초록 ▼

유류 오염토양으로부터 유류를 제거하고자 할 때, 제거방법의 선택과 상관없이 제거효율은 토양의 특성에 따라 영향을 받는다. 초임계 이산화탄소를 추출용매로 사용한 경우도 마찬가지이다. 따라서 토양분석과 같은 기초조사가 먼저 이루어졌으며, 이후 준비된 토양시료를 이용하여 각각의 토양의 특성과 오염유류를 초임계 이산화탄소를 이용하여 추출할 시의 상관관계를 확립하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 실험에 필요한 토양을 고려대학교 부속 농장인 덕소농장에서 점토함량 및 유기물 등을 고려하여 대표성을 가질 수 있는 3종류의 토양을 채토하였으며,

유류 오염토양으로부터 유류를 제거하고자 할 때, 제거방법의 선택과 상관없이 제거효율은 토양의 특성에 따라 영향을 받는다. 초임계 이산화탄소를 추출용매로 사용한 경우도 마찬가지이다. 따라서 토양분석과 같은 기초조사가 먼저 이루어졌으며, 이후 준비된 토양시료를 이용하여 각각의 토양의 특성과 오염유류를 초임계 이산화탄소를 이용하여 추출할 시의 상관관계를 확립하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 실험에 필요한 토양을 고려대학교 부속 농장인 덕소농장에서 점토함량 및 유기물 등을 고려하여 대표성을 가질 수 있는 3종류의 토양을 채토하였으며, 약 15kg의 토양을 한 벌로 하여 채광이 없는 서늘한 곳에서 보관하였다.
이번 연구에 사용된 토양의 3가지 종류는 SL(사양토), L(양토), SiC(미사질 식토)로서 각각의 구성성분을 보면 다음과 같다. SL은 모래가 69.6%이고, 점토함유량은 4.5%, 유기물질 함유량은 0.94% 이며 미사질은 25.9%를 함유하고 있다. L의 경우는 모래가 33.4%, 점토함유량이 23.5%, 유기물질 함유량이 2.11, 미사질은 43.1%를 함유하고 있다. 3번째로 SiC의 경우는 모래가 9.1%, 점토함유량이 43.0%, 유기물질 함유량이 0.97%이고, 미사질이 47.9%를 함유하고 있다. 본 연구에서는 이상의 토양을 시료로 사용하였으며, 경유를 앞의 토양에 적당량을 오염 시킨 후, 기본적으로는 24시간의 aging 시킨 후 2 ℓ용량의 extractor에 1 kg의 오염토를 넣은 후 다양한 온도 및 압력의 초임계 이산화탄소를 이용하여 오염유류 추출조건을 최적화하였다. 아울러 최장 1년 까지 aging시킨 후의 토양을 시료로 하여 오염유류 추출 최적화도 실행하였다. 최적화된 조건은 새롭게 만들어진 50 ℓ 용량의 extractor를 가진 초임계 추출 장치에 25 kg의 오염토를 넣은 후의 최적조건과 비교하여, 실제 오염 현장에 적용시킬 수 있는 초임계 이산화탄소를 이용한 오염유류 추출 최적조건을 설정함과 동시에 추출장치의 최적화를 연구하였다.

Abstract ▼

According to extended economical and industrial activities, cases of ground pollution occur, but restoration methods of ground pollution are limited. The important chemicals of ground pollution are PCBs, PHAs, dioxins, chlorinated furans, pesticides, pentachlorophenols, phenol, hexachlorobenzene and

According to extended economical and industrial activities, cases of ground pollution occur, but restoration methods of ground pollution are limited. The important chemicals of ground pollution are PCBs, PHAs, dioxins, chlorinated furans, pesticides, pentachlorophenols, phenol, hexachlorobenzene and oil etc. Current restorating methods to process solid waste are biological processing method, solidifying method and burning up method, Soxhlet method using organic solvent, divergence method for volatility quantity exclusion, extraction based on vapor at high temperature. Each of these methods has it's own problem. For example, reasearch on solidifying method needs to handle contaminated soil and poisonous ingrediant, which could result in second environmantal pollution.
Supercritical-CO2(SC-$CO_{2}$) has a lot of advantage since it can treat seriousely polluted soil and draw out contaminant in soil even if organic matter exists. If there are no change in physical-chemical variation or purity, $CO_{2}$ after extrantion can be re-used. A basic condition for supercritical extraction of oil is as follows. Pressure ranges are 204 atm (3,000 psi, 20.7 MPa), 272 atm (4,000 psi, 27.6 MPa) and 340 atm (5,000 psi, 44.5 MPa). Tested temperature was 80, 60 and 40℃. The extraction efficiency of each condition were compared through recovery analysis method using gas chromatography. Then, the data are were to basics in soil pollutant extraction using SC-$CO_{2}$. The representative soils are SL(silt loam), L(loam) and SiC(silica).

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...10
• CONTENTS ...13
• 목차 ...15
• 제1장 서론 ...18
• 제1절 연구개발의 목적 ...18
• 제2절 연구개발의 필요성 ...19
• 제3절 연구개발의 범위 ...21
• 제2장 국내외 기술 개발의 현황 ...22
• 제1절 오염토양의 생물학적 복원기술 ...22
• 1. 미생물을 이용한 오염토양의 복원기술 ...22
• 2. In-Situ 오염토양 복원기술 ...25
• (1) Biodegradation ...25
• (2) Bioventing ...26
• (3) White rot fungus ...27
• (4) Natural Attenuation ...27
• 3. Ex-Situ 오염토양 복원기술 ...28
• (1) Composition ...28
• (2) Controlled Solid Phase Biological Treatment ...29
• (3) Landfarming ...30
• 제2절 오염토양의 화학적 복원기술 ...30
• 1. 토양세척법(Soil Flushing) ...31
• (1) 장점 ...31
• (2) 단점 ...31
• (3) 처리효율 ...31
• (4) 적용 예 ...32
• 2. 고형화 및 안정화(Solidification/Stabilization) ...34
• (1) 장점 ...34
• (2) 단점 ...34
• (3) 오염물질 및 토양입경별 처리효과 ...34
• (4) 처리효율 ...36
• 3. 화학적 산화 및 환원법(Chemical Reduction/Oxidation) ...36
• (1) 장점 ...37
• (2) 단점 ...37
• (3) 오염물질 및 토양입경별 처리효과 ...37
• (4) 처리효율 ...38
• 4. 탈할로겐화법 (Dehalogenation) ...38
• (1) BCD (Base Catalyzed Decomposition)공정 ...38
• (2) APEG (Alkali Metal Polyethylene Glycolate)공정 ...41
• 5. 용매추출법 ...43
• (1) 오염물질 및 토양입경별 처리효과 ...44
• (2) 처리효율 ...46
• 제3절 오염토양의 물리적 복원기술 ...46
• 1. 물리적복원기술 적용 및 제한요인 ...46
• 2. 물리적 복원기술 적용시 고려요인 ...47
• 3. 물리적 토양복원 기술 특성 ...49
• (1) 공기 파쇄 (Pneumatic Fracturing) ...50
• (2) LasagnaTM ...51
• (3) 토양세정(Soil Flushing) ...52
• (4) 토양증기추출 (Soil Vapor Extraction) ...52
• (5) 고온-열 탈착기법(High Temperature Thermal Desorption, HTTD) ...53
• (6) 저온-열 탈착기(Low Temperature Thermal Desorption, LTTD) ...54
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...55
• 제1절 초임계 이산화탄소의 유류추출 용매로서의 장점 ...55
• 제2절 실험장치의 제작 및 방법 ...58
• 1. 실험실 수준의 실험 장치 ...58
• 2. 현장 적용용 실험 장치 ...62
• 제3절 연구수행 내용 및 결과 ...66
• 1. 시료토양 준비 ...66
• 2. 경유오염 토양 제조 ...66
• 3. 초임계 이산화탄소를 이용한 경유오염 토양으로부터 경유추출 ...67
• 4. Soxhlet 추출법을 이용한 경유오염 토양으로부터 경유추출 ...69
• 5. Gas Chromatography에 의한 경유분석 ...69
• 6. 무게 분석법에 의한 추출효율 분석 ...70
• 7. 오염유류 최적화를 위한 실험과정 개략도 ...74
• 8. 일정온도 압력으로부터 토양의 clay함량에 따른 추출효율 비교 ...75
• (1) 실험 목적 ...75
• (2) 실험 방법 ...75
• (3) 실험 결과 ...75
• 9. 경유오염 토양으로부터의 경유 추출을 위한 최적화 ...81
• (1) 실험 목적 ...81
• (2) 실험 방법 ...82
• (3) 실험 결과 ...84
• 10. 유류오염 현장 토양에 대한 적용 및 extraction mode에 대한 결정 ...94
• (1) 실험 목적 ...94
• (2) 실험 방법 ...94
• (3) 실험 결과 ...95
• 11. 초임계 이산화탄소 추출에 의한 추출물의 확인과 토양의 재생산 ...99
• 12. 초임계 이산화탄소 추출에 사용된 CO₂의 재사용 ...102
• (1) 실험목적 ...102
• (2) 실험방법 ...102
• (3) 실험결과 및 토의 ...103
• 13. 새로이 첨가된 CO₂ 횟수에 따른 추출효율 ...105
• (1) 실험목적 ...105
• (2) 실험방법 ...106
• (3) 실험결과 및 토의 ...107
• 14. 새로이 첨가된 CO2 횟수에 따른 현장 오염토양의 추출효율 ...109
• (1) 실험목적 ...109
• (2) 실험방법 ...110
• (3) 실험결과 및 토의 ...111
• 15. Aging time 에 따른 추출효율의 변화 ...115
• 16. Extractor 용량의 차이가 추출효율에 미치는 영향 ...118
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...122
• 제1절 초임계 추출장치 제작 ...122
• 제2절 추출용매인 초임계 이산화탄소의 재사용 ...122
• 제3절 추출조건의 최적화 ...123
• 제4절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ...123
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...125
• 제6장 참고문헌 ...127