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환경 추적자의 흡착 특성을 이용한 수리지화학적 활용 가능성 고찰
정성욱,장세은,김민경,김성표,엄우용,Choung, Sungwook,Chang, Seeun,Kim, Minkyung,Kim, Sungpyo,Um, Wooyong 한국지하수토양환경학회 2012 지하수토양환경 Vol.17 No.6
This study provided sorption properties of chlorofluorocarbons (CFCs), and elucidated potential application of CFC sorption data in hydrogeochemistry. Prior sorption studies were reviewed for hydrophobic organic compounds similar to the CFCs, because there were only few CFC sorption studies. The CFCs are regarded as relatively conservative chemicals in groundwater environments based on their moderate hydrophobicity. However, thermally altered carbonaceous matter (TACM) can significantly increase sorption capacity and nonlinearity for hydrophobic organic compounds such as CFCs, compared to general soil organic matter. CFC sorption behavior are close to the sorption for reviewed organic chemicals. Therefore, the CFC sorption data can be used for determining hydrogeochemical properties and predicting transport of organic contaminants in TACM-containing aquifer environments.
벤토나이트의 일라이트화에 의한 세슘 수착 특성 변화 연구
황정환,정성욱,한원식,윤원우,Hwang, Jeonghwan,Choung, Sungwook,Han, Weon Shik,Yoon, Wonwoo 한국지하수토양환경학회 2021 지하수토양환경 Vol.26 No.5
This study investigated the mineralogical properties of bentonite and illite and evaluated the Cs sorption at various concentrations (C<sub>w</sub>≈1-10<sup>5</sup> ㎍/L). Bentonite samples, collected from South Korea and USA, majorly consisted of Ca- and Na-montmorillonite, showed large cation exchange capacity (CEC, 91.4 and 47.3 meq/100 g) and specific surface area (SSA, 46.1 and 39.7 m<sup>2</sup>/g). In contrast, illite sample (USA) had relatively low values for 14.4 meq/100g of CEC and 29.3 m<sup>2</sup>/g of SSA, respectively. Bentonite and illite had different non-linear sorption for Cs along with C<sub>w</sub>. At low C<sub>w</sub><10 ㎍/L, illite showed higher sorption capacity than bentonite despite low CEC because of the existence of specific sorption sites at the weathered mineral edge. However, as C<sub>w</sub> increased, bentonite represented high sorption capacity because the cation exchange between Cs and interlayer cations was effective at high C<sub>w</sub> conditions. These results implicated that the Cs concentration is important to evaluate the sorption performance of bentonite and illite. Finally, the Cuadros' kinetic model for illitization using various K concentrations (2×10<sup>-5</sup> and 1.7×10<sup>-3</sup> mol/L) and temperature (100-200℃) showed that up to 50% of the montmorillonite in bentonite could be converted to illite, suggesting that the illitization should be considered to evaluate the sorption performance of the bentonite in deep geological disposal repository.
산불로 인해 변화하는 토양지하수 환경에서의 세슘 흡착 및 거동에 대한 새로운 고찰
배효진 ( Hyojin Bae ),정성욱 ( Sungwook Choung ),정진아 ( Jina Jeong ) 한국물환경학회 2022 한국물환경학회지 Vol.38 No.1
This study was conducted to investigate the effect of soil and groundwater environment changed by wildfire on cesium adsorption and transport. Soil samples (A, B) used in the study were collected from Gangwon-do, where wildfires frequently occur, and the adsorption and transport of cesium in the samples were evaluated through batch and column experiments. As a result of the batch adsorption experiments with various concentrations of cesium (CW ≈ 10~10<sup>5</sup> μg/L), the adsorption distribution coefficient (K<sub>d</sub>) of cesium was higher in sample A for all observed concentrations. It means that the adsorption capacity of sample A was higher to that of sample B, which was also confirmed through the parameters of adsorption isotherm models (Freundlich and Langmuir model) applied to the experimental results. The fixed bed column experiments simulated the actual soil and groundwater environment, and they showed that cesium was retarded approximately 43 and 27 times than a nonreactive tracer in sample A and B, respectively. In particular, a significant retardation occurred in the sample A. Although sample A contains little clays, total organic carbon (TOC) contents were 3 times greater than sample B. These results imply that particulate organic matter caused by wildfire might influence the adsorption and transport of cesium in the organic matter-rich soil and groundwater environment.
원자력 중대 사고에 대비한 영동 지역 일라이트의 방사성 세슘 흡착 특성 평가
황정환 ( Jeonghwan Hwang ),정성욱 ( Sungwook Choung ),박찬수 ( Chan-soo Park ),한정희 ( Jeong-hee Han ),전소담 ( Sodam Jeon ) 한국광물학회 2016 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.29 No.4
본 연구는 원자력 중대 사고 시, 환경에 유출된 방사성 세슘의 확산을 억제하기 위해 충북 영동지역 일라이트의 활용 가능성을 평가하였다. 영동 일라이트는 운모질 편암의 열수변질 작용에 의해 형성되었으며, 주요 구성 광물은 석영, 장석, 일라이트이다. 저농도 세슘 용액을 사용한 회분식 흡착실험 결과, 영동 일라이트의 흡착 분배 계수(K<sub>d</sub>)는 약 4,200 L kg<sup>-1</sup>으로 다른 점토 광물에 비해 비교적 높은 값을 가지며, 이는 일라이트에 존재하는 풍화된 모서리면(FES)의 영향으로 판단된다. 영동 일라이트와 세슘의 흡착등온선은 비선형 흡착 특성을 나타내며 단일 표면 한계 흡착 능력이 250,000 μg kg<sup>-1</sup>으로 우수한 흡착능을 보여주어 방사성 세슘 흡착제로서의 사용 가능성을 입증하였다. 이러한 결과는 추후 방사능 누출 사고 등의 긴급 상황 발생 시, 영동 지역 일라이트를 오염 확산 방지 및 정화작업에 사용하기 위한 평가 자료로 활용될 것으로 기대된다. This study evaluated potential application of illite, which is produced at Yeongdong area in Korea, to remove radiocesium released to environmental system through severe nuclear accidents. The Yeongdong illite was formed by metamorphose of micaceous schist in hydrothermal condition, and composed of quartz, illite, and albite. Sorption distribution coefficient (K<sub>d</sub>) of cesium by the Yeongdong illite was higher than the K<sub>d</sub> values for other clay minerals. It may be affected by preferential adsorption of cesium to Frayed Edge Sites (FES) on illite. Nonlinear isotherm models were suitable to describe the sorption processes for the Yeongdong illite. Its max. single layer capacity was 250,000 μg kg<sup>-1</sup> for cesium. Therefore, the Yeongdong illite could be an efficient and economic sorbent to prevent dispersion of radiocesium, and apply for remediation.
산불 지역 토양지하수 환경 내 세슘의 거동 지연 특성 연구
배효진(Hyojin Bae),정성욱(Sungwook Choung),정진아(Jina Jeong) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
최근 지구온난화로 전 세계가 극심한 기후변화를 겪고 있으며, 이러한 기후변화는 우리나라에서도 뚜렷하게 나타나고 있다. 특히나 이상고온, 강수 패턴의 변화는 산불 발생의 규모와 강도를 증가시키고 있다. 산불은 바이오매스의 불완전 연소를 일으킬 수 있으며, 이로 인해 생성되는 다양한 입자성 유기물은 토양 내에 축적되어 토양 지하수 환경을 변화시킨다. 본 연구에서는 산불 발생으로 변화된 토양지하수 환경에 세슘이 누출될 경우 해당 물질의 거동 지연 특성을 규명하고자 하였다. 연구에 사용한 토양 시료는 2017년 대형 산불이 발생한 강원도 강릉시 성산면 일대의 두 지점(GS1, GS2)에서 심도별(~5, ~20, ~40 cm)로 채취하였다. 채취한 시료의 이화학적 특성을 규명하고자 XRD, XRF, TOC 분석을 진행하였고, 지연 특성을 알아보기 위해 농도별 세슘에 대한 배치 흡착 실험을 수행하여 흡착 분배계수(Kd )를 산출하고 실험 결과를 비선형 흡착 모델(Freundlich & Langmuir model)에 적용하였다. 또한 실제 지하수 환경에서의 세슘 이동성을 평가하고자 고농도 세슘(C0 ≈ 100 mg/L)에 대하여 컬럼 실험을 수행하였다. XRD 분석 결과, 각 시료는 주로 석영과 장석으로 구성되어 있으며, GS2가 GS1에 비해 장석의 비율이 높고 소량의 일라이트(4~5.9%)를 함유하고 있다. 유기탄소 함량은 표토에서 7~8 wt%로 비교적 높은 값을 나타냈으며, 깊이가 깊어질수록 점차 감소하였다. 농도별 배치 흡착 실험 결과, 고농도로 갈수록 Kd 값이 비선형적으로 감소하여 실험 농도 범위에서 Freundlich 모델과 잘 일치하였다. 각 시료의 Kd 값을 비교해보니 GS2 시료가 GS1 시료에 비해 Kd 값이 비교적 높은 것으로 나타났으며, 이는 GS2 시료에서 일라이트의 함량이 더 높기 때문인 것으로 판단된다. 시료의 심도별 흡착 특성은 유기탄소 함량이 높은 표토가 심토보다 높은 Kd 값을 보였다. 이는 광물 성분 이외에 유기물이 특성 및 종류에 따라 세슘 흡착에 영향을 미칠 수 있음을 암시한다. 또한 컬럼 실험을 통해 분산도 및 지연계수를 특정하였으며, 이를 통해 입자성 유기물이 풍부한 토양지하수 환경에서 세슘의 거동에 영향을 미치는 요소를 규명하였다.