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      • KCI등재

        토양증기추출법에 의한 휘발유 오염토양의 현장복원 연구

        김재덕,김영래,황경엽,이성철 한국지하수토양환경학회 2000 지하수토양환경 Vol.5 No.1

        본 연구에서는 유류가 오염된 토양을 복원하기 위해 실제 현장의 토양성상과 오염현황을 조사하고 이 자료를 바탕으로 in situ복원기술인 토양증기추출법을 적용할 때 복원효율에 영향을 미치는 토양증기추출 장치의 운전조건과 토양성상의 영향을 검토하였다. 본 부지는 지하저장고에서 누출된 휘발유가 오염되어 있었고 그 농도는 BTEX가 최대 1.081ppm, TPH가 최대 5,548ppm이 포함되어 있었으며, 장기간에 걸쳐 지하 6m깊이까지 확산되어 오염물의 분포 면적은 170$\textrm{m}^2$, 오염토양의 총 부피는 약 1,000$\textrm{m}^3$으로 추산되었다. 오염부지의 토양은 지하 3~4m까지는 사질매립토이고 지하 4~6m에서는 불균질한 점토질이 섞인 미사토였으며 토양의 공기투수계수는 1.058-1.077$\times$$10^6$$\textrm{mm}^2$이었다. 이 부지내 일부지역에 지하수 흐름이 있으며 지하수위는 지하 약 3~4m부터 존재하였고 지하6m이하에는 암반이 존재하였다. 이 부지에 깊이 6m인 8개의 추출정과 7.5마력 용량의 진공펌프가 포함된 토양증기추출 장치를 설치하여 하루 8시간씩 100일간 운전한 결과 지하수가 존재하지 않는 사질토양에 있었던 BTEX는 90%이상의 효율로 제거하였으나 지하수대가 존재하는 지역에서는 BTEX와 TPH의 제거효율이 대폭 낮아졌다. 또한 토양증기장치에 의해 유도된 토양내 공기흐름은 토양깊이가 깊어질수록 공기 흐름량은 감소하여 복원효율이 떨어졌다. The effects of operating condition of soil vapor extraction system and the characteristics of site on the remediation of oil contaminated soil were investigated. Thorough investigation showed that the site was contaminated with gasoline leaked from underground storage tank and the maximum concentration of BTEX and TPH were 1,081 ppm and 5,548 ppm respectively. The leaked gasoline were diffused to 6m deep and the area and volume of the polluted soil were assumed to 170$m^2$ and 1,000$\textrm{m}^3$respectively. The site were consisted of three different vertitical layers, the top reclaimed sandy soil between the earth surface and 3~4m deep, middle silty sand between 3~4m and 6m deep, and the bottom bedrock below the 6m deep. The air pemeability of soil was measured to 1.058-1.077$\times$10$^{-6}$ $\textrm{mm}^2$ by vacuum pump tests. The groundwater which level was 3~4m deep was observed in some areas of this site. The soil vapor extraction system which had 7.5 HP vacuum pump and 8 extraction wells was constructed in this site and operated at 8 hrs/day for 100 days. The BTEX was removed with above 90% efficiency where no groundwater and silty sand were observed. On the contrary, the efficiency of BTEX and TPH were dramatically decreased where groundwater and silty sand were observed. The flow rate of soil air induced by soil vapor extraction system was reduced in deeper soil.

      • KCI등재

        토양의 포화지대에 분포하는 고밀도비수상액체(DNAPL)와 저밀도비수상액체(LNAPL)의 펌핑 제거공정에 대한 모사

        김주형,이종협 한국지하수토양환경학회 1997 지하수토양환경 Vol.2 No.1

        The objective of this study is to evaluate the feasibility of Pumping-and-Treatment system (PTS) for remediation of the saturated zones contaminated with NAPLs. A simulation is carried out for the removal of DNAPLs (denser-than-water non-aqueous phase liquids) and LNAPLS (lighter-than-water non-aqueous phase liquids) distributing at and below the water table. In the study, LNAPL and DNAPL are assumed to be n-hexane and 1,1-dichloroacetone, respectively. The model system studied consists of four heterogeneous soil layers with different permeabilities. Groundwater flows through the bottom layer and a pumping well is located under the initial water table. The time-driven deformation of the water table and removal efficiency of contaminants are estimated after vacuum application to the inlet of the well. In the calculation, FVM (Finite Volumetric Method) with SIMPLEC algorithm is applied. Results show that removal efficiencies of both DNAPL and LNAPL are negligible for the first 5 days after the PTS operation. However, when the cone-shape water table is formed around the inlet of the pumping well, the rapid removal rate is obtained since NAPLs migrate rapidly through the curvature of the water table. The removal efficiency of DNAPL is estimated to be higher than that of LNAPL due to the gravity. The results also show that the fluctuation or cone-shaped depression of the water table enhances the removal efficiency of NAPLs in saturated zones. The simulation results could provide a basis of the PTS design for the removal of NAPLs in saturated zones. 본 연구는 대표적인 지하수 오염물 제거공정 중 하나인 양수처리 시스템 pumping-and-Treatment System, PTS)에 대하여 실제에 가까운 불균일한 토양구조에서 모사하기 위하여 수행되었다. 즉, 지하의 불포화지대에 유출된 오염물로서 고밀도 비수상액체 (denser-than-water non-aqueous phase liquids, DNAPLs)와 저밀도 비수상액체 (lighter-than-water non-aqueous phase liquids, LNAPLs)가 지하수의 계면 및 그 아래에서 안정하게 분포하고 있을 때, PTS 공정의 모사를 통하여 그 타당성을 조사하였다. 이때 DNAPL과 LNAPL은 각각 1,1-dichloroacetone와 n-hexane로 가정하였다. 대상토양은 불균일한 토양층과 부분적인 지하수 흐름을 가지는 2차원 토양구조로 가정하였고, 포화지대에 1 개의 well을 설치하여 펌핑을 시작한 후 시간에 따른 지하수면의 변화와 오염물이 제거되는 정도를 계산하였다. 본 연구에서 SIMPLEC 알고리즘을 이용한 유한체적법에 의하여 비정상상태 모사를 수행한 결과, LNAPL뿐 아니라 DNAPL도 지하수면과 만나는 초기단계의 경우 즉시 지하수면 아래로 가라앉지 않고 지하수면을 따라 퍼지게 되므로 펌핑에 의한 제거가 가능한 것으로 판단되었다. 펌핑을 시작한 후 약 5일 동안은 DNAPL과 LNAPL의 경우 모두 두드러진 제거효과가 나타나지 않았으나, 일단 지하수면의 모양이 원뿔 모양으로 변형되고 나서 급속히 체거효율이 높아졌다. 특히 DNAPL의 경우 중력의 영향을 더 크게 받아서 well주위의 움푹 들어간 지하수면을 따라 이동하며 LNAPL보다 더 빠른 속도로 제거가 이루어졌다. 본 연구의 결과에 나타난 지하수면의 형태적 변화는 상대압력으로 -0.5기압이라는 비교적 큰 음압과, 1m의 비교적 큰 well의 지름을 가정하였기 때문에 다소 과장된 것으로 보인다. 그러나, 본 연구를 통하여 오염물의 물성에 따른 PTS공정의 효율을 비교할 수 있었고, 지하수면의 형태적 변화를 유발하여 정화효율을 증가시킬 수 있음을 제시하였다.

      • KCI등재

        과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법과 공기분사법(Air-sparging)을 연계한 디젤 오염 토양/지하수 동시 정화 실내 실험 연구

        김남호,김인수,최애정,이민희,Kim, Nam-Ho,Kim, In-Su,Choi, Ae-Jung,Lee, Min-Hee 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.6

        현장비원위치(Ex-situ) 공법 적용이 불가능한 부지에서, 디젤로 오염된 오염 토양과 지하수를 동시에 복원하기 위하여 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법(chemical oxidation)과 공기분사법(air-sparging)을 연계한 복합 복원 공정의 정화 효율 규명을 위한 실내 실험을 실시하였다. TPH 농도가 2,401 mg/kg(A 토양)과 9,551 mg/kg(B 토양)인 두 종류의 현장 오염 토양을 대상으로 과산화수소용액을 이용한 화학적 산화법의 디젤 제거 효율 규명을 위한 배치(회분식) 실험 결과, 과산화수소 50% 용액에 의해 토양 초기 TPH 농도의 18%와 15%까지 감소하였다. 과산화수소 용액 20%를 이용한 칼럼 세정 실험 결과, 세정에 의해서 A 토양과 B 토양의 경우 각각 초기 TPH 양의 78%와 72%가 제거되었다. 칼럼 실험에서 과산화수소의 산화반응에 의해 완전 분해되어 무기가스상(주로 $CO_2$과 $H_2O$)으로 제거된 양까지 고려한다면, 과산화수소용액이 오염 토양과 접촉하면서 충분한 산화과정을 거쳐 대부분의 유류가 토양으로부터 제거되었음을 알 수 있었다. 공기분사법을 이용한 디젤 오염 지하수 정화 실험의 경우, TPH 농도가 820 mg/L인 고농도의 인공 지하수 경우에도 공기분사 72시간 이내에 폐수배출허용기준인 5 mg/L 보다 낮아져, 디젤 제거 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 다만, 오염 토양 내 다량의 디젤 자유상이 존재하는 경우 토양으로부터 지하수로의 지속적인 자유상 디젤의 질량 이동에 의하여, 공기분사법의 지하수 정화 효율은 매우 낮았다. 마지막으로, 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법과 공기분사법을 연계한 복합 공정의 디젤 정화 효율을 규명하는 박스 실험을 실시하였다. 토양 내 자유상 디젤을 먼저 제거하기 위해 과산화수소 용액을 이용한 토양세정법을 실시한 후, 토양 내 TPH가 제거 되는 정도에 따라 후차적으로 공기분사법을 적용함으로써 토양 및 지하수로부터 디젤을 효과적으로 제거할 수 있었다. 20% 과산화수소 용액의 23 L 세정과 2,160 L의 공기분사에 의해 토양의 TPH 농도는 9,551 mg/kg에서 390 mg/kg으로 낮아졌으며, 오염 지하수의 TPH 농도도 5 mg/L 이하로 낮출 수 있었다. 본 실험들에서 얻어진 결과를 바탕으로 실제 현장에서 대단위 공정을 운영하는데 필요한 복원 공정의 최적 조건들을 도출해 낼 수 있으리라 판단되며, 유류로 오염된 토양 뿐 아니라 오염 지하수까지 동시에 정화할 수 있는 복합 공정 개발을 위한 중요한 기술 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. Laboratory scale experiments were performed to investigate the removal efficiency of the in-situ chemical oxidation method and the air-sparging method for diesel contaminated soil and groundwater. Two kinds of diesel contaminated soils (TPH concentration : 2,401 mg/kg and 9,551 mg/kg) and groundwater sampled at Busan railroad station were used for the experiments. For batch experiments of chemical oxidation by using 50% hydrogen peroxide solution, TPH concentration of soil decreased to 18% and 15% of initial TPH concentration. For continuous column experiments, more than 70% of initial TPH in soil was removed by using soil flushing with 20% hydrogen peroxide solution, suggesting that most of diesel in soil reacted with hydrogen peroxide and degraded into $CO_2$ or $H_2O$ gases. Batch experiment for the air-sparging method with artificially contaminated groundwater (TPH concentration : 810 mg/L) was performed to evaluate the removal efficiency of the air-sparging method and TPH concentration of groundwater decreased to lower than 5 mg/L (waste water discharge tolerance limit) within 72 hours of air-sparging. For box experiment with diesel contaminated real soil and groundwater, the removal efficiency of air-sparging was very low because of the residual diesel phase existed in soil medium, suggesting that the air-sparging method should be applied to remediate groundwater after the free phase of diesel in soil medium was removed. For the last time, the in-situ box experiment for a unit process mixed the chemical oxidation process with the air-sparging process was performed to remove diesel from soil and groundwater at a time. Soil flushing with 20% hydrogen peroxide solution was applied to diesel contaminated soils in box, and subsequently contaminated groundwater was purified by the air-sparging method. With 23 L of 20% hydrogen peroxide solution and 2,160 L of air-sparging, TPH concentration of soil decreased from 9,551 mg/kg to 390 mg/kg and TPH concentration of groundwater reduced to lower than 5 mg/L. Results suggested that the combination process of the in-situ hydrogen peroxide flushing and the air-sparging has a great possibility to simultaneously remediate fuel contaminated soil and groundwater.

      • KCI등재후보

        계면활성제 원위치 토양 세정법을 이용한 유류 오염 지역 토양.지하수 정화 실증 시험

        이민희,정상용,최상일,강동환,김민철 한국지하수토양환경학회 2002 지하수토양환경 Vol.7 No.4

        유류, 특히 경유와 윤활류로 오염된 지역에서, 원위치 토양 세정법(In-situ soil flushing)을 이용하여 오염된 토양과 지하수를 동시에 정화하였다. 연구 지역은 부산시에 위치한 4.5 m(가로) $\times$ 4.5 m(세로) $\times$ 6.0 m(깊이) (총 121.5 $\textrm{m}^2$) 규모의 유류 오염지역으로.사질 및 미사질층이 혼합되어 나타나는 평균 수리전도도가 2.0 $\times$ 1$10^{-4}$cm/sec인 불균질 토양으로 이루어진 부지이다. 오염지역 지하수에 비이온 계면활성제 sorbitan monooleate(POE 20) 2%와 이소프로필알콜 0.07%를 혼합한 용액을 이용하여 약 3 공극체적(pore volume)을 세정하였으며, 지하수만을 이용하여 계면활성제 용액 세정 이전과 세정 이후 각 1공극체적을 세정에 이용하였다(총 5 공극체적). 총 4개의 주입정을 이용하여 각 주입정당 1.8 l/min-0.5 l/min의 속도로 주간(8시간)에 연속 주입하였으며, 2개의 채수정을 이용하여 야간에는 1시간 간격과 주간에는 30분 간격으로 2분간 채수하였다. 분석을 위한 시료 채수는 매일 아침 9시와 저녁 5시에 각 채수정으로부터 200$m\ell$ 이상 채수하였으며, 채수 용액을 저장하는 혼합저장 탱크에서의 시료 채취도 병행하였다. 토양 세정기간동안 채수정으로부터 채수된 유출용액은 모두 저장탱크에 저장되었다가, 지하수처리 장치에 의해서 유류와 중금속, 고형물들을 제거한 후 배출되어졌으며, 토양 내 TPH(total petroleum hydrocarbon) 농도가 토양오염 우려기준치 이하로, 유출된 지하수는 폐수배출허용기준을 만족할 때까지 토양 세정을 실시하였다. 처리 지하수만을 이용한 세정의 경우 채수정의 유출수 TPH농도는 10ppm이하였다. 계면활성제 용액을 이용한 세정의 경우 채수정의 최대 TPH 유출 농도는 1761 ppm으로서 처리지하수만을 이용하였을 때보다 170배 이상 증가하였으며, 세정기간 동안 두 개의 채수정으로부터 약 18.5kg의 유류(TPH)가 제거되었다. 계면활성제 용액 세정시 유출수는 유류의 농도뿐만 아니라 중금속 농도도 함께 증가하였으며, 이러한 현상은 오염토양의 중금속 정화에도 유리하게 사용될 수 있다고 사료된다. 유류로 오염된 실제 지역의 불균질 토양과 지하수를 계면활성제를 이용한 원위치 세정법으로 효율적으로 정화함으로서, 실험실 연구에 제한되었던 원위치 세정법의 효율을 현장 오염 지역에서 증명할 수 있었고, 원위치 토양 세정법이 실제 오염지역의 토양$\boxUl$지하수 정화에 효과적으로 사용될 수 있음을 입증하였다. Surfactant enhanced in-situ soil flushing was performed to remediate the soil and groundwater at an oil contaminated site, where had been used as a military vehicle repair area for 40 years. A section from the contaminated site (4.5 m $\times$ 4.5 m $\times$ 6.0 m) was selected for the research, which was composed of heterogeneous sandy and silt-sandy soils with average $K_d$ of 2.0$\times$$10^{-4}$cm/sec. Two percent of sorbitan monooleate (POE 20) and 0.07% of iso-prophyl alcohol were mixed for the surfactant solution and 3 pore volumes of surfactant solution were injected to remove oil from the contaminated section. Four injection wells and two extraction wells were built in the section to flush surfactant solution. Water samples taken from extraction wells and the storage tank were analyzed on a gas-chromatography (GC) for TPH concentration in the effluent with different time. Five pore volumes of solution were extracted while TPH concentration in soil and groundwater at the section were below the Waste Water Discharge Limit (WWDL). The effluent TPH concentration from wells with only water flushing was below 10 ppm. However, the effluent concentration using surfactant solution flushing increased to 1751 ppm, which was more than 170 times compared with the concentration with only water flushing. Total 18.5 kg of oil (TPH) was removed from the soil and groundwater at the section. The concentration of heavy metals in the effluent solution also increased with the increase of TPH concentration, suggesting that the surfactant enhanced in-situ flushing be available to remove not only oil but heavy metals from contaminated sites. The removal efficiency of surfactant enhanced in-situ flushing was investigated at the real contaminated site in Korea. Results suggest that in-situ soil flushing could be a successful process to remediate contaminated sites distributed in Korea.

      • KCI등재

        유역 유출과정과 지하수위 변동을 고려한 분포형 지하수 함양량 산정방안

        정일문,김남원,이정우,Chung, Il-Moon,Kim, Nam-Won,Lee, Jeong-Woo 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.5

        우리나라에서 대표적으로 사용되어 온 지하수 함양량 산정방법은 지하수 감수곡선에 의한 기저유출분리법, 유역내의 집중형 개념모형에 의한 물수지 분석, 그리고 지하수위 변동곡선법으로 대별된다. 지하수 함양량은 기후조건, 토지이용 그리고 수문지질학적 불균질성에 따르는 시공간적인 변동성을 나타내므로 전술한 방법들은 이같은 특성을 다루기에는 많은 제약을 가진다. 이 같은 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 통합 지표수-지하수 모형인 SWAT-MODFLOW로부터 얻어진 물수지 성분을 기초로 한 새로운 함양량 추정방법을 제시하고자 한다. 하천변에 위치한 지하수위는 하천흐름과 유사한 동적변화를 나타내는 반면 보다 상류부에 위치한 지하수위는 강수에 대하여 일정한 지체현상을 나타낸다. 이와 같은 지하수위 변동의 특징은 함양의 물리적 특성과 관련되므로 이 같은 현상을 설명하기 위해서는 토양층을 통과한 물이 대수층 함양에 도달하는데 걸리는 시간적 지체를 설명하는 것이 필요하다. SWAT 모형에서는 주어진 날에 대해 물이 토양층을 통과하여 대수층으로 함양되는 과정을 설명하기 위해 지수형태의 감쇠가중함수를 가진 단일 저수지 저류 모듈을 사용한다. 그런데 이 모듈은 지체시간이 긴 경우나 추정된 함양의 시계열이 지하수위 시계열과 잘 맞지 않는 제한 사항을 가지므로, 본 연구에서는 비포화대를 통과하는 시간 지체를 보다 현실적으로 반영할 수 있는 다단 저수지 저류 추적 모듈을 개발하여 SWAT모형에 탑재하였으며, 이 모듈내의 시간지체와 관련된 매개변수는 관측지하수위와 모의 함양량의 상관관계를 검토함으로써 최적화가 이루어지도록 하였다. 본 연구방법의 최종 단계는 모의 지하수위와 관측 지하수위, 그리고 관측 유역유출량과 모의 유출량을 검증함으로써 종결된다. 새롭게 제안된 방법을 우리나라 미호천 유역에 적용하여 지하수 함양량의 시공간적 분포를 추정하였는데 제시된 방법이 유역 모형의 효율성과 지하수위 변동법의 정확성이라는 장점을 모두 가진 방법이어서 추정된 일 함양량은 수리지질학적 불균질성, 기후조건, 토지이용과 토양층과 대수층의 거동까지 반영한 매우 개선된 값으로 판단된다. In Korea, there have been various methods of estimating groundwater recharge which generally can be subdivided into three types: baseflow separation method by means of groundwater recession curve, water budget analysis based on lumped conceptual model in watershed, and water table fluctuation method (WTF) by using the data from groundwater monitoring wells. However, groundwater recharge rate shows the spatial-temporal variability due to climatic condition, land use and hydrogeological heterogeneity, so these methods have various limits to deal with these characteristics. To overcome these limitations, we present a new method of estimating recharge based on water balance components from the SWAT-MODFLOW which is an integrated surface-ground water model. Groundwater levels in the interest area close to the stream have dynamics similar to stream flow, whereas levels further upslope respond to precipitation with a delay. As these behaviours are related to the physical process of recharge, it is needed to account for the time delay in aquifer recharge once the water exits the soil profile to represent these features. In SWAT, a single linear reservoir storage module with an exponential decay weighting function is used to compute the recharge from soil to aquifer on a given day. However, this module has some limitations expressing recharge variation when the delay time is too long and transient recharge trend does not match to the groundwater table time series, the multi-reservoir storage routing module which represents more realistic time delay through vadose zone is newly suggested in this study. In this module, the parameter related to the delay time should be optimized by checking the correlation between simulated recharge and observed groundwater levels. The final step of this procedure is to compare simulated groundwater table with observed one as well as to compare simulated watershed runoff with observed one. This method is applied to Mihocheon watershed in Korea for the purpose of testing the procedure of proper estimation of spatio-temporal groundwater recharge distribution. As the newly suggested method of estimating recharge has the advantages of effectiveness of watershed model as well as the accuracy of WTF method, the estimated daily recharge rate would be an advanced quantity reflecting the heterogeneity of hydrogeology, climatic condition, land use as well as physical behaviour of water in soil layers and aquifers.

      • 감조구역에서 지하수 수두의 거동 해석

        김민환,이재형 한국지하수토양환경학회 1995 지하수환경 Vol.2 No.1

        조석의 영향을 받는 감조구역의 대수층은 감조 하천의 수위에 따라 지하수 수두의 변화가 예상된다. 지하수 수두가 주기적으로 변화하는 대수층에서 지하수를 이용하거나 구조물을 시공하기 위해서는 지하수 수두의 거동을 고려해야 한다. 감조구역에서 지하수 수두에 영향을 미치는 조석의 진폭과 투수계수 등의 변수에 대해서 수치실험을 수행하였다. 수치실험을 위해 1차원 유한차분 모형을 이용하였다. 우선 수치모형의 안정성을 검토하기 위해 해석해와 비교하였다. 그리고 조석의 진폭과 투수계수가 지하수 수두에 미치는 영향에 대해 고찰하고 이 때 지하수의 수리경사가 존재하는 경우와 없는 경우에 대해 수치실험하였다. 또한 감조구역 내에서 양수를 하는 경우에 지하수 수두의 변화 양상을 고찰하기 위해 수치실험을 수행하였다. 본 논문에서 사용된 변수값을 이용하면 영향권은 약 60 m정도인데 이는 한 파장(equation omitted) 내에서 영향권이 설정된다. 조석의 영향을 받는 대수층과 영향을 받지 앎은 대수층에서 일정한 율로 양수하였다. 영향권 내에서 조석의 영향을 받는 대수층의 수두가 크기 때문에 상대적으로 양정고는 작아져 동력비의 절감을 가져올 수 있음을 알았다 그리고 이들의 결과를 이용하면 감조구역에서 오염원의 추적, 지하수의 효율적인 이용, 구조물을 시공할 때 구조물의 안정성과 안전성을 검토하는데 도움이 될 것이다. In the tidal compartment, the hydraulic head is affected by the stage of tidal rivers. For groundwater or construct works, head variation of groundwater should be considered in zone of this aquifer. A numerical analysis is performed which has an 1-dimemsional explicit finite difference scheme to show the head variation of groundwater with tidal stage and hydraulic conductivity, etc. The stability of the numerical scheme is validated by using the analytic solution. The head variation of groundwater is observed for various tidal amplititude and hydraulic conductivity, mean hydraulic gradient and pumping at any point. The range of influence corresponding to the parameters used in this study is about 60m. This value is not beyond a wave length (equation omitted). There was a pumping at a constant rate out of aquifers affected by tide and not affected by tide. Because pumping head in aquifer affected by tide is short, the expense of electric power is economized in this zone. These results are applicable to trace of contaminant transport, efficient operation of groundwater, and examination of the safety and stability of works in the tidal compartment.

      • KCI등재

        하수슬러지의 토양개량재 적용시 유기인계 농약의 흡착 능력에 관한 연구

        임은진,이재영 한국지하수토양환경학회 2004 지하수토양환경 Vol.9 No.1

        본 연구는 하수슬러지를 토양개량재로 적용에 따른 세 가지 유기인계 농약 Diazinon, Fenitrothion, Chlorpyrifos의 흡착특성에 관하여 분석하였다. 유기인계 농약 흡착시험 결과, 농약 흡착 등온식은 Freundlich 식이 잘 맞았다. Freundlich 상수 중 하나인 N은 모든 농약에서 1에 가까운 수치를 보였으나, 유기물 함량이 증가할수록 Freundlich 상수값인 N 값은 감소하였다. 또한 Freundlich식에서 흡착능을 나타내는 K값은 농약의 물에 대한 용해도가 감소할수록 증가하였으며, 토양에 슬러지를 첨가한 시료에서는(Soil-Sludge) 토양내 유기물 함량의 증가로 농약 흡착량은 슬러지가 첨가되지 않은 시료(A-Soil)에 비해 2∼4배 정도 증가하였다. 토양층을 모사한 토양 컬럼에서 농약의 용출 특성은 물에 대한 용해도가 큰 농약일수록 용출 비율은 증가하였다. 또한 토양에 슬러지가 첨가됨에 따라 토양내 유기물 함량 증가하면 토양에서 농약 흡착량이 증가되어 농약이 토양하층으로 침투가 억제, 농약의 용탈 정도가 감소하였다. This study has been assessed the influence of applying sewage sludge to soil amendments on the sorption properties, and leaching potential of three commonly used organophosphorus pesticides, Diazinon, Fenitrothion, and Chlorpyrifos. A sandy soil with a low content of organic carbon was treated with sewage sludge with a ratio sandy soil sludge ratio of 30:1. The sorption was determined with the batch equilibrium technique. The sorption isotherms could be described by Freundlich equation. The Freundlich constant, K value which measures sorption capacity, were 3.97, 9.94, 22.48 for Diazinon, Fenitrothion, Chlorpyrifos in non-amended soil. But in amended soil, K value was 12.58, 28.47, and 61.21 for Diazinon, Fenitrothion, and Chlorpyrifos. The overall effect of sewage sludge addition to soil was to increase pesticides adsorption, due to the high sorption capacity of the organic matter. The effect of sludge on the leaching of pesticides in the soil was studied using packed soil columns. Total recoveries of pesticides in soil and leachate with leaching in soil column, were in the range of about 73∼84%, was reduced with the passage of time. Diazinon moved more rapidly than Chlorpyrifos in the unamended soil due to greater sorption and lower water solubility of Chlorpyrifos. Total amounts of pesticides leached from the sewage sludge amended soils were significantly reduced when compared with unamended soils. This reduction may be mainly due to and increase in sorption in amended soils, as a consequence of the increase in the organic matter content.

      • KCI등재

        토양세척폐액 부피감소를 위한 재생방법 연구

        김계남,원휘준,오원진 한국지하수토양환경학회 2003 지하수토양환경 Vol.8 No.1

        The sorption experiment of cobalt was performed after the TRIGA soil was intentionally contaminated with cobalt was found that the sorption equilibrium coeficiency of soil decontamination was high when the ratio of soil mass to the volume of citric acid becomes 1:5 The TRIGA soil contaminated with 0.01 M, 0.001 M, and 0.0001 M of cobalt solution were decontaiminated with 0.01 M citric acid. The cobalt concentrtion in the wastewater were measured to be correspondingly 36.0, 14.0, 1.5 ppm. The results of wastewater recycling experiment by chemical precipitation method revealed that corresponding cobalt removal efficiency were 97% 88%. It was shown that the removal efficiency decreases as the cobalt concentration in the wastewater decreases. During the decontamination experiment, a lot of NaOH had to be added, and the volume of final solid waste reached almost 10% of that of the contaminated soil. The result of wastewater recyling experiment by ion exchange resin meted rethod revealed that to more the strong acid resins are used, the higher the cobalt removal efficiency becomes and the cobalt removal efficiency becomes and the lower the pH of recycling wastewater become. In order to obtain more than 95% removal efficiency, more than 0.625 g of strong acid resin was necessary in each of 3 experiments. There was an unexpected problem that a lot of strong acid resin waste was produced which amounts to 9.2% (volume) of the contaminated soil. TRIGA원자로 주변 토양을 인공적으로 오염시킬 때, 오염용액 내의 코발트농도가 작아짐에 따라 코발트의 흡착평형 계수는 증가했고, 이 오염토양 질량 대 Citrc acid용액 부피 비율률 1:5로 하였을 때 토양제염효율이 높았다. 0.01M, 0.01M, 0.0001M코발트용액으로 오염된 TRIGA토양을 0.01M Citric acid로 Washing한 후의 토양세척액의 코발트 농도는 각각 136.0, 14.0, 1.5 ppm이었다. 화학침전법에 의해 토양세척폐액 내의 코발트농도가 낮아질수록 제거율은 저하했다. 그러나 다량의 NaOH가 첨가되어야 하고 최종침전폐기물의 부피가 오염토양부피의 약 10%정도나 되었다. 이온교환수지법에 의한 재생실험결과 강산성수지를 많이 넣을수록 코발트제염 효율은 증가했고 pH는 감소했다. 코발트농도가 다른 세 종류의 토양세척폐액에 강산성수지를 넣고 흡착실험을 한 결과 일정한 코발트 제거효율을 얻기 위해 필요한 강산성수지의 질량은 모두 거의 일정했다. 즉, 95%이상의 제거효율을 얻기 위해 0.625 g 이상의 강산성수지가 필요했다. 한편, 토양부피의 약9.2%의 다량의 강산성수지 폐기물이 발생하는 것이 문제점이다.

      • KCI등재

        수리지구화학적 인자와 환경 추적자의 주기적 관측에 의한 제주도 지하수의 수질과 함양 특성 분석

        고동찬,전수현,박기화,Koh, Dong-Chan,Cheon, Su-Hyun,Park, Ki-Hwa 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.4

        Groundwater from public wells was monitored during one year with two month interval for hydrogeochemical parameters and chlorofluorocarbons (CFCs) as environmental tracers in Jeju Island. Concentrations of major cations and $SiO_2$ show variation less than 10% whereas $NO_3$ and dissolved oxygen (DO) showed larger variation though DO variation did not change oxic or suboxic condition. $NO_3$ concentration has no consistent seasonal pattern with the largest variation of 35%. Groundwater ages determined by CFCs became temporarily younger by 5 years in October for groundwater with ages of 15 to 25 years, which can be attributed to infiltrating water in rainy season. Compared to air temperature, groundwater temperature has much smaller variation with no phase difference, which can be accounted for by a two-component model consisting of infiltrating water from surface and deeper groundwater with negligible temperature variation. The relatively small variation in groundwater age and temperature indicates that groundwater recharge through fast flow-paths is much smaller compared with basal groundwater in terms of aquifer storage. 제주도의 관정 지하수에 대해 2개월 간격으로 1년 동안 수행한 주기 조사에서 주요 양이온, $SiO_2$ 등은 10% 이내의 변동폭을 보여 계절적인 수질 변화가 크지 않음을 지시하였지만, $NO_3$, 용존 산소 (DO) 등은 비교적 큰 변동을 보였다. DO 변동 수준은 산화-환원 환경이 변화하는 수준은 아니었다. $NO_3$는 동일한 계절적인 변동 경향을 보여주지는 않지만 상당수 관정에서 10% 이상(최대 35%)의 변동폭을 보였다. CFCs를 이용하여 결정한 지하수 연령은 15-25년 내외의 연령을 가지는 지하수 관정들에서 10월에 일시적으로 5년 정도 감소하는 경향을 보이는데, 이는 여름 철 강수에 의해 함양되는 지하수가 기저 지하수에 지연되어 도달하여 기저 지하수의 연령을 감소시키기 때문인 것으로 보인다. 기온과 비교하여 변동폭은 월등히 작지만 위상차가 없는 지하수 온도 변동 특성은 강수에서 유래되는 유입수에 의해 온도 변화가 거의 없는 기저 지하수가 함양되는 모형으로 설명될 수 있다. 지하수의 CFC 연령과 지하수 온도의 비교적 작은 연간 변동폭은 대수층 저류량 면에서 빠른 경로를 통해 유입되는 지하수 함양이 기저 지하수에서 차지하는 비중이 작음을 지시한다.

      • KCI등재

        Pyrene으로 오염된 EPA토양의 열적처리조건에 따른 오염물질 제거 특성 연구

        김영규,양고수 한국지하수토양환경학회 2000 지하수토양환경 Vol.5 No.2

        본 실험에 사용된 토양으로는 U. S EPA Synthetic Soil Matrix를 선택하였고, 오염된 토양을 만들기 위하여 건조 토양의 무게 백분율로 4.79%에 해당하는 양만큼의 Pyrene을 Dichlomethane에 녹여 고체상태인 Pyrene을 토양에 오염시켰다. 오염된 시료(50$\pm$0.1mg)를 전기적으로 열적처리하는 열반응기는 외경이 20cm, 높이가 30cm인 실린더 형태로서 Pyrex재질로 제작하고 윗부분과 아래 부분은 알루미늄 플랜지로 밀폐시켰다. 내부에는 stainless steel판(3.5cm$\times$13cm$\times$0.00254m, 3.5cm$\times$13cm$\times$0.00254cm, 302 stainless steel shim)과 두개의 전극봉으로 구성되었다. 각각의 토양을 열적처리하기 위한 조건은 최고온도가 45$0^{\circ}C$에 가온율이 $1130^{\circ}C$/s인 경우, 최고온도 $760^{\circ}C$에 가온율이 $950^{\circ}C$/s인 경우 그리고 최고온도가 $977^{\circ}C$ 에 가온율이 $977^{\circ}C$ /s인 경우를 선정하였다. 토양을 열처리한 후 알루미늄 foil funnel과 glass filter paper에서 타르를 포집하였으며, 타르와 잔류토양 시료내의 물질은 Dichlorornethane을 이용하여 추출하였고 이를 HPLC로 측정하였다. 실험결과, 최고온도가 $455^{\circ}C$ 인 경우 Tar Filter에 포집된 Tar색은 White이었으며 대부분의 성분이 Pyrene으로 나타났다. 최고온도가 $760^{\circ}C$ 인 경우는 Tar의 색이 Pink brown이었으며, 약간의 그을음덩어리(Cluster)가 전극관과 Tar Filter의 표면에서 발견되었다. $977^{\circ}C$ 의 경우 Tar색은 Dark brown이었다. Tar성분을 추출하여 HPLC로 분석한 결과, 6개의 Bipyrene의 isomer가 발견되었으며 그 중에서 bacterial cell이나 human cell에 돌연변이를 유발할 수 있는 매우 유해한 성분으로 분류되는 Cyclopenta(cd) pyrene(CPEP)는 온도 조건 $455^{\circ}C$ 에서는 검출되지 않지만 $760^{\circ}C$ 및 $977^{\circ}C$ 에서는 검출되는 특징을 보였다. 그밖에 미미한 양이지만 C14H10과 C15H10이 검출되었다. A U.S EPA Synthetic soil matrix was used for reference neat soil and pyrene contaminated soil. For the contaminated soil, 4.79 wt.% pyrene was dissolved completely into the djchlorornethane, and the soil was evenly soaked with the pyrene solution. The contaminated soil samples(50$\pm$0.5mg) were heated in a modified electrical screen heater reactor which consisted of a thin stainless foil (3.5cm$\times$13cm$\times$0.00254cm, 302 stainless steel shim), two electrodes, and a 20cm dia. $\times$30cm tall cylindrical Pyrex chamber sealed at both ends by aluminum flanges. The heating rate and time conditions were selected as $455^{\circ}C$ @ $1137^{\circ}C$ /s, $760^{\circ}C$ @ $950^{\circ}C$ /s and $977^{\circ}C$ @ $977^{\circ}C$/s. Tar samples after heating the soils were collected on the aluminum foil funnel and a glass filter paper (25mm dia. filter paper) The tar sample and remnant soil on the reactor were extracted with dichloromethane covering the filters, foils and soil by sonicating each in the waterbath for 10 minutes. The extractions were run on a HPLC. At the low peak temperature(about $455^{\circ}C$ @ $1137^{\circ}C$/s) the color of tar was "white", at the middle peak temperature (about 76$0^{\circ}C$ @ 95$0^{\circ}C$/s) the color of tar was "pink brown", at the high peak temperature (about 977$^{\circ}C$ @ 977$^{\circ}C$/s) the color of tar was "dark brown". Cyclopeta(cd)pyrene (CPEP) , which is an interesting species due to mutagenic effect on human cells, was detected in tar samples only above the middle peak temperature. This species was not detected at the low peak temperature. Six isomers of bipyrene were detected. Phenanthrene(C$_{14}$ $H_{10}$) and cyclopenta(def)phenanthrene(C$_{15}$ $H_{10}$) were also detected, but their content was very small relative to the other listed compounds.to the other listed compounds.

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