스타이렌 올리고머를 이용한 제주도 모래 해변의 환경오염을 유발하는 요인의 정성적 평가

권범근(Bum Gun Kwon),고재준(Jea-Jun Ko),박정훈(Jeong-Hun Park) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.12

목적: 플라스틱 오염은 해외뿐만 아니라 국내에서도 매우 중요한 환경적 이슈이다. 이 연구의 목적은 polystyrene(PS) 플라스틱에서 유래된 styrene oligomers (SOs)를 이용하여 제주도 연안 환경의 오염을 유발하는 내・외부 요인을 평가하는 것이다. 방법: 상기 목적을 달성하기 위해 이 연구는 제주도 내 주요한 모래 해변을 중심으로 주변 해수와 해사 시료를 채취하여 gas chromatography/mass spectroscopy (GC/MS)로 12종 개별 SOs 화학종의 농도를 정량적으로 분석한다. 이 연구는 SOs 화학종이 갖는 물리・화학적 특성상 모래 입자 표면에 흡착되는 성질을 이용하여, 제주도 해변의 내부 또는 외부 요인에 따른 환경 오염도를 평가한다. 결과 및 토의 : 제주도 해변의 해사에서 SOs 평균 농도는 최저 9.80 ng/g에서 최대 13.62 ng/g으로, 해수에서 SOs 평균 농도는 비교적 일정한 0.05 ~ 0.11 ㎍/L로 낮았다. 채취된 시료에 따라 SOs 개별 화학종의 농도 분포가 상당한 차이가 나지만, 대체로 7종의 styrene trimers > 4종의 styrene dimers > styrene monomer 순으로 농도가 감소하였다. 제주도 해변에서 SOs 농도는 해수보다 해사에서 매우 높았다. 이 결과는 SOs 화학종이 모래 입자 표면에 흡착되어 이동성이 제한적이어서 제주도의 주요 해변이 주로 제주도 내부 요인(예, 인구 밀도, 인구 이동에 따른 여행객 수 등)에 의해 오염될 수 있음을 의미한다. 결론: 이 연구는 제주도 모래 해변이 주로 내부 요인에 의해 오염되는 것으로 보인다. 모래 해변의 오염도는 곽지해변 < 함덕 해변, 삼양 해변, 표선 해변 < 이호테우 해변, 사계 해변 < 섭지코지 해변, 김녕 해변, 협재 해변 순으로 오염도가 클 것으로 생각된다. 이 연구가 제주도 해안 환경에서 플라스틱 오염의 원인을 평가하는데 기여할 것으로 기대된다. Objectives : Plastic pollution is a very important environmental issue in Korea as well as abroad. The objective of this study is to evaluate the internal and external factors that cause pollution of the coastal environment of Jeju Island using styrene oligomers (SOs) originated from polystyrene (PS) plastic. Methods : In order to achieve the above objective, this study is conducted to quantitatively measure the concentration of 12 individual SOs chemicals, through gas chromatography/mass spectroscopy (GC/MS) analyzing seawater and beach sand samples around sandy beaches in Jeju Island. This study evaluates the degree of environmental pollution according to internal or external factors of the sandy beach by using the physicochemical characteristic that SOs species are adsorbed on the surface of sand particles. Results and Discussion : The average concentration of SOs in the beach sand of Jeju Island ranges from a minimum of 9.80 ng/g to a maximum of 13.62 ng/g, and the average concentration of SOs in seawater is relatively low with a constant 0.05 to 0.11 ㎍/L. Although the concentration distribution of SOs species differs considerably depending on the sample collected, the concentration of SOs decreases in the order of styrene trimers (7 isomers) > styrene dimers (4 isomers) > styrene monomer. As a result of monitoring, the concentration of SOs at the sandy beaches of Jeju Island is much higher in the beach sand than in the seawater. This result means that the major beaches of Jeju Island can be polluted mainly by internal factors (e.g. population density, number of travelers according to population movement, and so on), because SOs species are adsorbed on the surface of the sand particles and their mobility is limited. Conclusions : This study shows that the sandy beaches of Jeju Island are mainly polluted by internal factors. It is thought that the pollution degree of the sandy beaches is the highest in the order of Gwakji Beach < Samyang Beach, Hamdeok Beach, Pyoseon Beach < Ihoteho Beach, Sagye Beach < Seopjikoji Beach, Gimnyeong Beach, and Hyeopjae Beach. This study is expected to contribute to the evaluation of the causes of plastic pollution in the coastal environment of Jeju Island.

TiO₂와의 광반응하에서 생성되는 페록시라디칼(HO₂ㆍ/O₂ㆍ⁻)의 검출 및 정량화

권범근(Kwon Bumgeun),김종오(Kim Jongoh) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.7

본 연구는 수중에서 광분해 반응시 발생되는 페록시라디칼을 검출하고 정량화하는 방법에 관한 것으로 비교적 간단한 방법으로 높은 감응도를 나타낼 수 있어 수처리를 위한 고도산화공정에서 유기물 분해를 위해 주요 역할을 하는 페록시라디칼의 정량화에 효과적으로 이용될 수 있다. 이 방법은 페록시라디칼이 Fe³?-EDTA와 반응하여 Fe²?-EDTA로 환원되는 반응에 기초를 둔 것으로 경제적이며 검출 및 정량을 위해서 손쉽게 사용할 수 있는 비효소계의 시약을 사용한다는 이점과 수계에서 흔히 발생하는 반응의 방해에 민감하지 않은 장점을 지니고 있다. We have developed and demonstrated the use of a new kinetic method as an analytical tool for the measurement of HO₂ㆍ/O₂?. This new method is based on the reduction of Fe³?-Ethylene Diamine Tetra Acetate, EDTA) into Fe²?-EDTA by HO₂ㆍ/O₂ㆍ? and the well-known Fenton-like reaction of H2O2 and Fe²?-EDTA to yield the hydroxyl radicals (OHㆍ). Since this method for HO₂ㆍ/O₂ㆍ? shows high sensitivity and allows a simple calibration system, it can contribute significantly to understanding the basic functions of HO₂ㆍ/O₂? in advanced oxidation processes for water treatment. Moreover, the present technique has the advantage of using inexpensive and easily available nonenzymatic reagents and of being insensitive to the moderate concentration of possible interferences often found in aqueous phase.

미생물을 이용한 액상소멸방식의 음식물쓰레기 처리

권범근(Bum Gun Kwon),나숙현(Suk Hyun Na),임혜정(Hye Jung Lim),임채승(Chae Sung Lim),정선용(Seon Yong Chung) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.5

이 연구는 발생원내에서 다양한 미생물을 이용하여 음식물쓰레기를 액상소멸하는 감량방법에 관한 것이다. 실험에 사용된 반응기는 미생물이 담지된 목질재료의 woodchip과 스폰지가 함께 사용되었고, 일정한 주기로 음식물쓰레기가 섞이게하는 교반장치로 구성되었다. 실험기간 100일 동안 음식물쓰레기의 무게변화는 누적된 총 음식물쓰레기량 대비하여 약 99% 까지 감소하였다. 잔류된 약 1%는 음식물쓰레기내에 내재된 생물유래의 난분해성 물질(cellulose, hemicellulose, lignin 등)이 축적된 결과로 생각된다. 실험기간 동안 발생된 폐수의 성상 변화로 pH는 실험 초기 약 3.3에서 24시간 후에 약 5.8로 점차 증가한 반면, 염분, COD, BOD, SS, T-N 및 T-P의 농도는 점차적으로 감소하는 것으로 나타났다. 음식물쓰레기의 소멸반응이 진행됨에 따라 7종의 다양한 미생물들을 동정하였으며, 소멸반응 초기의 미생물 개체수는 약 3.3 × 104 cell/mL이었고 15 일 후에는 약 5.1 × 106 cell/mL로 대체로 일정한 개체수를 유지하여 소멸반응이 안정화된 것으로 생각되었다. 이들 실험 결과는 음식물쓰레기의 감량화뿐만 아니라, 미생물에 의한 유기물 분해도 동시에 이루어지고 있는 것으로 판단된다. This study investigated the reduction of food waste through the slurry phase decomposition in a source of food waste by microorganisms. The reactor used in the experiment was composed of both woodchip with wood material and sponges with polyurethane material as media of attached microorganisms, and food waste was mixed with a constant cycle consisted of a stirring device. During the experimental period of 100 days, the change in weight over the cumulative total amount of food waste added was reduced by 99%. Approximately, 1% of the residual food waste could be inherently recalcitrant materials (cellulose, hemicellulose, lignin, etc.) and thus was thought to be the result of the accumulation. The initial pH in wastewater generated from food waste was low with 3.3 and after 24 hours treatment this pH was increased to 5.8. The concentrations of COD, BOD, SS, salinity, TN and TP were gradually decreased. Food waste decay was proceeded by the seven species microorganisms identified and confirmed in this study, making a slurry phase and thus reducing residual food wastes. In the initial phase, the microbial population was approximately 3.3 × 104 cell/mL, and after 15 days this population was a constant with 5.1 × 106 cell/mL which means a certain stabilization for the reduction of food wastes. From these results, it can be considered that organic matter decomposition as well as the weight loss of food wastes by microorganisms is done at the same time.

전자빔 공정에서 H₂O₂와 Fe<SUP>3+</SUP>-EDTA의 첨가가 수산화라디칼 생성에 미치는 영향

권범근(Kwon, Bumgun),권중근(Kwon, Joongkuen),김종오(Kim, Jongoh) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.10

본 연구에서는 전자빔공정(Electron beam process, E-beam)에서 생성되는 수산화라디칼의 생성특성을 조사하였고, 이 공정에 첨가제로 과산화수소와 Fe<SUP>3+</SUP>-EDTA을 이용한 펜타클로로페놀(Pentachlorophenol, PCP)의 분해 특성을 조사하였다. 이를 위해 수산화라디칼의 측정은 벤조산(Benzoic Acid, BA)에 의한 hydroxylation으로 생성된 hydroxybenzoic acid(OHBA)의 농도를 정량화하여 수행하였다. 실험결과, 실제 측정된 수산화라디칼의 농도는 예측된 수산화라디칼에 비해 낮은 농도로 나타났으며, 이것은 아마도 E-beam 에너지의 조사와 동시에 형성되는 다양한 반응성 화학종이 수산화라디칼을 스케빈져(scavening)할 것으로 생각되었다. 특히,1mM 이하의 과산화수소 주입은 PCP 분해를 촉진시킬 수 있으나 그 이상의 과산화수소의 주입은 오히려 PCP의 분해를 감소시키거나 PCP의 부산물인 염소이온과 Carbon yield(%)를 증가시키는 요인으로 작용하였다. 반면에, 20μM의 Fe<SUP>3+</SUP>-EDTA 첨가는 효과적으로 PCP를 제거하였고, 이에 따른 G-value도 증가한 것으로 나타났다. OHBA의 형성과 PCP의 분해를 고려하여 보면, 결과적으로 E-beam공정에 가하는 Fe<SUP>3+</SUP>-EDTA의 첨가는 상대적으로 낮은 세기에서도 효과적으로 PCP를 처리할 수 있을 것으로 생각된다. This study focuses both on the quantitative measurement of hydroxyl radicals formed by an electron beam (E-beam) process and on the decomposition of pentachlorophenol(PCP) in the presence of H₂O₂ and Fe<SUP>3+</SUP>-EDTA as additives. To attain this objective, the quantitative measurement of hydroxyl radical was performed with the hydroylation of benzoic acid (BA), producing hydroxybenzoic acid (OHBA). As a result, the concentrations of hydroxyl radical measured were lower than those of hydroxyl radical predicted. Probably, it indicates that the reactive species generated during E-beam irradiation are able to scavenge the hydroxyl radicals. In particular, the degradation of PCP was promoted by the addition of H₂O₂ (< 1mM). On the other hand, its degradation as well as the generation of chloride ions as a by-product was inhibited by the addition of H₂O₂ (> 1mM), and thus carbon yield(%) of oxalic acid as a by-product was increased. During E-beam irradiation the addition of Fe<SUP>3+</SUP>-EDTA effectively decomposed the PCP, thus increasing the G-values. Considering the formation of OHBA and the decomposition of PCP, these results suggest that the addition of Fe<SUP>3+</SUP>-EDTA in the E-beam process can produce the further hydroxyl radicals and enhance the efficiency of PCP decomposition at low dose.

슈퍼옥사이드 음이온 라디칼 화학과 응용

권범근 ( Bum Gun Kwon ),윤제용 ( Je Yong Yoon ) 한국공업화학회 2009 공업화학 Vol.20 No.6

가수분해에 의한 2, 4, 6-Trinitrotoluene(TNT) 처리

권범근(Kwon, Bumgun),김종오(Kim, Jongoh) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.9

본 연구에서는 염기성 수산화이온을 이용한 TNT의 분해 특성을 조사하였다. 이를 위해 TNT 처리 시 분광학적인 변화특성을 관찰하고, pH 영향 및 반응생성물에 대해 정량적으로 조사하였다. 실험결과, pH=12에서 가수분해에 의해 TNT 수용액이 갈색을 띄는 파장 400-600㎚ 범위 내에서 흡광도가 증가함을 관찰하였다. 수용액 상의 pH=12에서 TNT 가수분해 시 pseudofirst-order 속도상수는 0.0022min?¹으로 나타났으며, 그 반응속도는 매우 느린 것으로 초기 TNT 농도인 44μM이 약 90% 정도 분해되려면 약 1,047min(17.44hrs)이 소요될 것으로 예상되었다. 반응 생성물로는 아질산이온과 포름산이 주로 생성되며, 기타 미량 성분으로 질산이온, 옥살산 등이 확인되었다. This study investigated the TNT decomposition by the treatment of alkaline hydrolysis. To obtain this objecitive, spectrum shift characteristics, pH effect, kinetics, and product analysis were examined during the alkaline hydrolysis by means of hydroxide ions. At pH = 12, an aqueous solution of TNT was changed into yellow-brown coloring, in which its absorbances were newly increased in a range of wavelength 400-600 ㎚. From the kinetic data, pseudo-first-order rate constant in a excess of hydroxide ion, in contrast to TNT concentration, was 0.0022 min-1, which means that the reaction rate between TNT and hydroxide ion can be very slow, and that 1,047 min is necessary to achieve a 90% reduction of the initial TNT. In products analyses, nitrite ions and formic acid were mainly produced by the alkaline hydrolysis, nitrate ions and oxalic acid as minor products were generated.

Determination of the Hydroperoxyl/superoxide anion radical (HO₂,/O₂^-,) in the Photolysis of Immobilized TiO₂

권범근(Bum Gun Kwon),이재훈(Jai H. Lee) 대한환경공학회 2006 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2006 No.12

영산강 수계에서 과불화 화합물의 모니터링

권범근(Bum Gun Kwon),임채승(Chae Sung Lim),임혜정(Hye Jung Lim),나숙현(Suk Hyun Na),권중근(Joongkeun Kwon),정선용(Seon Yong Chung) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.5

이 연구는 영산강 수계 중 수체를 대상으로 10종의 과불화 화합물 (perfluorinated compounds, PFCs)로 인한 오염실태를 파악하기 위한 모니터링을 수행 하였다. 시료채취는 영산강 전수계에 걸쳐 있는 총 18지점에서 이루어졌고, 5-6월인 봄철과 10월인 가을철 두 번에 걸쳐 시료가 채취되었다. 10종의 PFCs 오염물을 대상물질로 하여 분석한 결과, 물 시료 중 농도는 PFOS (perfluorooctanesulfonate)가 20.8-92.0 ng/L, PFOA (perfluorooctanoate)가 method detection limit (MDL)-28.40 ng/L로 검출되었으며 PFNA (Perfluorononanoate)가 MDL-42.20 ng/L, PFHxS (perfluorohexanesulfonate)가 MDL-11.47 ng/L로 나타났다. PFOS는 봄과 가을철 모두에서 검출빈도와 그 농도가 높았고, PFOA와 PFNA는 대체로 봄철이, PFHxS의 경우는 가을철에 검출빈도와 농도가 높은 것으로 조사되었다. 하지만 상기 4종을 제외한 다른 PFCs 화학종은 검출빈도가 낮고 매우 낮은 농도인 것으로 나타났다. 하·폐수처리장이 위치한 광주의 도심지역 수계지역의 수체 시료에서 검출된 PFCs의 농도는 타 영산강수계내 수체 시료에 비해 상대적으로 높은 것으로 나타났다. To determine the concentrations of selected 10 perfluorinated compounds (PFCs), a field study was conducted in the water body of Yeongsan River Water System. Raw water samples were collected in the spring and the fall, respectively, which included 18 sampling sites. Collected samples were equally mixed and then served as an analytical sample. The concentration of perfluorooctanesulfonate (PFOS) and perfluorooctanoate (PFOA) were in range of 20.80-92.0 ng/L and ND-28.40 ng/L respectively. Perfluorononanoate (PFNA) and perfluorohexanesulfonate (PFHxS) were ranged from ND to 42.20 ng/L and from ND to 11.47 ng/L. The detection frequencies of other PFCs selected in this study were very sparse at very low concentrations, except for PFOS, PFOA, PFNA and PFHxS. PFOS was higher detection frequency and concentration in both spring and fall, PFOA and PFNA were in spring, and PFHxS was in fall. As a result, the observed concentrations of PFCs in the downtown water area of Gwangju, located in the wastewater treatment plants, were relatively higher than other sampling points.

대기 중 마이크로플라스틱과 스타이렌 올리고머의 모니터링

권범근(Bum Gun Kwon) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회지 Vol.44 No.12

Monitoring Of Microplastic Particulates In The Atmosphere

Kwon Bum Gun(권범근),Seung-Shik Park(박승식),Sung Yong Cho(조성용) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.11