초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
토양·지하수 내 산소산 음이온성 중금속의 in-situ 처리를 위한 유기물 개질 Fe-Mn oxide nanoparticles 적용 기술개발 및 최적화
전체 내용
● 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 합성 및 특성평가
● 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자를 이용한 토양 및 지하수 내 산소산 음이온성 중금속 흡착 및 거동 평가
● 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 독성 및 친환경성 규명을 통한 환경부하 평가
● 토양·지하수

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
토양·지하수 내 산소산 음이온성 중금속의 in-situ 처리를 위한 유기물 개질 Fe-Mn oxide nanoparticles 적용 기술개발 및 최적화
전체 내용
● 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 합성 및 특성평가
● 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자를 이용한 토양 및 지하수 내 산소산 음이온성 중금속 흡착 및 거동 평가
● 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 독성 및 친환경성 규명을 통한 환경부하 평가
● 토양·지하수 내 산소산 음이온성 중금속의 현장처리를 위한 in-situ 기술 최적화

1차년도
목표
· 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 합성 및 특성 평가
내용
● 문헌조사를 통한 나노입자 합성 방법 고찰
● Fe-Mn oxide 나노입자의 합성
● 합성 나노입자의 특성평가
- TEM-EDS 분석을 통한 형태상 및 화학조성 조사
- XRD 분석을 통한 광물학적 특성 파악
- BET 분석을 통한 나노입자의 표면적 조사 등
● 문헌조사를 통한 유기물 안정화 방법 고찰 및 안정화제 선정
● Fe-Mn oxide의 유기물 안정화

2차년도
목표
· 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자를 이용한 토양 및 지하수 내 산소산 음이온성 중금속 흡착 및 거동 평가
· 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 독성 및 친환경성 규명을 통한 환경부하 평가
내용
● 유기물로 개질된 철-망간 나노입자의 특성평가
- TEM-EDS 분석을 통한 형태상 및 화학조성 조사
- XRD 분석을 통한 광물학적 특성 파악
- BET 분석을 통한 나노입자의 표면적 조사
- FT-IR 분석을 통한 유기물 개질 전·후 구조특성 분석
● 유기물 개질 전·후 Fe-Mn oxide 나노입자의 산소산 음이온성 중금속의 흡착능 평가
- 산소산 음이온성 중금속의 등온흡착실험
● Fixed-bed column test를 통한 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 토양 내 이동성과 파과형태 분석
● Fixed-bed column test를 통한 중금속 흡착 나노입자의 토양 내 이동성과 파과형태 분석
● 유입, 유출수 및 토양 내 중금속과 나노입자의 mass balance
● 유속 및 유량 등 연속적 지하수 흐름을 고려하여 나노입자 투입 및 이를 이용한 흡착능 평가
● 기존 연구개발 및 상용화된 in-situ 주입기술 검토
● 나노입자의 효율적 지중주입 및 접촉/흡착능 향상을 위한 system 설계
● 미생물 및 Biomaker 등을 이용한 유기물 개질 나노입자의 생태독성 및 Avanti 세포독성 측정

3차년도
목표
· 토양·지하수 내 산소산 음이온성 중금속의 현장처리를 위한 in-situ 기술 최적화
내용
● 지중환경을 모사한 Pilot-scale Lysimeter운행
- 설계 인자 도출
- 공정 운행 인자 최적화
- 운행 변수에 따른 영향 연구
● 현장운영 및 공정 효율 모니터링 계획 수립
● 실제 오염부지 적용 평가에 따른 나노입자 지중주입기술 및 System의 수정 / 보완
● 현장적용성 평가를 통한 공정운영 및 주입 system 경제성 평가
● In-situ 현장적용을 위한 공정운영 및 주입 system 매뉴얼 작성 / 기술 가이드라인 제시

연구개발성과

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
(1) 활용주체
○ 비소 및 크롬 등 중금속으로 오염된 토양에서 오염물질을 친환경적으로 분리/제거하는 기술로 본 연구를 통한 기술 상용화시 한국환경공단, 한국광해광업공단 등의 공기관과 민간 토양정화업체, LH공사 등 기업들의 기술활용이 가능해짐
○ 특히, 토양환경보전법 개정(2018.01) 이후 건물이나 지장물이 존재하는 지중환경의 윈위치 오염정화를 실시하고자 하는 개인(민간)사업자는 건물철거비, 굴착비 등 부대비용이 발생하지 않고, 효과적이고 친환경적인 정화가 가능할 것임
(2) 활용대상지역
○ 건물이나 지장물로 인해 ex-situ로 정화가 어려운 부지
○ 폐광산 및 지리적 여건으로 토목장비의 반입이 어려운 부지
○ 토양 및 지하수가 동시에 중금속으로 오염된 부지

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 표목차 ... 8
• 그림목차 ... 10
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 14
• 가. 연구개발의 개요 ... 14
• 나. 연구개발 대상의 국내·외 현황 ... 20
• (1) 국내 기술 수준 및 시장 현황 ... 20
• (2) 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 29
• 다. 기술개발의 차별성 ... 32
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 35
• 가. 1차년도(주관 : 서울시립대학교 산학협력단) ... 35
• 나. 2차년도 (주관 : 서울시립대학교 산학협력단, 참여 : ㈜동해종합기술공사) ... 38
• 다. 3차년도 (주관 : 서울시립대학교 산학협력단, 참여 : ㈜동해종합기술공사) ... 41
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 43
• 가. 정성적 연구수행 결과 ... 43
• (1) Fe-Mn Oxide 연구동향 및 문헌조사 ... 43
• (2) Fe-Mn Oxide 나노물질의 합성 및 특성 평가 ... 63
• (3) 유기물 개질 전/후 Fe-Mn Oxide 나노물질의 중금속 흡착 평가 ... 86
• (4) 기존 지중주입 기술 및 system 사례 조사 ... 99
• (5) 현장 적용 가능성 평가 대상부지의 자료조사 ... 121
• (6) 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 토양매질 내 거동특성 평가 ... 126
• (7) 유기물로 개질된 Fe-Mn oxide 나노입자의 중금속 흡착평가(Column-Test) ... 136
• (8) 실제 오염부지 적용 평가를 위한 나노입자 지중 주입기술 및 시스템 설계 ... 163
• (9) Pilot-Scale 중금속 안정화 주입장치 실험 ... 166
• (10) 나노입자의 환경부하 평가 ... 173
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 192
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 192
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 195
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 196
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 198
• 7. 참고문헌 ... 199
• 끝페이지 ... 203