초록 ▼

□ 연구개요
■ 바이오매스 종류와 열분해 온도 조건에 따라 변화되는 바이오차의 물리화학적 특성을 FTIR-PAS를 활용하여 규명하고, 물리화학적 특성 변화에 따른 바이오차의 오염물질 흡착 변화에 영향을 끼치는 원인을 규명
■ pH, 이온강도, 양이온과 음이온의 조성, 유기물의 존재유무에 따른 오염물질의 흡착 변화량을 측정하여, 환경 변화가 오염물질의 바이오차 흡착에 영향을 미치는 요인 파악과 흡착 기작 연구
■ 바이오차의 물리화학적 특성 및 환경변화에 따른 오염물질 흡착 연구 결과를 바탕으로, 바이오차의 유기오염물질

□ 연구개요
■ 바이오매스 종류와 열분해 온도 조건에 따라 변화되는 바이오차의 물리화학적 특성을 FTIR-PAS를 활용하여 규명하고, 물리화학적 특성 변화에 따른 바이오차의 오염물질 흡착 변화에 영향을 끼치는 원인을 규명
■ pH, 이온강도, 양이온과 음이온의 조성, 유기물의 존재유무에 따른 오염물질의 흡착 변화량을 측정하여, 환경 변화가 오염물질의 바이오차 흡착에 영향을 미치는 요인 파악과 흡착 기작 연구
■ 바이오차의 물리화학적 특성 및 환경변화에 따른 오염물질 흡착 연구 결과를 바탕으로, 바이오차의 유기오염물질 흡착 변화를 수학적으로 해석하고 모델링하여 토양구성요소들이 오염물질과 바이오차에 끼치는 영향을 수학적으로 해석
■ 환경 변화에 따른 유기오염물질 흡착 변화 결과를 바탕으로 제안된 모델링을 적용하여 실제 토양에서의 이론적인 흡착량을 계산하고, 오염물질 흡착 실험 결과와 비교하여 적용 모델을 검증 및 개량
■ 검증된 환경변화 흡착 모델을 바탕으로 실제 토양에서 시간과 공간적 변화에 따라 오염물질의 거동을 모델링 및 검증

□ 연구 목표대비 연구결과
■ FTIR-PAS의 분석방법 확립과 바이오차의 물리화학적 특성 분석
- FTIR를 사용하여 바이오차의 물리화학적 특성을 규명한 선행연구들의 스펙트럼은 시료가 흡수하고 투과한 IR을 측정한 것이며, FTIR-PAS 스펙트럼은 시료가 흡수한 IR의 빛에너지가 열로 변환되어 변화된 음파를 나타내어 상호변환 될 수 없다. 따라서 규명된 바이오차의 물리화학적 특성의 참고시료를 FTIR-PAS로 분석하고, FTIR 스펙트럼 결과와 비교분석하여 상호변환 방법을 모색
- 바이오매스의 종류와 열분해 온도에 따른 보헴 적정법과 FTIR의 선행연구 결과들의 데이터베이스와 비교 분석하여 바이오매스 종류별, 열분해 온도 조건별로 생산된 바이오차의 물리화학적 특성을 규명
■ 환경요인 변화에 따른 바이오차의 오염물질 흡착농도 변화 해석
- pH에 따른 바이오차의 오염물질 흡착 농도는 바이오차의 전하와 오염물질의 이온 형태 변화에 따라 달라지고, 토양 양이온과 음이온이 존재할 경우 이들은 또 다른 상호작용으로 오염물질 흡착 농도가 변화된다. 따라서, 토양 양이온과 음이온의 농도와 이온가수에 따라 변화되는 오염물질 흡착 농도를 분석하여 이온가교, 정전기적 상호작용에 따른 기작을 연구
- 바이오차의 오염물질 흡착 기작과 거동은 pH, 토양 양이온과 음이온뿐만 아니라 토양 내의 휴믹산과 같은 토양 유기물이 바이오차와 같이 오염물질 흡착제로 경쟁적으로 오염물질을 흡착하므로, 토양 유기물의 유무에 따라 변화되는 바이오차의 오염물질 흡착 농도를 분석하여 흡착기작 규명
■ 환경변화와 바이오차의 작용기 변화에 따른 오염물질 흡착 모델 개발
- 바이오차의 전하는 전하 밀도에 따라 토양 양이온과 음이온과의 가교 작용이 일어남으로서 오염물질의 흡착 기작과 거동의 변화를 확인하였으며, 이 결과를 오염물질의 흡착 농도를 예측하는 모델을 제안
■ 토양 내 오염물질 거동 모델링
- 배양 실험을 통하여 검증된 환경의존흡착모델을 사용하여, 시간과 공간에 따라 변화되는 오염물질의 거동을 모델링하고, 실제 토양환경에서의 적용성을 평가하여, 바이오차가 투입된 토양 환경에서 오염물질의 거동을 예측

□ 연구개발결과의 중요성
■ 바이오차 처리에 따른 오염물질의 농도 감소와 효율의 평가에만 집중되었던 기존의 연구들에서 발전되어 토양 환경 변화에 따른 바이오차의 흡착능력 변화를 수학적으로 설명하고 모델링하여 첨단 환경 기술의 하나로 발전을 촉진
■ 바이오차의 오염물질 흡착 모델을 제안하여, 토양 환경 변화에 따른 오염물질의 거동을 예측하고 환경부하를 최소화할 수 있는 바이오차의 효율적인 처리 기준을 제시할 것으로 기대하며, 다양한 생물흡착제의 흡착기작을 규명에 활용을 기대
■ 바이오차의 적절한 처리는 오염물질의 흡착제로서의 긍정적인 영향과 더불어 자원순환과 이산화탄소 저감에 기여하여 탄소배출권거래시스템에서 경제적 이익을 발생시킬 것으로 기대하며, 토양 비옥도 증진, 바이오매스 증대 등의 효과도 기대

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 바이오차의 물리화학적 특성 분석 ... 5
• 나. 유기오염물질의 산해리상수 분석 ... 8
• 다. pH 변화에 따른 오염물질 흡착 연구 및 예측 ... 9
• 라. 토양 양이온과 음이온 농도와 원자가에 따른 유기오염물질 흡착 연구 ... 11
• 마. 토양 유기물에 따른 오염물질 흡착 연구 ... 12
• 바. 단일 환경 인자 별 환경 의존 흡착 모델 개발 ... 15
• 사. 복합 환경 변화에 따른 오염물질 흡착 연구 ... 16
• 아. 토양 내 오염물질 거동 모델링 ... 18
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 21
• 4. 참고문헌 ... 23
• 5. 연구성과 ... 25
• 끝페이지 ... 25