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토양 및 수계 환경에 존재하는 중금속은 인위적인 활동과 자연적 요인 등 다양한 경로로 발생하며, 높은 잔류성과 독성으로 인해 생태계 및 인류 건강에 심각한 위협이 되고 있다. 구리(Cu)는 산업활동으로 인해 자연환경으로 유출되는 대표적인 오염물질 로, 퇴적물, 호소, 하천 등 광범위하게 존재하기 때문에 이를 효과적으로 제어 및 고정 화하는 기술이 필수적이다. 수산화인회석(hydroxyapatite, HAP)은 낮은 독성과 우수한 화학적 안정성을 가지며, 이온교환 및 표면 반응을 통해 중금속을 구조적으로 고정할 수 있는 친환경 흡착제로 주목받고 있다. 또한, 왕겨(rice husk, RH)는 대량 발생하는 농업 부산물로, 폐자원 재활용을 통해 경제성을 확보할 수 있는 우수한 바이오매스 지 지체로 사용할 수 있다. 본 연구에서는 수계 내 Cu 제거를 위한 친환경 고효율 흡착 제를 개발하기 위해 수열 합성법을 이용해 왕겨 기반 HAP 복합체(RH-HAP)를 제조하 였다. 합성 최적화를 위해 다양한 온도(120℃-210℃) 및 pH(pH9-12) 조건에서 반응을 수행하였으며, 합성된 RH-HAP에 대한 구조적 특성(XRD, BET, FT-IR)과 Cu 흡착 성능 (ICP-OES)을 평가하였다. 온도별 합성 결과, 저온 조건(120℃)에서는 낮은 결정성을 보 인 반면, 고온 조건(210℃)에서는 calcite 불순물이 관찰되어 구조적 안정성과 경제성 을 고려해 180℃를 최적 온도로 도출하였다. 이를 기준으로 다양한 pH 조건에서의 합 성을 수행한 결과, pH12 조건에서 RH-HAP의 결정성은 다소 낮아졌으나, 가장 높은 비표면적 (98.88 m2/g)을 나타냈으며, FT-IR 분석 결과를 통해 강알칼리 조건에서 탄 산염 치환이 동반되었음을 시사하였다. Cu 흡착 실험 결과, 마찬가지로 pH 12에서 가 장 우수한 성능(41.7 mg/g)을 나타냈다. 이는 강알칼리 조건에서 과포화도 증가로 인 해 핵생성이 지배적으로 일어나 미세 결정 형성이 촉진되었고, 이에 따른 비표면적 증 가가 Cu 흡착 성능 향상을 유도한 것으로 해석된다. 본 연구에서 개발된 RH-HAP는 구리뿐만 아니라 납, 아연, 코발트 등 다양한 2가 중금속의 효과적인 고정화 소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

키워드

저자

• 박지현 [ 한국지질자원연구원 환경지질연구센터 ]
• 이선용 [ 한국지질자원연구원 환경지질연구센터 ]
• 한협조 [ 한국지질자원연구원 환경지질연구센터 ]
• 조동완 [ 한국지질자원연구원 환경지질연구센터 ]

참고문헌

발행기관

간행물

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• 간행물명

  한국퇴적환경준설학회 학술대회 초록집(구 한국환경준설학회 학술대회 논문집)

• 간기

  반년간

• 수록기간

  2012~2026

• 십진분류

  KDC 539 DDC 628