차수재로서 매립지와 오·폐수 저장지 등에 많이 사용되고 있는 합성수지 차수막을 침투하여 이동하는 우리 일상생활에서 널리 사용되어지는 trichloroethylene(TCE)를 포함하는 염소계 유기화합물의 이동현상을 저감해 보고자 반응성 차수막을 개발하였다. 본 연구에서는 회분식 실험을 통해 반응물질인 Pd/Fe의 우수성을 검증하였고, 반응물질에 대한 여러 가지 인자들을 변화시켰을 때 어떠한 영향이 나타나는지를 알아보았다. 또한, 칸막이 실험장치를 이용하여 개발한 반응성 차수막을 통한 물질이동 현상을 관찰하여, 비반응성 차수막에서의 물질 이동 현상과 어떠한 차이가 있는지를 살펴보고 수학적 모델을 통하여 실험결과를 검증 및 예측해보았다. Pd/Fe에 의한 염소계 유기화합물의 탈염소화 반응은 가상일차반응을 나타내었으며, 반응이 일어날 때 발생하는 염소이온과 반응부산물 분석을 통하여 Pd/Fe에 의한 저감반응은 B-elimination 환원경로를 통하여 최종산물까지 매우 빠르게 분해됨을 알 수 있었다. Pd/Fe 이중금속에서 탈염소화 반응의 촉매로서 사용한 Pd의 양을 달리 했을 때의 영향을 알아보기 위해 6가지 종류의 Pd/Fe를 제조하여 반응상수를 구해본 결과 약 0.40 g의 Pd이 존재하는 Pd/Fe보다 더 많은 Pd이 포함된 Pd/Fe에서는 반응속도상수인 k가 거의 증가하지 않았다. 실제 지반환경에 매설했을 때 작용할 수 있는 특정범위의 pH나 이온강도 등과 같은 주변 환경 인자들에 대한 변화 실험 결과를 살펴보았을 때, 유의할 만한 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. Pd/Fe를 반응물질로 사용한 반응성 차수막의 성능을 칸막이 실험을 통해 검증해 본 결과 반응매질이 부착되지 않은 비반응성 차수막과 다른 농도변화를 관찰하였다. 이것은 반응물질의 일차반응상수에 따라 오염물질의 농도저감 효과는 크게 달라지므로 Pd/Fe의 반응상수가 크기 때문에 나타나는 현상이라고 할 수 있으며 그렇기 때문에 선행연구자의 사상분진을 반응물질로 사용한 반응성 차수막에서의 결과와도 차이가 나타나고 있다. 회분식 실험을 통한 Pd/Fe 이중금속의 반응속도 값은 선행연구자의 반응물질이었던 사상분진에 비해 3 order가 크게 관찰되었고, 칸막이 실험을 통한 반응속도 값은 삿아분진에 비해 1 order가 크게 관찰되었다. 개발된 수학적 모델을 통하여 반응물질의 부착 위치에 따른 염소계 유기화합물의 물질 이동 현상을 검증하였다. 같은 물질전달 매개변수와 일차반응상수를 가지고 반응물질이 염소계 유기화합물과 직접 맞닿을 경우, 반응물질에 의한 탈염소화 반응이 먼저 일어난 후 차수막을 통하여 증류수 부분으로 이동하므로 직접 맞닿지 않았을 때에 비해 염소계 유기화합물 부분의 농도가 작게 나타나게 되며, 실제 실험을 통한 결과도 모델로서 예측한 것과 같이 나타남을 알 수 있다.

주요어 : 반응성 차수막, Pd/Fe, Feº, 트라이클로로에틸렌(TCE), 탈염소화반응, 차원 분배-확산 물질전달, 분배계수, 확산계수