시간(30분-3일), 흡착제의 양(1, 2.5, 5, 10 g)과 같은 인자들의 영향을 조사하였다. 60분의 흡착평형시간에서 활성탄에 의한 변압기 오일로부터 PCBs의 흡착율이 황토보다 더 우수하였다. 활성탄과 황토의 흡착 평형 데이터는 Freundlich 등온 모델 식에 적합하였다. 5, 25 그리고 $55^{\circ}C$의 온도에서 각 흡착제의 PCBs 흡착 속도상수와 활성화 에너지를 속도 모델을 통하여 알아보았다. 열역학 자료들로부터 변압기 오일/활성탄과 황토 계에서의 PCBs 흡착 공정이 자발적이며 흡열반응이라는 것이 확인되었다. The aim of the present study is to explore the possibility of utilizing loess and fly ash as well as activated carbon for the adsorptive removal of PCBs in transformer oil. Here, we investigated the effect of various factors such as temperature (5, 25, 55), contact time (30 min-3 day) and adsorbent does (1, 2.5, 5, 10 g) in detail. It was found that PCBs adsorption rate from transformer oil by activated carbon is more favored than loess at the equilibrium time of 60 minutes. The equilibrium data for both activated carbon and loess is fitted well to the Freundlich isotherm model. The rate constant and activation energy of PCBs adsorption in transformer oil on each adsorbent was analyzed by fitting a kinetic model at 5, 25 and $55^{\circ}C$. From the thermodynamic parameters, the PCBs adsorption process for transformer oil/activated carbon and loess system is spontaneous and endothermic in nature.

활성탄에 의한 광유내 PCB Congeners의 흡착에 관한 비교 연구

유건상,Ryoo, Keon Sang 대한화학회 1997 대한화학회지 Vol.41 No.5

광유로부터 polychlorinated biphenyls(PCBs)를 제거할 수 있는 가능성을 평가하기 위해 활성탄을 이용한 흡착반응을 연구하였다. 염소원자의 치환이 비교적 적은 PCBs로 구성되어 있는 Aroclor 1242의 흡착 효율은 95% 이상이었으나, 많은 염소원자들로 치환된 Aroclor 1260은 상당히 낮은 75%의 효율을 나타내었다. 관찰된 차이점은 평면이나 비평면 구조를 갖고 있는 PCBs의 기하학적인 구조에 기인한다. 실제로 평면구조 PCBs의 농도는 Aroclor 1260에서보다도 Aroclor 1242에서 훨씬 높다. PCBs의 독성은 주로 평면 구조와 관련되어 있기 때문에, 활성탄에 의한 평면구조 PCBs의 우선적인 흡착은 활성탄의 처리를 통해 독성의 감소가 성취될 수 있다는 것을 보여준다. 독성 감소의 효율은 Toxicity Equivalence Factor(TEF)를 써서 평가하였다. The sorption kinetic was studied to evaluate feasibility of removing PCBs from mineral oil with activated carbon. Adsorption efficiency for Aroclor 1242 which is composed of lower chlorinated PCB formulations was $\geq$ 95%, whereas the adsorption efficiency for Aroclor 1260 having higher chlorinated constituents was considerably lower with the efficiency falling to 75%. The observed difference in the adsorption efficiency is attributed to the geometry of PCBs with non-planar and coplanar structure. The concentration of coplanar PCBs is appreciably higher in Aroclor 1242. Since toxicity is primarily associated with coplanar congeners, the preferential adsorption of coplanar congeners by activated carbon accounts for the fact that toxicity reduction can be achieved through this process. The efficiency of process was assessed in terms of Toxicity Equivalence Factor (TEF).

정적 초임계유체 방식에 의한 토양 중의 PCBs 추출

유건상,이원경,홍용표,오인경,김용균,Ryoo, Keon-Sang,Lee, Won-Kyoung,Hong, Yong-Pyo,Oh, In-Gyung,Kim, Yong-Gyun 대한화학회 2003 대한화학회지 Vol.47 No.6

Polychlorinated biphenyls (PCBs) known as environmental contaminants in soil were analyzed by the soil pollution standard process test and the static supercritical $CO_2$ extraction mode. It was shown that the percent average recoveries of PCBs by the soil pollution standard process test were ranged in 25-35% and the corresponding standard deviations were above 10%. In contrast, the percent average recoveries of PCBs by the static supercritical $CO_2$ extraction mode were 2-2.5 times higher and standard deviations were within 7%. These results indicate that static supercritical $CO_2$ extraction mode may be a useful alternative to sample pretreatment certified by the soil pollution standard process test. The increasing supercritical $CO_2$ pressure from 1130 psi to 1996 psi at $40^{\circ}C$ enhanced the recovery of all PCB congeners from soil. However, at same Tc and Pc, the equilibrium time (5 versus 60 minutes) had no effect on the recovery of each PCB congener. Finally, similar PCB recoveries were obtained under the same extraction condition, regardless of the molecular weight and structure (coplanar versus non-coplanar) of PCB congeners. 토양오염표준공정시험법과 정적 초임계 $CO_2$ 추출방식을 사용하여 환경오염물질로 알려져 있는 토양 중의 PCBs를 분석하였다. 토양오염표준공정시험법에 의한 PCBs의 평균회수율은 25-35%의 범위였으며 표준편차는 10%를 초과하였다. 이와는 대조적으로, 정적 초임계 $CO_2$ 추출방식에 의한 PCBs의 평균회수율은 토양오염표준공정시험법보다도 2-2.5배 높았으며 표준편차는 7% 이내였다. 이러한 결과들은 정적 초임계 $CO_2$ 추출방식이 토양오염표준공정시험법에서 공인된 시료전처리과정을 대체할 수 있을 가능성을 제시하고 있다. $40^{\circ}C$의 일정한 온도에서 점차적으로 초임계 $CO_2$의 압력을 1130 psi에서 1196 psi로 증가시킴에 따라 토양으로부터 PCB congener의 회수율도 역시 증가하는 경향을 보였으나, 같은 추출조건(같은 온도와 압력)에서 평형시간(5분과 60분)은 회수율의 어떠한 영향도 주지 않았다. 마지막으로, 각 PCB congener의 회수율은 같은 추출조건에서 PCB의 분자량이나 구조(coplanar versus non-coplanar)와는 관계없이 거의 비슷한 수준의 값을 보였다.

자외선 조사에 의한 수용액 중에 함유되어 있는 엔도설판 alpha, beta, sulfate의 광분해

유건상 ( Keon Sang Ryoo ),김미향 ( Mi Hyang Kim ),이화성 ( Hwa Sung Lee ),황현직 ( Hyun Gick Hwang ) 한국환경과학회 2006 한국환경과학회지 Vol.15 No.11

변압기 오일 내 PCBs의 화학적 탈염소공정: 실용적인 접근

유건상 ( Keon Sang Ryoo ),변상혁 ( Sang Hyuk Byun ),최종하 ( Jong Ha Choi ) 한국환경과학회 2009 한국환경과학회지 Vol.18 No.9

입자상 활성탄의 흡착과 재생에 의한 PCBs 오염제거

유건상(Keon Sang Ryoo),홍용표(Hong, Yong Pyo),최종하(Choe, Jong Ha) 대한화학회 2002 대한화학회지 Vol.46 No.2

활성탄에 흡착되어 있는 유기질을 처리하기 위하여 역류산화반응이 개발되었고 그것에 대한 평가가 이루어 졌다. 역류산화반응이란 산소의 흐름과 반대로 이동하는 자발적인 불꽃을 이용하여 유기질을 파괴 및 제거함과 동시에 폐활성탄을 재생하는 방법이다. 본 연구를 통하여 얻어진 실험결과를 고찰해 보면, 활성탄의 질량손실과 불꽃의 온도가 산소의 흐름속도에 절대적으로 의존하였고, 재생탄의 비표면적이 거의 완전히 회복되었으며, 특히 활성탄에 흡착되어 있는 열에 안정한 PCBs를 거의 완전히 파괴 및 제거(99.99%이상)할 수 있었다. Counterflow oxidation was developed and evaluated for treatment of organics that adsorbed in/on granular activated carbon(GAC). This reaction is a method that destructs and removes organics adsorbed, at the same time, regenerates waste carbon, uti lizing a self-sustained flame which propagates itself ina direction counter to the oxygen flow. The results showed that the mass loss of carbon and flam temperature were strongly dependent on the flow rate of oxyen, adsorptive capability of regenerated carbon completely was recovered, as well as destrution and removal efficiency of thermally stable PCBs was achieved with the value of better than 99.99%