Earticle

본 연구는 해양오염퇴적물 정화사업 완료 후 사업의 장기적 실효성을 확보하기 위한 체계적인 오염원 규명 및 모니터링 방안을 제안한다. 정화사업의 성공은 준설뿐만 아니라 육상 유입 오염원의 효과적인 차단에 달려 있으나, 기존 사후관리는 해역 내 모니터링에 치중되어 유입 원인 파악에는 한계가 있었다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 문헌 조사와 현장 조사를 결합한 통합 접근법을 구축하였다. 먼저 전국 오염원 조사 자료 및 토지이용 현황 분석을 통해 배후지의 잠재적 오염원을 파악하는 문헌 조사를 수행하였다. 이어 현장 조사 단계에서는 주요 유입 하천뿐만 아니라, 도시 비점오염원의 핵심인 도로분진을 직접 채취 및 분석하여 실제 해역 유입 경로를 구체화하였다. 구축된 방법론을 부산 용호만 사례에 적용한 결과, 해역 퇴적물과 육상오염원 자료 간 상관성을 확인하였으며, 특히 오염원을 통해 유입되는 특정 오염물질이 정화 구역 재오염의 주요 원인임을 제시하였다. 본 연구는 현장 데이터 기반의 과학적 사후관리 근거를 제공함으로써 향후 정화사업의 지속가능한 관리 전략 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 경인 아라뱃길 주운수로에서 수행된 유지준설(2025년 3월 ~ 2025년 11월)에 따른 수환경 변화 특성을 평가하기 위해 수행되었다. 준설 직전(1회), 중(2회), 종료 후(1회) 시기를 구분하여 총 4회 수질 및 퇴적물 조사를 실시하고, 준설 구간과 비준설 구간을 비교·분석하였다. 수질 항목(수온, 염분, pH, DO, NTU, Chl-a)은 대부분 기존 계절 변동 범위 내에 포 함되어 준설에 따른 뚜렷한 차이는 확인되지 않았다. 다만, TP(total phosphate, 총인) 는 준설 후 12월 조사에서 기존 시계열 범위를 상회하였으며, 특히 저층에서 높은 농 도를 보여 강우 및 외부 유입 등 복합적 요인의 영향 가능성이 제시되었다. 퇴적물은 TOC(total organic carbon, 총유기탄소)는 준설 전·후 유사하거나 감소하는 경향을 보였으나 TP는 준설 후 약 2.5배 증가하였다. 그러나 준설구간과 비준설구간에 서 유사한 증가 폭을 보여 직접적인 준설 영향으로 단정하기는 어려웠다. 퇴적물-수층 간 PO4-P 농도구배는 준설 후 수체로의 용출 방향을 보였으며, 실험실 배양 결과에서 도 PO4-P 용출이 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 NH4-N는 수층으로 용출, NOx는 퇴 적물로 유입되는 경향을 보였으며, 준설 후 준설구간에서 NH4-N 용출은 증가 또는 유 사 수준, NOX-N 유입세기는 감소하였다. SOD(sediment oxygen demand, 퇴적물 산소 소모율)는 준설 후 준설구간에서 감소하여 유기물 감소와 연관된 것으로 해석된다. 종합적으로, 유지준설에 따른 수환경 변화는 대부분 기존 환경 변동 범위 내에 있었 으며, TP 증가는 외부 유입 등 복합적 요인의 영향을 받을 가능성이 있다. 향후 퇴적 물 유기물의 형광특성 분석과 장기 모니터링 자료를 포함한 시계열 확장 분석, 그리고 수리·수질모델과 배수갑문 조건을 연계한 통합적 해석이 필요하다.

기후위기 대응을 위해 우리나라는 「탄소중립·녹색성장 기본법」에 근거하여2030년까 지2018년 온실가스 배출량 대비40% 감축이라는NDC 목표를 수립하였으며, 이를 달성 하기 위한 산업 현장 적용 가능한 탄소 포집 기술의 실증이 시급한 과제로 부상하고 있다. 특히 청정에너지원으로 주목받는 수소 생산(SMR 공정)은 수소1톤 생산 시 약10 톤의 이산화탄소를 배출하며, 국내 수소 생산 사업장의 지속적인 확대로 포집 기술의 의무적 적용 필요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 평택수소생산기지 내 상용급 플랜트(80톤/일)를 구축하고, 중공사 멤 브레인을 활용한 분리막 포집 기술과 한국에너지기술연구원 개발KIERSOL을 적용한 습식 포집 기술을 각35톤/일 규모로 통합 구축하는 하이브리드 포집 시설을 구축후 실증을 수행하였다. 포집된 이산화탄소는–33℃, 19.5 bar 조건의 액화탄산 공정을 통 해 고순도 액화탄산가스로 전환되며, 배관을 통해 이송되어 부지내에서 직접 활용하여 드라이아이스 제조에 활용되는 CCU 기반 순환 체계를 구현한다. 이질적인 두 포집 기술의 상용급 통합 실증은 단일 기술 대비 안정성과 경제성을 향상시키는 레퍼런스 모델로서 학술적 가치가 있으며, 본 시설의 안정적 운영 시 연간 약17,700톤의 이산화탄소 저감이 기대된다. 본 연구 결과는 국가NDC 목표 달성 및 2050 탄소중립 실현에 기여하는 핵심 실증 데이터로 활용될 것으로 전망된다.

국내 해양오염퇴적물 관리정책은 1980년대 연안에 축적된 오염퇴적물 문제 인식에서 시작되었다. 초기에는 해양오염방지법 중심의 예방 위주 관리였지만, 이후 해양환 경관리법을 거쳐 현재는 해양폐기물 및 해양오염퇴적물 관리법으로 발전하면서 조사부터 정화, 사후관리까지 포함하는 체계적인 오염퇴적물 관리체계를 구축하게 되었다. 해양오염퇴적물 정화사업은 크게 실태조사, 실시설계, 수거 및 처리, 사후관리 4단계로 추진된다. 실태조사는 정화해역 후보지 선정을 위한 오염현황을 파악하는 단계이며, 선정된 정화해역에 대한해서는 실시설계를 통해 구체적인 정화 범위 및 공법을 결정한 뒤, 실제 수거 및 처리 사업을 수행한다. 이후 사후관리를 통해 정화완료 해역에 대 한 해양환경 개선 효과 및 재오염 여부를 확인한다. 현재까지 국가관리해역 53개 해 역에 대한 실태조사를 완료하였으며, 이중 20개 해역에서 정화사업을 추진하였고, 사업이 추진되지 못한 대부분의 해역은 사업성숙도가 갖춰지지 않은 해역이다. 사후관리 조사결과, 대부분 해역에서 퇴적물 오염도가 감소하는 경향이 확인되었으나, 일부 지역에서는 재 오염 문제도 발생하였다. 이에 정부는 단순 정화 중심 정책에서 벗어나 오염원 추적기술 개발과 오염원관리 등 오염원인자 책임 중심의 관리체계로 정책 방향을 전환하고 있는 중이다.

본 연구는 산화 조건에서의 퇴적토 내 카드뮴(Cd) 독성 평가의 정확도 향상을 목표로, 철산화물의 역할을 반영한 분배 모델과 단계적 위해성 평가 접근법을 통합적으로 제안하였다. 기존의 평형 분배 방법(Equilibrium Partitioning, EqP)은 산 휘발성 황화물 (Acid volatile sulfide; AVS)와 유기탄소를 주요 결합 인자로 가정하나, 산화된 퇴적토 에서는 철산화물이 Cd 흡착에 중요한 영향을 미침에도 불구하고 이를 충분히 반영하 지 못하는 한계가 있다. 이에 Windermere Humic Aqueous Model을 활용하여 유기탄소와 철산화물에 대한 분배계수를 도출하고, 이를 통합한 총 분배계수(Kd,total)를 산정 하여 21개 담수 퇴적토 시료에 적용·검증하였다. 또한 유럽연합의 Sediment Effect Concentrations(SEC) 기반 평가 결과에서 발생하는 ‘불확실 구간’의 한계를 보완하기 위하여, 예측된 Kd,total을 이용해 공극수 내 Cd 농도를 산정하고 이를 USEPA 만성 기 준값으로 정규화한 간극수 독성 단위(Interstitial Water Toxic Units, IWTU)를 2차 평가 지표로 통합하였다. 그 결과, 기존 SEC 단독 적용 시 43%에 불과하던 독성 예측 정확도가 76%까지 향상되었다. 본 연구는 철산화물 기반의 분배 거동을 고려한 이론적 모델링과 생물학적 이용 가능성 지표를 결합함으로써, 산화 퇴적토에서의 Cd 독성 평가 신뢰도를 개선할 수 있는 통합적 평가 프레임워크를 제시한다.

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.

프탈레이트는 가소제 및 산업·생활계 유래 오염물질로, 토양과 퇴적물에 축적된 후 강우 시 수계로 유출되는 반휘발성 유기오염물질이다. 플라스틱 및 고분자 소재의 사 용 확대에 따라 하천 및 호소에서의 프탈레이트 검출 빈도와 농도가 증가하고 있으며, 내분비계 교란 및 수생태계 독성 등 환경·인체 위해성 문제가 제기되고 있다. 최근까 지의 국내외 연구는 주로 현장 농도 조사와 실험적 흡착 특성 규명에 집중되어 왔으 나, 강우 사건에 따른 부하 변동성과 물질별 장기 체류 특성을 포함한 거동을 정량적 으로 규명하기에는 한계가 있다. 이러한 특성을 평가하기 위해서는 유역 규모에서 강 우 유출 과정과 하천 내 퇴적·재부유 과정을 통합적으로 고려한 모의가 요구되나 이러 한 통합적 유역 모델 기반 연구는 아직 제한적인 상황이다. 따라서 본 연구에서는 안동댐 유역을 대상으로 SWAT 모델의 pesticide 모듈을 활용 하여 프탈레이트(DMP, DEP, DEHP)의 유역 내 이동 및 하천 거동을 정량적으로 분석 하고자 하였으며, 물질별 분배계수(Koc), 토양-퇴적물 흡착 특성 등의 물성특징을 반영 하고, 소유역 단위 오염원 입력 시나리오를 구성하여 하천에서 용존상과 퇴적물 흡착 에 따른 매질 간 이동 특성을 비교하였다. 모의 결과, DMP와 DEP는 용존상 비율이 높아 강우 발생 시 즉각적인 농도 및 부하 증가가 나타났으며, 유입 중단 이후 약 2 개월 내 빠르게 감쇠하는 경향을 보였다. 반면 DEHP는 퇴적물에 강하게 흡착되어 낮 은 강우강도가 발생하는 기간 동안 하상에 축적된 후 높은 강우강도 조건에서 재부유 와 함께 급격한 부하 피크가 발생하였다. 특히 DEHP는 유입 종료 이후에도 약 8개월 수준의 장기 잔류 특성이 나타나 물질별 체류시간과 회복 속도에 뚜렷한 차이가 확인 되었다. 이와 같은 결과로 유역 규모 유해유기물 관리에서 강우에 따른 대응과 퇴적물 관리의 중요성을 시사한다.

This study evaluated three inorganic acids(HCl, HNO₃, and H₂SO₄) and three oxidizing additives(H₂O₂, KMnO₄, and K₂S₂O₈) to determine the optimal leaching conditions for an additive-assisted hydrometallurgical process aimed at the efficient and sustainable recovery of lithium from insoluble lithium phosphate(Li₃PO₄). Among the tested conditions, the combination of 0.5 M HNO₃ and 0.01 M H₂O₂ showed the most stable and effective performance, achieving nearly complete lithium leaching. More than 98.5% of Li recovered within 10 min, and extending the reaction time beyond 30 min did not significantly improve the leaching efficiency. Excessively strong oxidizing additives such as KMnO₄ and K₂S₂O₈ caused side reactions or reduced process controllability. These results provide fundamental insights into lithium recovery from insoluble lithium compounds and suggest practical directions for simultaneously improving process efficiency and environmental performance.

플라스틱 종류 중 하나인 폴리스타이렌(PS)은 수환경에서 풍화를 통해 용존성 유기물 (PS-DOM)을 용출하며, 미세플라스틱 오염의 새로운 경로로 주목받고 있다. 특히 PS-DOM은 수환경에서 자외선(UV) 노출과 미생물 활동에 의해 산화 및 자가조립 과정을 겪으며 그 화학적·물리적 특성이 변화할 수 있다. 본 연구는 PS-DOM의 산화 및 조립 특성에서 UV 조사로 인해 나타나는 영향을 확인하고, 그 결과 형성된 조립체의 토양 환경 오염 가능성을 평가하였다. PS-DOM의 조립체 형성은 동적광산란(DLS) 및 크기배제크로마토그래피(SEC)를 통해 분석하였으며, 분해물질의 특성은 GC-MS, 이온 크로마토그래피(IC), NMR 분석을 통해 규명하였다. 그 결과, PS-DOM은 시간 경과에 따라 분자 크기와 분자량이 증가하며 조립체를 형성하였고, UV 조사 및 미생물 활동 은 이러한 변환 과정을 가속화했다. 특히 UV 조사는 산화를 촉진하여 친수성 분해물 질과 친수성 조립체 형성을 심화했으나, 장기간 조사 시에는 조립체의 분해가 관찰되 었다. 이와 같이 UV 조사는 PS-DOM의 거동에 영향을 미치며, 토양 환경 오염을 심화 할 가능성을 나타낸다. 본 연구는 플라스틱 분해물질의 환경 거동 이해에 중요한 기초 자료를 제공하며, 미세플라스틱 오염 연구에서 미세플라스틱 유래 DOM 경로의 중요성을 제시한다.

산업·건설계 폐기물(폐슬러지, 폐석분, 플라이애시)은 지속적으로 발생하며, 매립 중심의 처리 방식은 환경부담과 자원 손실을 야기하므로 고부가 자원화 기술 개발이 요구 된다. 또한 수계 내 납(Pb)은 독성이 높아 신속하고 안정적인 제거가 필요하나, 분말형 흡착재는 회수·재사용이 어렵고 미분 유출에 따른 2차 오염 가능성이 있어 현장 적용 에 제약이 있다. 본 연구에서는 폐슬러지–폐석분토사–플라이애시 혼합 원료를 기반으 로 알칼리활성화(geopolymer) 재료를 제조하고, 배치 조건에서 Pb(II) 제거 성능을 평 가하였다. 시편은 10 M NaOH와 sodium silicate 용액을 활성화제로 사용하여 제조하 였으며, 80 °C에서 24 h 초기 양생 후 상온에서 추가 양생을 수행하였다. 또한 미세구 조 및 표면 반응성 조절을 목적으로 탄산리튬(Li₂CO₃, 고형분 대비 2 wt%) 도핑 시편 과 무도핑 시편을 비교하였다. Pb(II) 제거는 용액 pH 변화에 민감하며, pH 상승 시 탄산염/수산화물 형성에 따른 침전·공침으로 용존 Pb 농도가 감소하여 흡착 성능이 과대평가될 수 있다. 이에 본 연구는 pH 5.5 고정(pH-stat) 조건과 자연 pH 조건을 병 행하여 제거 메커니즘을 구분하고자 하였으며, 시편의 알칼리 용출에 따른 pH 변동 (pH drift)과 용액 자체 손실(벽흡착·침전·여과 영향)을 평가하기 위해 DI water 용출 시험 및 Pb 용액 블랭크를 함께 수행하였다. 시간별 pH와 Pb 농도는 ICP로 정량하고, 블랭크 보정을 통해 순 제거량을 산정하였다. 본 연구는 폐기물 기반 알칼리활성화 재 료의 Pb 제거에서 흡착 기여와 용액화학적 제거(침전/공침) 기여를 분리·해석할 수 있 는 실험 프레임을 제시함으로써, 회수 가능한 수처리용 기능성 소재 설계 및 적용성 평가를 위한 기초자료를 제공한다.

인위적 활동에 의한 퇴적물 내 중금속 오염은 수생 생태계에 장기적인 위협이 되고 있으며, 특히 환경 조건이 변동할 때 2차 오염원으로서 작용한다. 본 연구는 복합 중 금속(Pb, Cd, Zn, As)으로 오염된 퇴적토에 벤토나이트와 철코팅모래(ICS) 혼합물을 이용한 현장 안정화(In-situ stabilization) 전략의 효율성과 메커니즘을 평가하였다. 2년간의 mesocosm 실험 동안 DGT(Diffusive Gradients in Thin-films) 프로파일링을 수행하 여 퇴적물-수층 계면(SWI)에서의 시공간적 이동을 추적하였다. 연구 결과, 안정화제가 강력한 화학적·열역학적 장벽으로 작용하여 중금속 플럭스를 효과적으로 억제하는 것 으로 나타났다. 실험 초기(56일차)에 안정화제 처리 시험구에서 Pb(최대 86.5%), Cd(최대 82%), Zn(최대 86%)를 유의미하게 감소시켰으며, 이는 주로 이들 양이온의 낮은 수화 반지름에 의해 촉진된 이온 교환 및 내권 착물 형성에 기인한 것이다. 반면, As 는 kinetic delay 현상을 보였으나, 결국 ICS 표면에서의 리간드 교환을 통해 장기적 안정화(84일차까지 최대 34% 저감)에 도달하였다. 특히 본 연구는 기후 변화로 인한 온도 상승 및 강우에 의한 영향에 대한 안정화제의 효과를 정량화하였다. 집중호우와 기온 상승에도 불구하고, 안정화제 처리 시험구는 중금속 용출 활성화 에너지(Ea)를 높임으로써 낮은 플럭스 수준을 유지하였다. 특히 As의 Ea가 음수에서 양수(+25 ~ +100 kJ/mol)로 임계 열역학적 전이를 일으켰다. 이는 As 용출이 안정적이고 흡열 반응적인 고정화 상태로 전환되었음을 의미한다. 이러한 발견은 벤토나이트/ICS 기반 안 정화 공법이 대규모 오염 수계 시스템의 장기 관리를 위한 비용 효율적이고 기후 적 응적인 해결책이며, 오염물질의 비가역적 고립을 위한 과학적 토대를 제공함을 시사한다.

Sustainable sediment management increasingly requires integrated strategies that couple dredging operations with in situ or ex situ contaminant treatment. This study investigates the reutilization of Kanbara Reactor Dust (KRD), a steel-making by-product rich in FeO and CaO, as a heterogeneous catalyst for activating peracetic acid (PAA) in advanced oxidation processes targeting contaminated dredged sediments and associated water resources. The KRD/PAA system was evaluated using ofloxacin (5 mg L⁻¹) as a model emerging contaminant. Complete removal was achieved within 180 min under ambient conditions at 200 mg L⁻¹ KRD and 2 mM PAA. The high catalytic performance is attributed to iron-based active sites that promote efficient PAA activation and the generation of reactive oxygen species (ROS). Comprehensive physicochemical characterization (SEM, FTIR, XRD, XPS, Raman spectroscopy, and BET analysis) elucidated the structural and compositional features governing catalytic reactivity. The influences of coexisting anions (Cl⁻, SO4 2-, HCO3 -, H2PO4⁻), humic acid, and natural water matrices were systematically assessed to evaluate robustness under realistic conditions. This work demonstrates the feasibility of valorizing steel industry by-products as low-cost catalysts for waste water contaminant oxidation, supporting the development of sustainable dredging practices through integrated waste recycling and environmental remediation.

활성탄 표면의 산소·질소·황 함유 작용기(-COOH, -OH, -NH₂, -SH 등)는 중금속 이온의 흡착에 핵심적인 역할을 하지만, 개별 작용기와 금속 이온 간의 결합 에너지 및 메 커니즘에 대한 정량적 이해는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 밀도범함수이론 (density fuctional theory, DFT) 계산을 기반으로 6종의 표면 작용기(COOH, COO⁻, OH, O⁻, NH₂, SH)와 6종의 중금속 이온(Pb²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺) 간의 흡착 에너지, 결합 거리, 흡착 메커니즘을 체계적으로 분석하고, 이를 거시적 흡착 성능 시 뮬레이션과 연계하였다. DFT 계산은 B3LYP/6-311+G(d,p) 수준에서 수행하였으며, Quantum ESPRESSO(PBE/PAW) 기반 주기적 표면 계산을 병행하였다. 작용기-중금속 결합 에너지 분석 결과, 탈양성자화 카르복실기(COO⁻)가 대부분의 중금속에 대해 가 장 강한 결합력을 나타내었다. Pb²⁺-COO⁻ 결합 에너지는 -3.75 eV(착화결합, d=2.2 Å) 로, Pb²⁺-COOH(-3.0 eV)와 Pb²⁺-OH(-2.0 eV) 대비 각각 25%, 88% 높은 결합 안정성 을 보였다. Cu²⁺의 경우 NH₂ 작용기와의 배위결합(-3.0 eV, d=2.05 Å)이 COOH와의 착화결합(-2.5 eV, d=2.15 Å)보다 우세하여, 질소 도핑 활성탄이 Cu²⁺ 선택적 제거에 유리함을 확인하였다. Hg²⁺와 Cd²⁺는 SH 작용기와 각각 -3.5 eV(d=2.6 Å), -3.0 eV(d=2.5 Å)의 강한 공유결합을 형성하여, 황 함유 작용기의 연질 금속 선택성이 DFT 수준에서 검증되었다. Ni²⁺-COO⁻ 착화결합(-3.15 eV, d=2.05 Å)과 Zn²⁺-COOH 이온교 환 결합(-2.15 eV, d=2.2 Å)은 실험값 대비 오차율 9.1% 이내로 우수한 일치도를 나타 내었다. 거시적 흡착 시뮬레이션(Langmuir 모델)에서는 KOH 활성화 코코넛 셸 기반 활성탄(BET 2,046 m²/g, 총 산성 작용기 0.66 mmol/g) 조건에서 Hg²⁺(qmax=972 mg/g) > Pb²⁺(628 mg/g) > Cu²⁺(233 mg/g) > Cd²⁺(162 mg/g) > Zn²⁺(117 mg/g) > Ni²⁺(100 mg/g) 순의 최대흡착량이 예측되었으며, 이는 DFT 결합 에너지 크기 순서와 일치하여 원자 스케일 계산과 거시적 흡착 성능 간의 상관성을 입증하였다. pH 의존 성 분석에서 Pb²⁺ 흡착량은 pH 4(240 mg/g) 대비 pH 6-7(460~574 mg/g)에서 약 2 배 증가하였으며, 이는 COOH의 탈양성자화(COOH → COO⁻)에 의한 결합 에너지 증 가(-3.0 → -3.75 eV)와 직접적으로 연관됨을 확인하였다. 본 연구는 DFT 계산에 기반한 작용기-중금속 결합 특성의 정량적 데이터베이스를 구 축하고, 이를 거시적 흡착 성능과 연계함으로써 목적 중금속에 최적화된 작용기 설계 지침을 제시하였다.

본 연구는 영주댐 상류의 주요 지천인 토일천을 대상으로 하천퇴적물의 지구화학적 특성과 유기오염물질의 기원을 규명하기 위하여 수행하였다. 하천퇴적물, 산토양, 우분 및 비료 시료를 채취하여 중금속, 탄소와 질소 안정동위원소 분석을 실시하였다. 하천 퇴적물의 중금속 분석 결과, 비소는 8.68–15.84 mg/kg 범위로 나타났으며 영주댐 저 수구역 퇴적물은 7.67 mg/kg으로 상대적으로 낮은 값을 보였다. 카드뮴은 0.69–1.46 mg/kg 범위, 크롬은 27.75–49.44 mg/kg 범위로 나타났으며 대부분의 금속은 국내 하 천·호소 퇴적물 환경기준 I등급 또는 II등급 수준으로 전반적으로 오염도가 낮은 것으 로 평가되었다. 아연은 166.09–311.18 mg/kg 범위로 다른 금속에 비해 상대적으로 높 은 농도를 보였으나 기준치 이내에 해당하였다. 질소 안정동위원소 분석 결과 하천퇴적물의 평균 δ15N 값은 약 9.4‰로 산토양 및 화학비료보다 높은 값을 나타냈으며, 우분 시료의 동위원소 특성과 유사한 경향을 보 였다. 이러한 결과는 하천퇴적물에 포함된 유기물의 주요 기원이 산토양이나 화학비료 보다 축산 활동에서 기원한 우분일 가능성이 높음을 시사한다. 따라서 영주댐 상류 토 일천에서 영주댐으로 유입되는 유기오염물질은 축산 활동과 관련된 유기물이 중요한 기여 요인으로 작용할 가능성이 있는 것으로 판단된다. 이러한 결과는 향후 영주댐 유 역의 부영양화 관리 및 오염원 관리 대책 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것 으로 기대된다.

산업 및 건설 현장에서 발생하는 폐슬러지, 폐석분, 플라이애시 등의 폐기물은 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 폐기물을 재활용하여 향후 활용 가능한 경제적 가치가 있는 재료로 전환하는 것이 중요한 과제로 대두되고 있다.[1] 한편, 카드뮴(Cd)은 수계 에서 높은 독성과 생물축적 특성을 가지는 중금속으로, 체내 유입 시 신독성 (nephrotoxicity), 간독성(hepatotoxicity) 및 생식 독성(reproductive toxicity)을 유발하 며 강력한 발암물질로 작용하는 것으로 알려져 있다.[2] 본 연구에서는 폐슬러지–폐석분토사–플라이애시를 기반으로 한 알칼리 활성화 지오 폴리머를 제조하고, 수중 Cd(II) 제거 성능을 배치 실험을 통해 평가하였다. 제조에는 10M NaOH와 sodium silicate 용액을 활성화제로 사용하였으며, 60°C에서 24h 양생 후 상온에서 추가 양생을 수행하였다. 또한 미세구조 및 표면 반응성 향상을 위해 탄 산리튬(Li2CO3)을 고형분 대비 2 wt% 도핑하였다. Cd(II)의 제거 효율은 용액 pH에 크 게 의존하며, 약 pH 6 부근에서 최대를 나타내는 것으로 보고되어 있어[3], 본 연구에 서는 초기 용액 pH를 6.2로 설정하였다. 흡착 특성 평가는 흡착제 주입량, 접촉 시간 및 초기 농도 변화 조건에서 수행되었으 며, 제거율 및 단위 질량당 흡착량(qe)을 산정하여 흡착 거동을 분석하였다. 이를 통해 폐기물 기반 지오폴리머의 Cd(II) 제거 효율 및 수처리용 흡착제로서의 적용 가능성을 평가하였다.

본 연구는 안동댐 저수구역 퇴적물을 대상으로 성층기와 순환기 수리 환경 변화에 따른 중금속 오염 특성을 규명하고, 호소 퇴적물 오염평가기준과 오염도 지수(CF, Igeo, PLI)를 적용하여 오염 수준을 종합적으로 평가하였다. Cd는 성층기와 순환기 모두에서 광범위하게 고농도로 분포하여 다수 지점에서 호소 퇴적물 기준 Ⅳ등급을 초과하였고, 배경 대비 오염계수(CF)는 최대 약 27에 이르는 매 우 높은 축적 수준을 보였다. 지화학적 축적지수(Igeo) 역시 강~극심 오염 단계로 분 류되어, Cd 오염이 단기적 유입이 아닌 장기적 누적 과정에 의해 형성된 축적임을 보 여준다. As는 일부 지점에서 Ⅳ등급을 초과하는 국지적 고농도 지점이 분포하였으며, 해당 지점에서 CF 및 Igeo 또한 고오염 특성이 뚜렷하게 나타났다. 국내 대다수 댐과 저수지 퇴적물의 중금속 농도가 배경 수준 또는 저오염 단계에 머무르는 경향과 다르 게 안동댐은 일반 저수지 평균보다 현저히 높은 고농도 Cd와 As 축적 특성을 나타낸 다. 본 연구에서는 안동댐 퇴적물이 계절적 수리 환경 변화에도 불구하고 중금속 축적이 완화되지 않는 장기적 오염 구조를 형성하고 있음을 규명하였으며, 안동댐 퇴적물 관 리를 위한 전략 수립 시 Cd와 As를 최우선 관리 대상 금속으로 설정하고, 저수구역을 포함한 전 구간에 대한 체계적인 모니터링과 관리 대책이 필요한 것으로 판단된다.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are highly persistent environmental contaminants. Recent non-target analyses indicate that legacy PFAS (e.g., PFCAs and PFSAs) represent only about 20% of total PFAS, while emerging PFAS, including ether-based compounds, dominate across many environmental matrices. Adsorbents such as activated carbon and zeolites are widely applied as in situ amendments to immobilize PFAS in sediments. However, the surfactant-like properties of PFAS drive distinct adsorption behaviors at solid-water interfaces. Conventional macroscopic experiments yield only averaged responses and often cannot resolve the nanoscale mechanisms that govern equilibrium partitioning across the expanding PFAS chemical space. To address these limitations, this study outlines a nanoscale isotherm modeling framework for PFAS in water saturated pore environments. The framework is divided into two representative sorbent classes. Crystalline zeolite models are constructed from crystallographic databases. Aqueous adsorption isotherms are then simulated in RASPA3 using grand canonical Monte Carlo (GCMC) with CB/CFCMC moves to improve sampling in confined, water saturated pores. Activated carbon models can be generated using a liquid carbon quenching strategy with a reactive force field to represent disordered pore networks and heterogeneous surface chemistry. GCMC sampling can be inefficient for bulky PFAS within large activated carbon structures, particularly in densely solvated pore environments. To overcome this, activated carbon isotherms are instead obtained using a concentration-controlled, two-layer aqueous-carbon interface setup with long time equilibration. Overall, this framework provides practical methodological guidance for constructing aqueous-phase PFAS adsorption isotherms and extracting mechanism-driven insights from nanoscale computational simulations.

많은 광물찌꺼기나 폐석 등의 광산 폐기물이 폐광 이후인 현재에도 광산 부지 인근에 적치되어 심각한 환경 및 사회적 문제를 야기하고 있다. 이들은 때론 토양이나 수계로 유실되어 인근 농경지나 하천 준설토 오염 등의 원인이 되기도 한다. 적치된 광 산 폐기물의 처리는 대부분 유실 방지 및 차폐(capping)를 중심으로 이루어지고 있어 오염에 대한 근본적인 처리가 이루어지지 않고 있으며 지속적인 유지 보수를 필요로 한다. 이러한 광산 폐기물을 재활용한다면 환경적 부담을 줄이고 현재 적치장으로 사 용되고 있는 토지의 이용 가능성을 확보하며 순환 자원 가치를 창출할 수 있어 지속 가능한 재활용 기술의 개발이 필수적으로 요구되는 바이다. 본 연구에서는 기존 광산 폐기물을 활용한 제올라이트 합성 시의 방식으로 제시된 수열 합성이나 원심 분리와 같은 복잡한 단계 없이 광물찌꺼기를 합성 제올라이트 A 로 변환하는 간단하고 비용 효율적인 공정을 제안한다. 이 공정은 주로 광물찌꺼기의 용융(550℃, 2시간)과 저온 반응(30~90℃, 7시간)으로 구성된다. 이를 배치 실험뿐만 아니라 파일럿 규모 장비를 통해 원료 광물찌꺼기 무게 기준 약 90%의 수율로 배치 당 10~20㎏까지 생산하여 공정의 확장 가능성을 검증하였다. 본 연구에서는 몰리브덴 광산의 광물찌꺼기를 활용하였으나 해당 공정은 SiO2와 Al2O3가 함유된 다수의 광물 찌꺼기에 대해서 적용성을 가진다. 본 연구에서 합성된 제올라이트는 상용 합성 제올라이트 A와 유사한 수준의 양이온 교환 능력(약 292 meq/100g)을 보유하였다. X선 회절(X-ray diffraction, XRD), X선 형 광(X-ray fluorescence, XRF) 및 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM) 분석을 통해 물리화학적 및 형태학적 특성을 분석한 결과 제올라이트 A 구조가 성공 적으로 합성된 것을 검증하였다. 제올라이트의 성능을 검증한 결과 회분식 흡착 실험 에서 상용 제품과 동등한 99.9% 이상의 높은 카드뮴(Cd) 제거 효율을 확인하였으며 불소(F) 제거 효율(13.5%)은 상용 제품보다 5.6배 높은 것을 확인하였다. 광해방지기술 기준을 준용한 토양 안정화제 회분식 실험에서 합성된 제올라이트와 석회석의 혼합물 은 무처리구에 비해 비소(As) 용출을 67% 감소시켰으며 카드뮴(Cd) 용출을 완전히 억 제하였다. 이러한 연구 결과는 제안 기술이 광산 폐기물을 유용한 기능성 소재로 재활용하기 위한 실용적인 해결책을 제시하고 있음을 보여준다. 광물찌꺼기를 통해 합성된 제올라 이트 A는 수처리 및 토양 안정화를 포함한 환경 오염 정화에 활용될 수 있다. 또한 높은 이온 교환 능력을 농업 부문에서 완효성 비료, 토양 개량제 또는 사료 첨가제 등 에 적용하여 활용할 수 있다. 본 연구는 순환 경제와 녹색 기술 개발을 뒷받침하는 광 산 폐기물 처리를 위한 지속 가능하고 확장성 있는 재활용 기술을 제시한다.

안동호 및 낙동강 상류에서는 다양한 퇴적물 관련 연구가 수행되어 왔으나 오염퇴적 물의 정화에는 현실적인 한계가 존재한다. 또한 기존 연구는 주로 실험실 기반 용출 실험에 국한되어 실제 현장 조건을 충분히 반영하지 못한다는 한계가 있다. 퇴적물 시 료 채취 후 실험실로 운반하는 과정에서 시료 교란이 발생할 수 있으며, 온도, 산화환 원전위, 용존산소 등 현장 환경조건이 용출특성에 미치는 영향을 충분히 고려하기 어 렵다. 이에 본 연구에서는 문헌조사와 함께 동일 지점에서의 현장 실측과 현장 시료를 이 용한 실험실 용출 실험을 병행하여 안동댐 퇴적물의 중금속 용출특성을 평가하고 장 기 모니터링을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 안동호 내 4개 지점을 대상으로 갈수기, 해빙기, 홍수기 등 계절별 조사를 수행하였으며, 중금속 유입 및 퇴적물 용출 특성을 분석하였다. 조사 결과 Cd와 As는 수층에서 대부분 정량한계 미만으로 나타났으며 Zn은 심도에 따른 농도 변화가 관측되었다. 주상시료 용출 실험에서는 중금속류가 호기 조건에서 용출이 증가하는 경향을 보였고 비소는 혐기 조건에서 상대적으로 높은 용출 경향을 나타냈다. 또한 DGT(water)를 이용한 조사 결과 수체 내 생이용성 또는 생체 축적의 가능성이 확인되었다. 또한 흐름형 및 침강형 부유사 분석 결과 상류로부터 지속적인 오염원 유입이 확인되었으며, 퇴적물과 유입 부유사는 중금속뿐 아니라 질소·인 등 영 양염류의 잠재적 공급원으로 작용할 가능성이 확인되었다.

본 연구는 KIOST 부산 신청사 건설 과정 중 '터파기공'에서 발생하여 부지 내 임시 적치된 토사의 처리‧처분 방안을 위해 적치된 토사의 오염 여부 및 이화학적 성상을 정밀하게 분석하였다. 적치 토사 약 24,495 m3에 대하여 드론 촬영 및 GPS 정밀 측량 을 통해 정확한 물량을 산출하였다. 토양오염 조사는 「토양환경보전법」에 의거하여 총 12개 지점을 선정하였으며, 표토 및 심도별(최대 10 m) 시료를 채취하여 중금속 등 23개 항목에 대한 분석을 진행하였다. 더불어 향후 유효 활용을 위해 입도 분석 및 T-N, T-P 등의 이화학 분석을 병행하였다. 분석 결과 모든 시료에서 카드뮴, 시안, 유기인 등 주요 오염물질이 불검출되었으며, 구리, 비소, 납 등의 중금속 농도 역시 「토양환경보전법」 제1지역(주거지역) 기준 이내로 확인되었다. 최초 총크롬의 놓도가 높게 보고되었으나 상세 분석 결과 6가크롬(Cr6+) 기준을 충족하는 것으로 나타났다. 입도 분석 결과 대부분 양토(Loam)의 성상을 띠고 있으며, 점토 비율이 20% 이내로 배수성이 양호한 특성을 보였다. 본 연구를 통해 해당 적치 토사는 모든 물질에 대해 오염이 없음을 확인하였고 재활용 방안을 수립할 수 있다.

산업화 및 도시화의 가속화로 인해 하천, 호소 및 저수지 퇴적물 내 중금속 축적 문제가 지속적으로 증가하고 있다. 광산 개발, 제련, 전기도금, 폐수 관개와 같은 인간 활동으로 인해 지난 수십 년간 수계와 토양의 중금속 오염은 전 세계적으로 중요한 환경 문제로 대두되어 왔다. 카드뮴(Cd), 납(Pb), 구리(Cu), 아연(Zn), 비소(As), 크롬(Cr) 등과 같은 중금속은 자연적 풍화 과정뿐만 아니라 산업폐수, 광산배출수, 농경지 비점 오염, 축산계 배출원 등 다양한 인위적 활동을 통해 수계로 유입된다. 이들 물질은 수 중에서 부유물질과 결합하여 저층부에 침전·축적되며, 장기간 잔류 특성을 나타낸다. 중금속 오염 퇴적토의 처리기술로는 고형화/안정화, 열처리, 세척, 생물학적 처리 등 이 적용되어 왔다. 고형화/안정화 기술은 중금속의 이동성을 감소시키는 장점이 있으 나, 오염물질을 제거하는 방식이 아니라 격리하는 방식으로 장기 안정성 확보에 한계 가 있다. 열처리 기술은 처리 효율이 높으나 에너지 소비가 크고 경제성이 낮다. 생물 학적 처리기술은 친환경적이나 처리기간이 길고 고농도 오염토에 대한 적용성이 제한 적이다. 이에 비해 산세척(Acid Washing) 기술은 산 용액을 이용하여 토양 및 퇴적물 에 흡착·결합된 중금속을 용출시켜 직접 제거하는 방식으로, 비교적 짧은 시간 내 높 은 제거 효율을 확보할 수 있는 장점이 있다. 그러나 산 사용에 따른 2차 오염, 토양 구조 손상, 처리수 관리 문제, 경제성 등의 기술적 개선이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 주요 화학적 세척제를 이용하여 오염퇴적토로부터 중금속을 제거하는 기초기술을 개발하고자 한다. 산세척기술은 토양오염복원기술의 하나로 발전했으나 퇴적물 정화에 사용된 사례가 많지 않아 본 연구를 통하여 효과 및 기술화 가능성을 평가하고자 한다.