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셰일가스 개발 시 적용되는 수압파쇄공법에 의한 환경문제
한협조,김경웅,나경원,박희원,이진수,심연식,Han, Hyeop-Jo,Kim, Kyoung-Woong,Na, Kyung-Won,Park, Hee-Won,Lee, Jin-Soo,Shim, Yon-Sik 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.1
본 연구에서는 최근 전 세계적으로 이슈가 되고 있는 셰일가스 개발 과정 중 발생 가능한 환경문제에 대해 고찰하고자 하였다. 셰일가스는 개발 가능한 자원량 측면에서 매우 우수하며, 기존의 석유 및 석탄에 비해 이산화탄소 및 아황산가스 배출량도 적은 친환경적인 연료이다. 셰일가스가 부존하는 지층의 특성상 개발 과정 중 유체투과도를 높이는 수압파쇄공법 적용이 필수적이나, 이러한 기술 적용에 따라 수질, 토양, 대기 오염 등 다양한 환경문제의 발생이 예상된다. 셰일가스 개발에 따른 오염은 지상 및 함수층 주변에서 발생 가능하며, 따라서 셰일가스 개발은 환경적으로 위험 요소가 될 수 있다. 그러므로 셰일가스 개발 시 발생 가능한 환경문제에 대한 이해가 필요하며, 본 연구에서는 향후 수압파쇄공법에 의한 셰일가스 개발 시 발생할 수 있는 주요 환경 문제들을 정리하고, 이에 대한 해결 방안들을 제시하고자 하였다. This paper discusses important environmental issues that must be considered during shale gas development. Shale gas has been attracting many attention as the next key energy resource with its large abundance through easily accessible production fields, and its lower carbon dioxide & sulfur dioxide emission profile upon combustion when compared to the conventional oil and natural gas resources. Successful development of a shale gas field requires the use of hydraulic fracturing to recover hydrocarbon through the very tight shale formation, which has been frequently associated with environmental contamination issue of water, soil, and atmosphere. Therefore, environmental issues and their solution to minimize environmental impact should be considered for successful development of shale play in a future.
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토양의 물리화학적 특성이 중금속 단일용출법에 미치는 영향에 대한 통계학적 연구
한협조,송창우,이종운,Han, Hyeop-Jo,Song, Chang-Woo,Lee, Jong-Un 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.2
국내 69개 농경지 토양 내 Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn을 대상으로 하여 토양 pH, 양이온교환능력, 유기물 함량 등의 물리화학적 특성이 CaCl2, HOAc, HNO3, DTPA 등을 이용한 중금속의 단일용출 결과에 미치는 영향을 통계학적으로 조사하였다. 통계학적 분석은 토양의 물리화학적 특성의 평균값을 기준으로 높고 낮은 두 표본으로 구분한 후 이에 대해 상관분석과 다중회귀분석을 수행하였다. Cr, Cu, Ni, Pb의 경우 HNO3를 적용하였을 때 다른 추출제에 비하여 높은 함량이 추출되었으나, Cd, Zn의 경우 HOAc를 이용한 추출에서도 유사한 함량이 추출되었다. 상관관계 조사 결과, DTPA 추출이 다른 단일용출 및 전함량과 상관관계가 높았으며, 토양의 물리화학적 특성이 단일용출 결과에 영향을 미치는 것으로 나타났다. Zn의 경우, 전함량과 모든 단일용출법들에 의한 추출 함량이 상호 높은 상관관계를 보였다. 회귀분석 결과, 토양의 물리화학적 특성은 최대 74%에 이르는 단일용출 결과의 분산을 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 토양의 물리화학적 특성이 단일용출 결과에 직접적인 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. The effects of the physicochemical properties of soil such as soil pH, cation exchange capacity, and organic matter content on single extraction of Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn using CaCl2, HOAc, HNO3, and DTPA were statistically investigated for 69 agricultural soils in Korea. Correlation analysis and multiple regression analysis were applied for soil samples which were grouped on the basis of average values of the physicochemical properties of the soil. Diluted HNO3 extracted higher concentrations of Cr, Cu, Ni, and Pb when compared with the other extractants, however, similar amounts of Cd and Zn were extracted by HOAc with HNO3. The results of correlation analysis indicated that DTPA extraction showed a high correlation with other single and pseudo-total extraction methods, and the physicochemical properties of soil influenced the concentrations of heavy metals leached by the single extraction methods. In the case of Zn, high correlations between pseudo-total and the studied single extraction methods were observed. As a result of regression analysis, it was found that the physicochemical properties of the soil could explain up to 74% of variances of the single extraction results. These results indicate that the physicochemical properties of the soil can have a direct influence on the concentrations of heavy metals extracted by the single extraction methods.
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황산화균 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 사격장 토양 내 중금속 용출
한협조,이종운,고명수,최낙철,권영호,김병규,전효택,Han, Hyeop-Jo,Lee, Jong-Un,Ko, Myoung-Soo,Choi, Nag-Choul,Kwon, Young-Ho,Kim, Byeong-Kyu,Chon, Hyo-Taek 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.5
Pb, Zn, Cu등으로 오염된 사격장 토양을 대상으로 하여 황산화균인 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 미생물학적 중금속 용출 기술의 적용 가능성을 파악하고 에너지원인 황의 농도, 미생물 접종량, 반응 온도 등의 조건이 중금속 용출 효율에 미치는 영향을 규명하였다. 황의 투입량 및 미생물의 초기 접종량이 높을수록 중금속 용출 효율이 다소 높게 나타났으나, 황 및 미생물을 접종하지 않은 경우에는 중금속 용출량이 뚜렷하게 감소하였다. 또한 $26^{\circ}C$ 조건에서의 중금속 용출량에 비하여 $4^{\circ}C$ 조건에서의 용출량은 매우 낮았다. 오염 농도가 가장 높은 Pb의 경우 다른 중금속에 비하여 월등히 높은 용출량을 나타내었으나 그 효율은 가장 낮았으며 이는 용출되어 나온 Pb가 $PbSO_{4(s)}$로써 침전 또는 콜로이드 입자를 형성하였기 때문으로 판단된다. 연속추출법을 적용하여 반응 전과 후의 중금속 존재 형태의 변화를 파악한 결과, Zn, Cu, Cr의 경우 용출이 용이한 형태의 비율이 증가함으로써 추가적인 조치가 필요하였다. 중금속으로 오염된 사격장 토양 등의 현장 복원에 미생물학적 용출 기법이 유용하게 적용될 수 있으며 이 때 에너지원의 농도, 미생물의 접종량, 반응 온도 등의 인자가 용출 효율에 매우 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. Applicability of bioleaching techniques using a sulfur-oxidizing bacteria, Acidithiobacillus thiooxidans, for remediation of shooting range soil contaminated with toxic heavy metals was investigated. The effects of sulfur concentration, the amount of bacterial inoculum and operation temperature on the efficiency of heavy metal solubilization were examined as well. As sulfur concentration and the amount of bacterial inoculum increased, the solubilization efficiency slightly increased; however, significant decrease of heavy metal extraction was observed with no addition of sulfur or bacterial inoculum. Bacteria solubilized the higher amount of heavy metals at $26^{\circ}C$ than $4^{\circ}C$. Lead showed the highest removal amount from the contaminated soil but the lowest removal efficiency when compared with Zn, Cu and Cr. It was likely due to formation of insoluble $PbSO_{4(s)}$ as precipitate or colloidal suspension. Sequential extraction of the microbially treated soil revealed that the proportion of readily extractable phases of Zn, Cu and Cr increased by bacterial leaching, and thus additional treatment or optimization of operation conditions such as leaching time were required for safe reuse of the soil. Bioleaching appeared to be a useful strategy for remediation of shooting range soil contaminated with heavy metals, and various operating conditions including concentration of sulfur input, inoculum volume of bacteria, and operation temperature exerted significant influence on bioleaching efficiency.
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