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녹차 부산물로 합성한 영가철(ZVI)의 비소 제거 효율 평가
이지은(Lee Jieun),김혁수(Kim Hyucksoo),이상필(Lee Sangphil),윤정환(Yoon Junghwan),정석순(Jeong Seoksoon),최시영(Choi Siyoung),양재의(Yang Jae E.) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
녹차의 수요는 꾸준히 증가함에 따라 부산물 처리가 경제적 측면에서 문제 되고 있다. 폴리페놀은 녹차를 비롯한 다양한 식물체에 함유되어있으며, 환원력이 있어 Fe을 영가철 (Zero Valent Iron: ZVI)로 환원시킨다. 본 연구는 녹차 부산물을 포함해 폴리페놀 함량이 높은 것으로 알려진 12종의 식물체(정향, 페퍼민트, 로즈마리, 타임, 아로니아, 올리브잎, 강황, 생강, 샐러리 씨, 쌀겨, 밤) 중 폴리페놀을 정성·정량 분석하였고, 녹차 부산물 추출물과 FeSO₄를 반응시켜 합성한 ZVI의 수용액 중 As(Ⅴ) 제거효율을 평가하였다. 세 가지 추출 조건(온도, 시간, 용매)에 따라 식물체에서 폴리페놀을 추출하여 LC-MS로 정성 분석을 하였고, UV-Visible spectrophotomemter를 통해 정량분석을 했다. 녹차 부산물과 증류수의 다양한 고액비 실험을 통해 폴리페놀이 가장 높게 추출되는 조건을 선정하여 FeSO₄와 반응시켜 녹차 부산물 ZVI(GT-ZVI)를 합성하였다. 합성된 GT-ZVI와 As(Ⅴ) (0-1,000 mg/L)를 batch 시험을 통해 반응시켰다. 녹차 부산물을 포함한 식물체 12종의 폴리페놀 정량·정성 분석 결과, 총 143종의 폴리페놀이 검출되었으며, 폴리페놀 함량은 EtOH<SUB>50</SUB> > 80℃ 증류수 > 60℃ 증류수 순으로 높게 나타났다. 추출 조건 별 총 폴리페놀 함량의 평균은 1.3-24.5 GAE mg/g로 나타났으며, 그 중, 녹차 부산물은 18.1 GAE mg/g로 비교적 높은 수준을 나타냈다. 녹차 부산물과 증류수의 고액비를 1-30%(w/v)으로 실험을 진행하여 15-25%일 때 높은 값이 나왔으나, 15%가 가장 경제적인 추출 조건임을 도출했다. 합성된 GT-ZVI와 As(Ⅴ) (0-1,000 mg/L)의 batch 시험 결과, As(Ⅴ)의 흡착 양상은 Langmuir 흡착등온식에 의해 유의성있게 설명되었다 (r²=0.99***, P<0.01). GT-ZVI는 수용액 중 As(V)를 빠르게 흡착하여 6시간 이내에 최대 흡착량 (166.67 mg/g) 평형에 도달하였다. 녹차 부산물로부터 합성된 GT-ZVI는 녹차 부산물로부터 합성되어 폐자원을 친환경적으로 재활용하고 수용액 중 비소를 제거하는 효율이 높으므로 중금속으로 오염된 토양 및 폐수의 처리에 적용될 수 있을 것으로 기대되나, GT-ZVI의 비소 처리효율을 최적화하기 위한 다양한 공정 지표를 선정하기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
홍영규(Youngkyu Hong),김진욱(Jinwook Kim),김혁수(Hyucksoo Kim),윤정환(Junghwan Yoon),이상필(Sangphil Lee),양재의(Jae. E. Yang),전상호(Sangho Jeon),김성철(Sungchul Kim) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
토양 안보 (Soil security)란 토양의 원래 기능인 바이오매스 생산, 생물 다양성 보존, 그리고 에너지 생산 및 기후 안정화를 지속하기 위해 토양을 보존하고 토양의 생태계 서비스를 최대로 활용하기 위한 새로운 개념이다. 특히 농업의 경우 토양 안보는 바이오매스 생산과 밀접한 관련이 있다. 따라서 본 연구에서는 농경지 토양 중 논토양의 토양질 (Soil quality)을 평가하고 토양질과 쌀 생산량의 상관관계를 분석하였다. 논토양의 토양 특성 자료는 국립농업과학원에서 제공한 농업변동 조사 사업을 통해 분석한 분석 자료를 활용하였다. 토양질 평가를 위해 토양 pH, EC, 유기물함량, CEC, 유효인산의 분석값을 이용하였으며 각 인자별 평가 모델을 구축하였다. 구축된 평가 모델을 이용하여 2003-2015년 기간 중 논토양의 토양질과 쌀 생산량 자료를 이용하여 상관관계를 분석하였다. 연도별 논토양의 토양질 분석에 대한 평균값은 0.39 (2003년) - 0.52 (2015년)의 범위값을 나타냈으며 전국 쌀 생산량은 441 (2003년) - 542 (2015년) (kg/10a)의 범위를 나타내었다. 연도별 논토양의 토양질과 전국 쌀 생산량과의 상관 관계 분석 결과 R² = 0.90의 높은 상관 관계값을 도출 하였다. 결론적으로 본 연구에서 도출한 토양질 평가 기법을 활용하여 농경지 토양의 생태계 서비스 항목 중 바이오매스 생산성의 평가가 가능하며 이를 바탕으로 농경지 토양의 토양 안보 구축을 위한 평가 시스템의 프로토콜을 제안할 수 있을 것으로 사료된다.