초록 ▼

※ 연구목표: 본 연구는 pharmaceutical and personal care products (PPCPs)를 포함한 차세대 오염물질 (Emerging contaminants, ECs)을 처리하기 위한 다양한 처리 메커니즘들(수착, 식물흡수, 생분해, oxidative coupling)을 분석하고, 이를 처리습지 (treatment wetland)에 적용하기 위한 기술을 개발하는 것이 목적이다.
※ 연구내용
1. 1차년도:
- 처리대상 PPCPs와 ECs 및 적합한 분석방법 선정: Diclofenac, sali

※ 연구목표: 본 연구는 pharmaceutical and personal care products (PPCPs)를 포함한 차세대 오염물질 (Emerging contaminants, ECs)을 처리하기 위한 다양한 처리 메커니즘들(수착, 식물흡수, 생분해, oxidative coupling)을 분석하고, 이를 처리습지 (treatment wetland)에 적용하기 위한 기술을 개발하는 것이 목적이다.
※ 연구내용
1. 1차년도:
- 처리대상 PPCPs와 ECs 및 적합한 분석방법 선정: Diclofenac, salicylic acid, E2가 사용량, 환경위해성, 자연내 검출빈도 등 문헌조사 결과를 고려하여 선정하였으며, SPE (18C type) → 유도체화 (MTBSTFA) → GC/MS의 과정을 거치는 분석방법을 선정하였다.
- 습지구성물질인 peatmoss에 대한 PPCPs와 ECs의 수착속도 실험을 실시하였다.
- 습지로의 미생물 주입용으로 하수처리장과 퇴적물에 서식하는 미생물 중 PPCPs를 분해할 수 있는 종을 선택 배양하여 생분해 실험을 실시하였다.
2. 2차년도:
1) 1차년도 세부실험 확대:
- PPCPs 분석에 대한 구체적인 SPE 조건, 유도체 종류/적정온도/시간 등 선정, 보다 세밀한 GC/MS 운전조건 정립
- 다양한 습지 구성물질에 대한 PPCPs와 ECs의 수착속도, 등온수착 시행 (Peatmoss가 가장 효과적이나 많은 유기물질 함량으로 인하여 2차 오염유발 우려)
- 활성슬러지를 이용한 혐기 및 호기 조건에서의 생분해 속도 비교 - 호기성에서 분해속도가 혐기성보다 더 높음
2) Pilot 습지 반응기 구성:
- Pilot 습지반응기 설계 및 제작
- 습지식물: 국내 자생종 중 Phragmites (갈대)와 Typha Latifolia (부들)을 선택하여 배양한 결과 부들이 상태 및 생존가능성이 높았다.
3. 3차년도:
1) 1, 2차년도에서 주로 연구된 수착 및 생분해 이외 oxidative coupling에 의한 PPCPs 제거에 대한 연구 추가
- 습지에서 주요 제거기작으로 oxidative coupling이 추가됨, 따라서 oxidative coupling을 수행하기 위해 sulfadiazine를 추가함. 이산화망간 제조
- oxidative coupling에 대한 pH, 이산화망간 농도, sulfadiazine 농도의 영향 평가
- pH 5 > pH 8, 이산화망간 농도가 높을수록, sulfadiazine 농도가 낮을수록 제거효율이 높음
- pH가 낮을수록, 이산화망간 농도가 증가할수록, 비가역적 빠른 coupling 반응 부분이 증가
- 습지구성물질인 montmorillonite 및 kaolinite에 대한 수착능 평가
- oxidative coupling과 montmorillonite (or kaolinite) 및 MnO₂ 존재시 수착과 oxidative coupling에 의한 sulfadiazine의 제거량 비교 → 상당한 부분이 oxidative coupling에 의해 제거됨을 관찰
- oxidative coupling product 분석
2) 처리습지토양의 낮은 수착능력 보완
- HDTMA-montmorillonite, HDTMA-zeolite, 실제 자연습지 퇴적토양 채취후 수착능 분석
- PPCPs 중 수착특성이 알려진 ibuprofen 추가 (E2는 검출문제로 인하여 대상물질에서 제외)
- HDTMA로 개질한 결과 유기탄소 함량이 증가하여 수착능력이 월등히 좋아짐 → HDTMA로 개질한 습지구성 물질 제안
3) pilot-scale 습지반응조 운전 (진행중)
※ 기대효과
- PPCPs를 비롯한 ECs의 수계로의 유입을 방지할 수 있는 처리습지 설계시 효과적인 구성물질에 대한 기본자료를 제공할 수 있다.
- 다양한 제거기작을 고려한 습지에서의 PPCPs 처리가능성에 대한 연구결과를 제공
※ 연구실적: 해외학술대회발표 1건, 국내학술대회발표 3건

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• I. 연구결과 요약문 ... 3
• II. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 67
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 67
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 68
• III. 연구성과 ... 69