KR20220068768A - 패각 및 석탄회를 활용한 연안 저서환경 개선 및 해조류 생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패각 및 석탄회를 활용한 연안 저서환경 개선 및 해조류 생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법에 대한 것으로서, 본 발명에 따른 연안 저서환경 개선용 조성물은, 야적 및 방치되어 악취 및 해충발생, 수질오염, 비산먼지 등의 2차 환경오염의 원인이 되고 있는 굴 패각과 석탄회를 포함함으로써, 환경 오염의 원인을 감소시킴과 동시에 해양 오염 퇴적물 중의 과잉 영양염을 제거해 연안 저서환경 개선에 뛰어난 효과를 나타내며, 또한, 또한, 본 발명에 따른 연안 저서환경 개선용 조성물은 바인더로서 굴 패각을 사용함으로써 시멘트 바인더를 사용할 경우 발생하는 중금속에 의한 2차 오염의 리스크를 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 오염된 연안 퇴적물의 환경을 개선하고 연안 퇴적물에서 용출하는 부영양화 원인 물질들을 감소시켜 연안환경을 개선하는 용도를 가지는 조성물 및 그 제조방법에 대한 것이다. 또한, 연안공간에 서식하는 해조류의 안정된 정착 및 성장촉진을 위해서도 이용 가능하다.
우리나라는 산업화 이후 많은 갯벌이 매립돼 소실되었으며 폐수 유입의 증가로 고농도의 유기물이 연안 해역에 퇴적되어 갯벌이 오염되고 있다. 오염 퇴적물은 재부상 및 영양염 용출에 의해 부영양화를 발생시켜 연안 환경을 오염시키고 유기물의 분해과정에서 산소를 소비해 환원 환경을 조성한다. 환원성 퇴적물 중 유기물은 혐기성 박테리아에 의해 분해되며 이 과정에서 암모니아와 같은 산소 소비 물질(Oxygen Demend Unit; ODU)를 생성한다. 산소 소비 물질은 용존산소를 빠르게 소비하며 빈산수소괴를 발생시켜 연안 환경을 오염시킨다.
한편, 굴은 2016년 기준으로 전세계에서 약 438 억톤의 생산규모로 양식되고 있다. 굴의 전체 중량 중 약 70%가 패각으로 구성되며, 굴 패각은 약 96%가 탄산칼슘의 형태로 존재하고 있어 시멘트의 응집제 및 칼슘 보충제로서 이용되기도 한다. 하지만 굴 패각의 발생량 중 30%만 재활용되고 있으며 나머지는 대부분 매립되거나 불법 야적되면서 악취, 해충발생, 침출수로 인한 수질오염 등과 같은 2차 환경오염을 유발하고 있기에 재활용 방안의 모색이 시급한 실정이다.
또한, 화력발전소에서 발생하는 부산물인 석탄회의 국내 발생률은 연간 약 600만 톤에 이르며 유럽 및 일본의 경우 각각 발생하는 석탄회의 90.9% 및 98%가 재활용되고 있다. 유럽은 석탄회를 폐기물이 아닌 중요 자원으로 여기고 있으며 석탄회의 대부분을 시멘트 원료, 콘크리트 혼화재, 광산복원, 도로 채움재 등으로 사용하고 있다. 하지만, 우리나라의 경우 약 68%만이 시멘트 재료, 콘크리트 혼화제 등으로 재활용되고 있으며 남은 석탄회는 대부분 매립 처리되고 있는 실정으로 비산먼지를 발생시켜 환경을 오염시키고 있다. 또한 석탄회의 대부분을 차지하는 SiO2 물질을 제울라이트와 같은 구조로 바꾸면 흡착능을 향상시킬 수 있다. 따라서 석탄회를 재활용하여 적용분야를 다양화하는 연구가 필요하다.
이에, 굴 패각 및 석탄회의 처리 및 재활용 방안으로서 이들을 연안 저서환경 개선용 소재로 활용하는 방안이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 굴 패각 및 석탄회의 처리 및 재활용 방안으로서 굴 패각과 석탄회를 이용해 해양 퇴적물 중의 인산염 인(PO4-P) 및 암모니아성 질소(NH3-N) 등의 과잉 영양염을 제거해 연안 저서환경 개선에 기여할 수 있는 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회를 포함하는 연안 저서환경 개선용 조성물을 제안한다.
일례로, 연안 저서환경 개선용 조성물은, 소정의 크기로 분쇄한 후 800℃에서 6시간 소성해 제조한 굴 패각 및 600℃에서 6시간 소성해 제조한 저회(bottom ash)를 1 : 1의 중량비로 배합해 얻어진 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회를 포함하는 연안 저서환경 개선용 조성물은, 굴 패각 분말 및 석탄회 분말의 혼합 분말 형태로 오염이 심한 해역에 살포되는 방식으로 사용할 수도 있고, 상기 조성물을 물과 혼합하여 필요한 형태로 성형하고 양생시켜 오염이 심한 해역에 투입할 수도 있으며, 나아가, 사용 환경에 따라 높은 강도를 가지는 구조물 형태로 제작해야 하는 경우에는 시멘트를 더 포함시켜 성형 및 양생 과정을 거쳐 구조물 제작에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회를 포함하는 연안 저서환경 개선용 조성물은, 후루보산(fulvic acid) 및 철(Fe)을 더 포함하거나 바실러스속(Bacillus sp.) 균주를 더 포함해 저서환경 개선효과를 배가시킬 수 있다.
상기 후루보산(fulvic acid) 및 철(Fe)은 해조류의 생장을 촉진하고 갯녹음 현상을 완화해 저서환경 개선에 기여할 수 있고, 상기 바실러스 속 균주는 단백질, 탄수화물, 지질 분해능이 뛰어나고 염분에 내성을 가져 유기물로 오염된 해역을 정화하는데 유용하다.
그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서 상기 연안 저서환경 개선용 조성물의 제조방법으로서, (a) 굴 패각 및 석탄회를 각각 분쇄한 후 소성하는 단계, 및 (b) 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계를 포함하는 연안 저서환경 개선용 조성물의 제조방법을 제안한다.
이때, 상기 단계 (a)에서 분쇄된 굴 패각 및 석탄회의 소성은 600 내지 800℃에서 1 내지 10시간 동안 이루어질 수 있다.
또한, 제작되는 조성물의 높은 강도가 요구될 경우, 소량의 시멘트(20% 이내)를 혼합하여 조성물을 제작할 수 있다.
또한, 상기 단계 (b)에서 제조한 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회의 혼합물을, 후루보산(fulvic acid) 및 철(Fe)을 포함하는 수용액에 혼합하는 단계를 추가로 수행해 영양염 제거 효과에 더해 해조류 생장 촉진 효과를 가지는 저서환경 개선용 조성물을 제조할 수 있다.
그리고, 본 발명은 발명의 또 다른 측면에서 상기 본 발명에 따른 조성물을 이용해 해조류 서식 또는 성장 촉진을 위한 구조체를 제조하는 방법으로서, 상기 본 발명에 따른 조성물로 성형체를 제조하고 이를 경화시켜 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 해조류 서식 또는 성장 촉진용 구조체의 제조방법을 제안한다.
즉, 사용 환경 및 용도 등을 고려해 상기 본 발명에 따른 조성물을 이용해 다양한 크기 및 형상의 성형체를 제조한 후 이를 경화시켜 구조체를 제조한 후, 상기 구조체를 연안 해역에 매설 또는 적치하거나 인공 어초 등의 수중 구조물에 부착하는 등 다양한 양태로 적용해 해조류 서식 또는 성장 촉진의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 연안 저서환경 개선용 조성물은, 야적 및 방치되어 악취 및 해충발생, 수질오염, 비산먼지 등의 2차 환경오염의 원인이 되고 있는 굴 패각과 석탄회를 포함함으로써, 환경 오염의 원인을 감소시킴과 동시에 해양 오염 퇴적물 중의 과잉 영양염을 제거해 연안 저서환경 개선에 뛰어난 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 연안 저서환경 개선용 조성물은 바인더로서 굴 패각을 사용함으로써 시멘트 바인더를 사용할 경우 발생하는 중금속에 의한 2차 오염의 리스크를 줄일 수 있다.
도 1은 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 직상수(overlying water)에서의 PO4-P의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 2은 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 간극수(pore water)에서의 PO4-P의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 3은 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 직상수(overlying water)에서의 SiO2-Si의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 4는 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 간극수(pore water)에서의 SiO2-Si의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 5는 본원 실시예 2에서 제조한 후루보산 용액을 포함한 다양한 샘플들(FACement, FAGBO, FA10g, FA20g, FA30g)의 사진이다.
도 6는 본원 실시예 2에서 제조한 후루보산 용액을 포함한 다양한 샘플들(FACement, FAGBO, FA10g, FA20g, FA30g)에 대해 시간 경과에 따른 Fe 용출 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 2은 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 간극수(pore water)에서의 PO4-P의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 3은 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 직상수(overlying water)에서의 SiO2-Si의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 4는 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 간극수(pore water)에서의 SiO2-Si의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 5는 본원 실시예 2에서 제조한 후루보산 용액을 포함한 다양한 샘플들(FACement, FAGBO, FA10g, FA20g, FA30g)의 사진이다.
도 6는 본원 실시예 2에서 제조한 후루보산 용액을 포함한 다양한 샘플들(FACement, FAGBO, FA10g, FA20g, FA30g)에 대해 시간 경과에 따른 Fe 용출 농도 변화를 측정한 결과이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1>
본 실시예에서는 석탄회 및 굴 패각 혼합재를 제조하고 이의 현장 적용 가능성을 살펴보기 위해 현장 적용을 모사한 메조코즘(mesocosm) 실험을 수행하여 석탄회 및 굴 패각 혼합재가 오염 퇴적물의 성상 변화에 어떤 영향을 주는지 조사하고 저서 환경 개선에 효과가 있는지 살펴보았다.
본 실시예에서 사용된 오염 퇴적물은 경상남도 거제만 연안에서 채취하였고 해수는 부산 남구 용호만에서 채수하였다. 채취한 오염 퇴적물은 4℃로 냉장 보관하였고 실험 전 조개와 같은 이물질을 제거한 후 채취한 오염 퇴적물을 균질하게 혼합해 실험에 영향을 줄 수 있는 요소를 배제하였다. 채수한 해수는 필터링(GF-47, Whatsman) 한 후 사용하였다. 또한, 연안 저서환경 개선용 혼합재에 포함되는 석탄회는 경상남도 남부 삼천포 화력발전소에서 채취하였고 굴 패각은 거제에 있는 박신장에서 채취하였다.
먼저, 석탄회 및 굴 패각을 1 mm 이하로 파쇄하여 석탄회는 600℃에서 6시간 동안 소성시키고, 굴 패각은 800℃에서 6시간 동안 소성시킨 후 소성한 석탄회 및 소성한 굴 패각을 1 : 1의 비율(무게 비)로 혼합하여 석탄회 및 굴 패각 혼합재를 제조하였다.
상기 석탄회 및 굴 패각 혼합재에 대한 입도 분포 조사 결과 유효 입경은 d10으로 약 0.195 mm를 이용함으로써 대조구와 실험구의 부피를 비슷하게 만들며 이는 세립토에 속한다.
1L HDPE bottle에 퇴적물 600 mL와 상기 혼합재 180 mL를 넣어 혼합한 후 상부를 해수 300 mL로 채워 실험구를 제작하였고, 대조구도 동일한 부피로 만들기 위해 대조구에는 혼합재를 혼합하지 않은 채 오염 퇴적물 641 mL를 넣고 300 mL의 해수를 채워 제작하였다. 대조구 케이스 6개와 실험구 케이스 6개를 제작해 총 12개 케이스를 실험에 사용하였다.
퇴적물의 성상 분석은 실험 시작 후 initial, 5, 10, 14일째에 실시하였다. 분석 항목으로서 직상수(overlying water) 및 퇴적물 간극수(pore water)의 PO4-P 및 SiO2-Si을 측정하였다. 퇴적물은 원심분리하여 간극수를 추출하였으며, 간극수와 직상수는 모두 필터링(0.45 μm syinge filterMillex, millipore) 한 후 분석하였다. 직상수 및 간극수의 PO4-P 및 SiO2-Si 측정 시에는 분광광도계를 사용하였으며 모든 측정은 2회 반복 수행되었다.
도 1 및 도 2는 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 직상수(overlying water) 및 간극수(pore water) 각각에서의 PO4-P의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 1을 참조하면, 직상수의 대조구 초기값은 0.05 mg/L였으며 10일차에는 0.14 mg/L로 증가하는 추세를 보였다. 그러나 실험구는 10일차에 0.08 mg/L였으나 14일차에는 0.07 mg/L로 감소하는 추세를 보였다.
직상수에서 대조구의 PO4-P의 농도가 증가하는 것은 PO4-P이 상대적으로 높은 농도로 존재하는 퇴적물에서 용출된 영향으로 판단된다. 또한 실험구의 PO4-P 농도가 일시적으로 증가하다가 10일 이후에 감소하는 경향은 굴 패각과 PO4-P이 반응하여 안정화 된 것으로 판단된다.
도 2를 참조하면, 간극수의 초기값은 1.55 mg/L였으나 5일차에 0.11 mg/L로 급격하게 감소하는 경향을 나타내고 있다.
간극수에서 대조구의 PO4-P은 유지되는 경향을 보이고 있으나, 실험구의 5일차에 급격히 감소한 것으로 나타난 원인은 직상수와 마찬가지로 굴 패각과 PO4-P이 반응하여 안정화 된 것으로 판단된다.
상기 결과로부터 퇴적물 내의 PO4-P 농도의 감소가 직상수보다 상대적으로 빠르게 진행된 것을 알 수 있다.
도 3 및 도 4는 본원 실시예 1에서 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재(GBO 1:1)를 오염 퇴적물에 포함시킨 실험구와 상기 혼합재를 오염 퇴적물에 포함시키지 않은 대조구(Cont.)에 대해 시간 경과에 따른 직상수(overlying water) 및 간극수(pore water) 각각에서의 SiO2-Si의 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 3을 참조하면, 직상수의 SiO2-Si 초기값은 0.59 mg/L였으나, 대조구와 실험구 모두 4.33 mg/L, 5.43 mg/L로 급격하게 증가하는 경향을 보였다.
직상수에서 대조구 및 실험구의 SiO2-Si 농도는 유사하게 급격히 증가한 것으로 나타났으나, 10일 이후에는 대조구가 실험구보다 높은 수치를 나타냈다. 실험구가 대조구보다 SiO2-Si 농도가 낮게 나타난 이유로는 석탄회와 굴 패각이 포졸란 반응을 통해 응집되어 수층으로의 용출이 낮아진 것으로 판단된다.
도 4를 참조하면, 간극수의 초기값은 15.50 mg/L이며 5, 10, 14일차 모두 대조구가 실험구보다 SiO2-Si 농도가 높은 경향을 보이고 있다.
간극수에서 대조구는 실험구보다 높은 SiO2-Si 농도를 유지하고 있는 것으로 나타났는데 이 원인은 직상수와 마찬가지로 퇴적물 내에서 석탄회와 굴 패각이 포졸란 반응을 통해 응집되어 수층으로의 용출이 낮아진 것으로 판단된다.
상기 실험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 석탄회 및 굴 패각 혼합재는 PO4-P, SiO2-Si 등의 농도가 높은 해역의 부영양화를 예방하기 위해 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
<실시예 2>
본 실시예에서는 해조류 생장을 촉진하고 갯녹음 현상을 완화할 수 있는 성분으로서 Fe를 포함하는 후루보산(fulvic acid) 용액에 석탄회 및 굴 패각을 혼합한 연안 저서환경 개선용 조성물을 제조하고 Fe 용출 실험을 수행하였다.
Fulvic-acid(BOC Science, USA) 20 g, Fe(Sigma-Aldrich, USA) 0.5 g, 그리고 Pure water 5.0 L를 혼합하여 Fe 함유 후루보산 용액을 제작하였다.
상기 후루보산 용액은 액체 상태이기 때문에 현장에 적용하기 위해 고체 및 젤 상태의 촉진제로 제작하기 위해 상업용 몰탈 시멘트(Cement), 화력발전의 부산물인 저회(Coal Bottom ash), 거제 박신장에 야적된 굴 패각(Oyster shell), 그리고 한천 가루(Hancheon)를 아래 표 1에서와 같이 혼합하였다.
<표 1> 샘플별 원료 성분 혼합 비율
시멘트와 후루보산 용액을 혼합한 샘플은 FACement, 저회 및 굴 패각을 혼합한 샘플은 FAGBO, 그리고 후루보산 용액에 한천 가루 10, 20, 30 g을 각각 혼합하여 FA10g, FA20g, FA30g으로 명명하였다(도 5).
각 샘플에 대한 Fe 용출 실험은, 환경부 폐기물 공정 시험 기준에서 제시하는 시료 : 용매 = 1 : 10 (W:V) 비의 용출 시험 기준에 따라, FACement 100 g, FAGBO 100 g을 Purewater 1000mL와 혼합하고, FA10g, FA20g, FA30g에서 각 50 g씩을 Purewater 500 mL와 혼합하여 1 L HDPE Bottle에서 24시간 동안 수행하였다.
후루보산 생장 촉진제 재료에서 용출되는 Fe 농도를 분석하기 위해, 24 시간마다 Pure water을 교체하였다. 1, 2, 3, 5, 10일 및 이후 10일 단위로 용액을 채취하여 0.45μm syringe filter로 용액을 필터링한 후에, 부경대학교 공동실험 실습관 ICP/MS 분석기계로 Fe 농도를 분석하였다.
도 6는 본원 실시예 2에서 제조한 후루보산 용액을 포함한 다양한 샘플들(FACement, FAGBO, FA10g, FA20g, FA30g)에 대해 시간 경과에 따른 Fe 용출 농도 변화를 측정한 결과이다.
도 6을 참조하면, 각 샘플의 Fe 용출 거동은 10일을 기점으로 달리 나타나는 것으로 확인되었다. FACement, FAGBO는 10일까지 Fe 농도가 약 0 mg/L을 유지하였다. 반면 FA10g, FA20g, FA30g의 Fe 농도는 1일차에 각각 0.216, 0.151, 0.339 mg/L로 측정되어 FACement, FAGBO에 비해 높은 Fe 농도가 나타난 것을 알 수 있다. 하지만 FA10g, FA20g, FA30g의 Fe 농도는 급격히 감소하여 10일차에는 각각 0.004, 0.004, 0.007 mg/L로 측정되었다.
10일 이후에는 모든 촉진제에서 Fe 농도가 증가하기 시작하여 30일에 가장 높은 Fe 농도가 측정되었으며, FACement, FAGBO, FA10g, FA20g, FA30g 순으로 각각 0.236, 0.509, 0.141, 0.147, 0.164 mg/L의 농도를 나타냈다.
30일 이후에는 모든 촉진제의 Fe 농도는 다시 감소하기 시작하였다. FAGBO가 다른 촉진제에 비해 높은 Fe 농도를 유지하였으며, 그 다음으로 FACement의 Fe 농도가 높게 나타났다. 반면 FA10g, FA20g, FA30g는 40일차에 약 0 mg/L로 측정되었으며, FA10g, FA20g의 Fe 농도는 이후 0 mg/L으로 더 이상의 Fe 용출이 없었다. 반면, FA30g은 60일째 Fe 농도가 0.000534 mg/L까지 감소한 이후 70일차부터는 Fe 농도가 측정되지 않았다.
FACement, FAGBO는 FA10g, FA20g, FA30g와는 다르게 Fe 농도가 감소하였으나, 실험이 종료시 까지 FAGBO는 약 0.1 ~ 0.2 mg/L의 Fe 농도를 유지하고 있었으며, FACement도 0.05 ~ 0.1 mg/L의 Fe 농도를 유지하였다.
FA10g, FA20g, FA30g의 초기 Fe 농도가 높았던 이유는 Gell 타입의 특성으로 인해 수층으로 빠르게 Fe가 용출된 것이 원인으로 추측된다. 반면 FACement 및 FAGBO는 초기에는 Fe 용출이 없었으나, 일정한 후에 Fe의 용출이 증가하면서 지속적으로 유지되는 경향을 나타냈다.
특히 FAGBO의 Fe 용출이 높았던 원인으로는 물이 교환되는 도중 촉진제 간의 마찰로 인해 파편들이 발생하면서 FAGBO 내부에 결합되어 있던 Fe가 수층으로 지속적으로 발생된 것으로 판단된다. FACement는 FAGBO보다 강도가 높기 때문에 FACement 간의 마찰이 발생하여도 파편이 발생하지 않아 FAGBO보다 낮은 Fe 용출이 발생한 것으로 판단된다.
종합하면, 한천이 주재료가 된 Gell 타입은 초기에는 Fe의 빠른 용출 속도를 나타냈지만, 급격히 용출성능이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 Gell 타입이 초기 Fe 공급에는 유리하지만, 지속적인 Fe 공급에는 불리한 것으로 추측할 수 있다.
반면 Cement 및 GBO가 혼합된 재료들은 초기에는 낮은 Fe 농도로 나타났지만, 일정기간이 지나면 수층의 Fe 농도가 높아지고 Gell 타입에 비해 Fe 농도의 지속기간이 높은 것으로 확인되었다.
GBO는 cement가 혼합된 재료보다 유사하거나 높은 Fe 농도가 유지되었으며, 이는 실험 간 지속적으로 발생한 마찰에 의해 GBO들이 파편화된 영향으로 판단할 수 있다.
본 실시예에서 제조된 연안 저서환경 개선용 조성물(FAGBO)은, 석탄회 및 굴 패각 이외에 Fe를 포함하는 후로보산 용액을 더 포함함으로써, 연안 오염 퇴적물 내의 과잉 영양염을 효과적으로 제거함과 동시에 해조류의 생장을 촉진해 갯녹음 발생해역을 복원하고 해양 생산력 증진에 중요한 역할을 하는 연안의 천연 해조장인 바다숲을 유지해 건전한 연안 생태계의 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (7)
- 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회를 포함하는 연안 저서환경 개선용 조성물.
- 제1항에 있어서,
소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회를 1 : 1의 중량비를 포함하는 것을 특징으로 하는 연안 저서환경 개선용 조성물. - 제1항에 있어서,
후루보산(fulvic acid) 및 철(Fe)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연안 저서환경 개선용 조성물. - (a) 굴 패각 및 석탄회를 각각 분쇄한 후 소성하는 단계; 및
(b) 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;를
포함하는 연안 저서환경 개선용 조성물의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 단계 (a)에서 굴 패각 및 석탄회를 600 내지 800℃에서 소성시키는 것을 특징으로 하는 저서환경 개선용 조성물의 제조방법. - 제4항에 있어서,
(c) 상기 소성한 굴 패각 및 소성한 석탄회의 혼합물을, 후루보산(fulvic acid) 및 철(Fe)을 포함하는 수용액에 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저서환경 개선용 조성물의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 성형체를 제조하고 상기 성형체를 경화시키는 단계를 포함하는, 해조류 서식 또는 성장 촉진용 구조체의 제조방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|
| KR20220068768A true KR20220068768A (ko) | 2022-05-26 |
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Citations (2)
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| JP2002362949A (ja) | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Korea Ocean Research & Development Inst | かき貝殻を利用した固化材の製造方法 |
| KR20170090784A (ko) | 2016-01-29 | 2017-08-08 | 경상대학교산학협력단 | 황산처리된 굴패각을 포함하는 고화재 및 이를 이용한 시공방법 |
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2020
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Patent Citations (2)
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