석탄재의 연속회분식 실험을 통한 용출특성 연구

윤철우,강영렬,김우일,엄남일,최효현,신선경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

국내 석탄재는 슬래그와 함께 지정부산물이라는 제도를 통해 배출되고 있으며, 이 중 석탄재의 발생량이 지속적으로 증가하고 있다. 현행법상 석탄재는 콘크리트 혼화재, 시멘트 원료, 경량골재, 성토용, 복토용 및 도로용 골재로 활용할 수 있도록 규정하고 있다. 그러나 이러한 부산물을 매립하거나 도로 기층재로 활용할 경우 토양, 지하수, 하천수 등에 영향을 우려하고 있어 이에 대한 과학적인 접근방법이 필요하게 되었다. 본 연구는 연속회분식 용출실험을 통해 장기간 노출 시, 석탄재의 용출특성을 평가하고자 하였다. 국내 화력발전소에서 발생된 석탄재를 대상으로 일본의 토양용출시험방법(JTL-46)을 이용하여 연속회분식 용출실험을 수행하였다. 교반용기에 시료와 용매(증류수)가 무게비로 1:10이 되게 넣어준다. 교반기의 회전속도는 200 rpm으로 설정한 후, 총 32일간 용출실험을 진행하였다. 최초 시작일로부터 1일, 2일, 4일, 8일, 16일, 32일을 용매추출 시점으로 하였으며, 추출한 용매를 0.45㎛의 여과지를 사용하여 여과 후, 별도의 전처리를 하지 않고 분석하였다. 조사항목은 카드뮴, 크롬, 납, 비소, 나트륨, 칼륨과 pH, 전기전도도, 불소이온농도 등 11종을 분석 비교하였다. 또한, 조사결과를 이용하여 석탄재의 초기용출속도와 용출계수를 도출하고 국내 지형조건, 기후자료 등이 반영된 3D모델링 프로그램의 구동인자로 활용하고자 하였다. 향후, 모델링 프로그램을 통해 지정부산물 매립지역의 유해물질에 대한 환경영향을 예측·평가하고자 한다.

폐기물의 발생업종별 분류에 따른 유해특성 확인시험

윤철우,강영렬,윤영삼,홍수연,전태완,신선경 한국분석과학회 2019 학술대회논문집 Vol.2019 No.11

상향류 컬럼통수시험을 이용한 폐인산석고와 토양의 혼합에 따른 환경성 평가

윤철우,김우일,엄남일,최효현,김태희,박선오,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

현재 우리나라 인산제조시설에서 인산부산석고는 매년 150만 톤 정도 발생하는 것으로 추정되며, 발생량의 약 15% 정도는 시멘트 응결지연제, 석고보드, 기능성 비료 등 제한적으로 재활용되어 왔다. 그러나 대부분의 인산석고는 인산제조시설 인근에 있는 인산석고적치장에 장기 적치되어 시설관리비용만 연간 수십억 원이 들어가고 있으며, 강풍, 강우 등 자연재해가 발생할 경우 적치된 인산석고가 주변 토양, 바다, 지하수, 하천 등으로 유출될 수 있다. 또한 인산석고 적치장에서 근무하는 작업자의 건강에도 영향을 줄 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 상향류 컬럼통수시험(Up-flow percolation test)을 이용하여 환경성 평가방법을 정립하고, 토양혼합비를 50%까지 증가했을 때 용출농도에 따른 환경영향 및 현장시공 시 문제점을 검토하고자 하였다. 폐인산석고는 인산석고 적치장에서 충분히 혼합하여 건조한 다음 컬럼에 토양과 폐인산석고를 50:50으로 혼합한 후, 일반토양 충진컬럼(대조시료)과 일반토양과의 층상혼합(50:50(w/w))과 균질혼합(50:50(w/w))하여 충진한 컬럼(대상시료)실험 2가지를 수행하였다. 증류수를 60 mL/h, 선속도 15±2 cm/d, 고액비 0.1~10 L/kg로 흘려 10 Cycles을 받아 시험액으로 조제하여 분석하였다. 조사항목은 pH, 전기전도도, 중금속류(칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 비소 등 유해물질), 이온물질 (불소이온, 질산성질소이온, 염소이온, 황산염이온 등)을 폐기물공정시험기준을 참고하여 토양 깊이별로 시료를 채취한 후 분석하였다. 폐인산석고 혼합비와 매립방식 관련 상향류 컬럼통수시험(Up-flow percolation test) 결과, 시간에 따라 pH는 약간 증가하고, 전기전도도는 감소하는 특성을 보였고, 중금속 용출농도는 시간에 따라 칼슘농도는 완전혼합방식이 층상혼합방식보다 농도증가가 더 높게 나타나는 경향을 보이며, 대부분 유해중금속 농도는 미량으로 검출되었다. 불소이온은 시간에 따라 증가하고 혼합방식에 따라 농도차이가 나타났으나 황산염이온은 감소하는 경향을 보이며 혼합방식에 따른 차이는 크지 않았다.

석재가공공정에서 발생하는 폐석재 및 폐석분슬러지의 재활용을 위한 물리·화학적 특성 및 환경성 평가

윤철우,엄남일,김우일,강영렬,정다위,김기헌,신선경 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회지 Vol.34 No.2

The purpose of this study was to determine the feasibility of using waste stone and waste stone sludge, generated by stone grinding operations, as substitutes for natural resources. In addition, the possibility of expanding the scope of safe recycling was confirmed via an environmental assessment. This assessment was carried out by measuring particle size distributions and physical and chemical characteristics, as well as via dissolution and content tests. Waste stones and powdered waste stone sludge generated from the I-, K-, and R-quarries located in the Geochang area were selected and sampled. The pH was weakly alkaline (7.74 - 9.7), and the water content ranged from 21.29% to 32.57%. Only the Iquarry sample exceeded the 30% water content limit. The Waste Control Act regulates the use of filler materials such as bottom restoration and lowland materials in the quarry to less than 30%. Leaching tests conducted using I-, K-, and R-quarry samples were analyzed. The samples did not exceed the controlled waste criteria for hazardous substances defined by the Waste Management Act. The limits for Pb, Cr, As, Hg, Cd, and Cr6+ are 3 mg/L, 3 mg/L, 1.5 mg/L, 0.005 mg/L, 0.3 mg/L, and 1.5 mg/L, respectively. Based on the results of content tests, only Cu (252 mg/Kg) exceeded the 1 area standard (150 mg/kg) for troublesome soil contamination defined in the Enforcement Regulations of the Soil Environment Conservation Act. Based on this environmental assessment, current policies allow expansion of recycling.

연속회분식실험장치를 이용한 인산석고의 용출특성 연구

윤철우,김우일,엄남일,최효현,신선경,오길종 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

비료생산을 위해 미국 플로리다, 인도, 중국 등 전 세계적으로 인산제조시설이 운영되어 왔고, 제한적으로 시멘트첨가제, 도로보조 기층재, 석고보드 등의 용도로 재활용되고 있으나 발생한 인산석고를 대부분 공장부지 인근에 장기적치하고 있어 적치장의 관리비용 증가와 자연재해로 인한 환경유출이 우려되고 있는 실정이다. 국내 폐기물관리법 상 폐인산석고의 재활용 방법은 공유수면(바다만 해당)의 매립면허를 받은 지역의 성토재 또는 바다에 접한 매립시설의 복토재, 시멘트첨가제 등으로 한정되어 있으며, 건축경기, 방사능우려, 탈황석고 사용, 비료사용량 감소, 사회적인 문제 등으로 재활용량이 감소되어 왔다. 그러나 국내에서 다양한 재활용 연구와 기술개발 등 재활용 확대를 위한 여러 가지 연구를 하고 있지만 재활용 용도에 맞는 대량 사용시설 및 재활용 장소를 찾지 못하고 있다. 또한 재활용에 따른 토양, 지하수, 하천수 등 환경에 미치는 부정적인 영향도 우려하고 있다. 본 연구에서는 연속회분식실험장치를 이용하여 pH에 따른 인산석고의 용출특성을 파악하고자 국내에서 발생한 인산석고를 대상으로 연속회분식 용출실험을 수행하였다. 인산석고와 용매(pH 4, 6, 8, 10, control)를 무게비로 1:10이 되게 교반용기에 넣고, 교반기의 회전속도 200 rpm으로 약 60일 동안 용출실험을 진행하였다. 조사항목은 pH, 전기전도도를 측정하고, 나트륨, 카드뮴 등 중금속을 분석하여 용출량 특성을 비교하였다. 또한 인산석고 용출특성에 대한 선행연구결과 및 환경매체별 환경기준과도 비교・검토하였다.

상향류 컬럼통수시험을 이용한 폐인산석고와 토양의 혼합에 따른 환경성 평가

윤철우,김우일,엄남일,최효현,김태희,박선오,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.05

현재 우리나라 인산제조시설에서 인산부산석고는 매년 150만 톤 정도 발생하는 것으로 추정되며, 발생량의 약 15% 정도는 시멘트 응결지연제, 석고보드, 기능성 비료 등 제한적으로 재활용되어 왔다. 그러나 대부분의 인산석고는 인산제조시설 인근에 있는 인산석고적치장에 장기 적치되어 시설관리비용만 연간 수십억 원이 들어가고 있으며, 강풍, 강우 등 자연재해가 발생할 경우 적치된 인산석고가 주변 토양, 바다, 지하수, 하천 등으로 유출될 수 있다. 또한 인산석고 적치장에서 근무하는 작업자의 건강에도 영향을 줄 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 상향류 컬럼통수시험(Up-flow percolation test)을 이용하여 환경성 평가방법을 정립하고, 토양혼합비를 50%까지 증가했을 때 용출농도에 따른 환경영향 및 현장시공 시 문제점을 검토하고자 하였다. 폐인산석고는 인산석고 적치장에서 충분히 혼합하여 건조한 다음 컬럼에 토양과 폐인산석고를 50:50으로 혼합한 후, 일반토양 충진컬럼(대조시료)과 일반토양과의 층상혼합(50:50(w/w))과 균질혼합(50:50(w/w))하여 충진한 컬럼(대상시료)실험 2가지를 수행하였다. 증류수를 60 mL/h, 선속도 15±2 cm/d, 고액비 0.1~10 L/kg로 흘려 10 Cycles을 받아 시험액으로 조제하여 분석하였다. 조사항목은 pH, 전기전도도, 중금속류(칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 비소 등 유해물질), 이온물질 (불소이온, 질산성질소이온, 염소이온, 황산염이온 등)을 폐기물공정시험기준을 참고하여 토양 깊이별로 시료를 채취한 후 분석하였다. 폐인산석고 혼합비와 매립방식 관련 상향류 컬럼통수시험(Up-flow percolation test) 결과, 시간에 따라 pH는 약간 증가하고, 전기전도도는 감소하는 특성을 보였고, 중금속 용출농도는 시간에 따라 칼슘농도는 완전혼합방식이 층상혼합방식보다 농도증가가 더 높게 나타나는 경향을 보이며, 대부분 유해중금속 농도는 미량으로 검출되었다. 불소이온은 시간에 따라 증가하고 혼합방식에 따라 농도차이가 나타났으나 황산염이온은 감소하는 경향을 보이며 혼합방식에 따른 차이는 크지 않았다.

상향류 투수방식의 유출시험을 이용한 폐기물의 용출 특성

윤철우,정다위,김기헌,신선경 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

「폐기물관리법」이 개정(법률 제13411호, 2015.7.20. 공포, 2016.7.21. 시행)됨에 따라 폐기물 재활용 기준을 설정하고 이를 충족할 경우 재활용이 가능하도록 규제방식을 원칙허용・예외금지 방식으로 변경하고, 일정규모 이상의 폐기물을 토양・지표수 등에 직접 접촉시키는 등의 방법으로 재활용하는 경우에는 재활용환경성평가를 거쳐 승인을 받도록 하는 등의 내용으로 개정되었다. 개정된 폐기물관리법의 재활용환경성평가 절차 및 방법 중 매체접촉형 재활용 유형은 상향류 투수방식의 유출시험을 통한 평가절차가 신설되었다. 본 연구에서는 재활용환경성평가 절차 중 상향류 투수방식의 유출시험과 국내 폐기물공정시험기준의 용출시험(KLP)을 비교하여 각각의 시험방법에 따른 무기물질류의 용출특성을 비교・고찰하고자 하였다. 상향류 투수방식의 유출시험은 유출액의 부피(l)와 유리관(column) 내의 시험대상 물질(kg)의 비를 2(L/S ratio)로 하여 일정 유속으로 유출액을 얻은 후 수질오염공정시험기준으로 분석하였고, 국내 폐기물공정시험기준의 용출시험(KLP)방법은 물과 시료를 10:1로 혼합한 시료를 진탕 횟수가 200 회・min-1, 진폭이 4~5 cm인 진탕기를 사용하여 6시간 동안 연속 진탕한 다음 1 ㎛의 여과지로 여과한 용액을 분석하였다. 시료는 폐기물 5종을 대상으로 총 18개 항목(Al, As, B, Ba, Be, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, V, Zn)을 분석하였다. 폐기물의 종류에 따른 유출시험 분석결과 모든 대상시료에서 Al 항목이 0.02 mg/L ~ 84.17 mg/L으로 나타났다. 소각재 시료는 Cr, Cu, Zn 항목이 각각 0.46, 2.20, 0.92로 나타났으며 석탄재 시료는 Ba, Sr 항목이 각각 0.20, 1.10으로 나타났다. 폐기물의 입경에 따른 유출시험은 석탄재 시료에 대하여 입자크기를 32 mm, 16 mm, 5 mm, 2 mm로 구분하여 각각 유출시험을 수행한 결과로써 입자크기 32 mm의 경우 대부분의 항목이 검출한계 이하로 나타났으며, 입자크기 2 mm > 5 mm > 16 mm 순으로 일부 같은 항목에서 용출농도가 높게 나타났다.

연속회분식실험장치를 이용한 인산석고의 용출특성 연구

윤철우,김우일,엄남일,최효현,신선경,오길종 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

비료생산을 위해 미국 플로리다, 인도, 중국 등 전 세계적으로 인산제조시설이 운영되어 왔고, 제한적으로 시멘트첨가제, 도로보조 기층재, 석고보드 등의 용도로 재활용되고 있으나 발생한 인산석고를 대부분 공장부지 인근에 장기적치하고 있어 적치장의 관리비용 증가와 자연재해로 인한 환경유출이 우려되고 있는 실정이다. 국내 폐기물관리법 상 폐인산석고의 재활용 방법은 공유수면(바다만 해당)의 매립면허를 받은 지역의 성토재 또는 바다에 접한 매립시설의 복토재, 시멘트첨가제 등으로 한정되어 있으며, 건축경기, 방사능우려, 탈황석고 사용, 비료사용량 감소, 사회적인 문제 등으로 재활용량이 감소되어 왔다. 그러나 국내에서 다양한 재활용 연구와 기술개발 등 재활용 확대를 위한 여러 가지 연구를 하고 있지만 재활용 용도에 맞는 대량 사용시설 및 재활용 장소를 찾지 못하고 있다. 또한 재활용에 따른 토양, 지하수, 하천수 등 환경에 미치는 부정적인 영향도 우려하고 있다. 본 연구에서는 연속회분식실험장치를 이용하여 pH에 따른 인산석고의 용출특성을 파악하고자 국내에서 발생한 인산석고를 대상으로 연속회분식 용출실험을 수행하였다. 인산석고와 용매(pH 4, 6, 8, 10, control)를 무게비로 1:10이 되게 교반용기에 넣고, 교반기의 회전속도 200 rpm으로 약 60일 동안 용출실험을 진행하였다. 조사항목은 pH, 전기전도도를 측정하고, 나트륨, 카드뮴 등 중금속을 분석하여 용출량 특성을 비교하였다. 또한 인산석고 용출특성에 대한 선행연구결과 및 환경매체별 환경기준과도 비교ㆍ검토하였다.

Escherichia coli K - 12 의 ribose 이용에 영향을 미치는 sensor 의 존재

윤철우,박찬규 한국유전학회 1989 Genes & Genomics Vol.11 No.4

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제강공정에서 발생하는 환원슬래그의 환경유해성 평가

윤철우,엄남일,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회 2019 한국폐기물자원순환학회지 Vol.36 No.6

In this study, an environmental hazardous impact assessment for the ladle furnace slag generated in the steelmakingprocess was conducted. The purpose of this study was to examine the possibility of expanding the recycling opportunitiesfor ladle furnace slag. First, the physical and chemical properties were reviewed, and it was found that CaO accountedfor more than 50% of the slag. Therefore, it was deemed necessary to assess the health hazards associated with therecycling of the slag. Because CaO is highly alkaline, inhalation and eye contact are a concern for workers during themanufacturing, storage, and transportation of the accelerator product. To avoid this, workers should wear personal safetygear and prevent damage. Applying an environmental hazardous impact assessment for non-media contact, no itemexceeded the standards for heavy metal content in cement replacement material following recycling. Because the contentcriteria are defined for only five elements (As, Cd, Cu, Pb, and Hg), it is believed that using ladle furnace slag as a cementsubstitute will not contravene the Waste Control Act. The results for fluoride were close to the criteria for the warrenlevel of soil contentment prescribed under the Soil Environment Conservation Act. Therefore, the environmental impactof using ladle furnace slag as an alternative material for accelerator products was considered to be minimal. However,it is necessary to ensure safety via continuous environmental monitoring when it is used in accelerator products. Afterconducting an environmental hazardous impact assessment for media contact, it was deemed necessary to review the agingprocess of ladle furnace slag. The slag may be used for recycling after aging in accordance with the “Guidelines for theRecycling of Steel Slag and Coal Ash for Emission Operators.”