• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.30 no.1
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• pp.105-111
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• 2016

This paper presents the applicability of natural zeolite (Clinoptilolite) for recovery of ammonium nitrogen from high-strength wastewater stream. Isotherm experiments showed the ammonium exchange Clinoptilolite followed Freundlich isotherm and its maximum exchange capacity was $18.13mg\;NH_4{^+}-N/g$ zeolite. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis indicated that a significant amount of nitrogen was adsorbed to the Clinoptilolite. Optimal flowrate for recovery of high concentration ammonium nitrogen was determined at 16 BV/d (=19.2 L/min) throughout the lab-scale column studies operated under various flowrate conditions. This study also provided a method to determine the recovery rate of final product of nitrogen fertilizer based on the model application to the lab-scale continuous data.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.89-89
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• 2000

AlN 박막은 Al과 N원자의 부분적 이온결합 특성을 가진 공유결합을 한 육방정계의 wurtzite 경정구조의 화합물 반도체로서, III-V족 반도체 중 가장 큰 에너지 갭(6.2 eV), 결정 구조적 이방성, 화학 양론적 결합구조, 높은 탄성종과 전달속도(약 10$\times$106 m/s)와 높은 열전도도, 고온 안정성, 가시광성.적외선 영역에서의 좋은 투과성과 높은 굴절률, 상온 대기압에서의 유일하게 안정적인 특성을 가지고 있어, 절연재료, 내열재료, 저주파 영역 센서의 압전 트랜스듀서, 광전소자, 탄성파 소자 및 내환경 소자, MIS소자 등으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 BAW 공진기의 활용을 목적으로 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 AIN 압전박막을 제작하여, 증착 조건-질소 농도, 고주파 출력, 전체 스퍼터링 압력, 기판 온도-에 대한 박막의 특성을 조사하였다. AlN 박막의 c축 우선 방위 결정성 및 낮은 투과성, 적당한 굴절률의 특성이 BAW 공진기의 활용을 위한 요건이므로, 각각의 증착 조건하에 제작된 박막은 XRD의 $\theta$/2$\theta$ 스캔 회절상에 의한 결정성의 분석과 우선 성장 결정면의 rocking curve 및 XRD로 측정한 FWHM과 표준 편차로 결정성의 배열성과 소자 응용가능성을 조사하였다. 박막의 표면.단면 미세 구조 및 평활도는 SEM으로 관찰하였으며, Al-N 결합 상태는 XPS와 FT-IR로 분석 조사하였다. 제작된 AlN 박막의 결정성 분석 결과, c축 우선 방위 성장을 위한 스퍼터링 압력에 대한 임계 질소 농도와 임계 스퍼터링 압력이 관찰되었다. 전체 스퍼터링 압력이 6~8 mTorr의 범위에서 나타난 최소 임계질소 농도는 10%, 최대 임계 질소 농도는 60%이며, 4 m Torr 이하 10 m Torr 이상의 전체 스퍼터링 압력에서 박막의 우선 방위성장이 제재된다. 이는 AlN 박막이 형성에 관여하는 질소 이온 양의 충분한 형성에 필요로 하는 질소 가스의 유입량에 따른 것으로 판단된다. AlN 박막의 c축 결정면인 (002) 결정면의 성장을 유도하며 다른 방향으로의 성장을 제어하여 소자 활용에 유용한 박막을 제작하기 위한 고주파 출력은 300W 정도가 적당하며, 기판을 가열하지 않았을 때 낮은 투과도를 나타낸다. 본 연구에 의한 BAW 공진기 활용을 위한 AlN 압전박막의 제작을 위한 최적 증착 조건은 기판의 가열 없이 6~8 mTorr의 전체 스퍼터링 압력에 20~25%의 질소종도, 300W의 고주파 출력이다. 최적 조건에서의 AlN 박막은 약 0.19$^{\circ}$의 FWHM과 약 0.08$^{\circ}$의 표준편차를 가지며, 균일하고 조밀한 표면 미세구조와 주상정 구조의 측면구조, 파장에 대한 약 2.0의 굴절률, 낮은 투과도와 화학 양론적 구조를 가지는 우수한 박막이 형성되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.454-454
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• 2017

국내 상수도가 보급되지 않은 지역 내 취약 계층은 약 214만 명으로 대부분은 노후관정 및 미신고 관정에서 지하수를 먹는물로 이용하고 있다. 이들은 대부분 미신고 관정이기 때문에 실태파악이 어렵고 정기적인 수질 검사를 실시하지 않아 수질상태에 대한 안전 대책이 미흡한 실정이다. 우리나라의 경우 농촌지역의 관정은 천부지하수의 의존도가 크고 강우에 의한 지표오염물질(축산분뇨, 비료 등)이 관정 내부로 유입 가능성이 매우 높다. 기존 연구에서도 천부지하수 관정의 조사 결과, 질산성질소 및 총대장균군에 의한 수질 오염이 심각하다고 보고된다(Chae et al., 2004; Min et al., 2003). 따라서 상수도 미보급지역 지하수 관정의 지하수 수질 현황을 파악하고, 고농도 오염 관정 및 지역의 경우 정밀조사를 통해 오염 원인을 규명해야 한다. 또한 오염 원인에 대한 향후 개선방안 및 대책안을 마련하여 지하수 수질 안정성 확보를 도모할 필요가 있다. 이를 위해 환경부 산하 국립환경과학원에서는 안심지하수 지원 사업을 2012년 "지하수 안심이용 무료 수질검사 시범사업"부터 시작하여 2016년 "상수도 미보급지역 2016년 안심지하수 지원사업 연구"로 이어지며 수행하였다. 이 사업은 수질분석, 관정내부 탐사, 마을 공용 음용관정 설치지원, 고농도 오염지역 중 시범사업 지역 선정, 고농도 오염지역 수질개선 시범사업으로 구성된다. 수질 분석은 2012년 TA군 내 8개 읍 면의 1,200개 관정, 2013년 경기 북동부권 8개 시 군 11,861개 관정, 2014년 전국 14,494개 관정, 2015년 전국 25,900 관정, 2016년 전국 25,914 관정에 대해 수질 분석을 실시하였다. 수질분석 결과를 바탕으로 고농도 오염지역의 지하수 관정 내부 탐사를 실시하여 소유주에게 주변 환경 개선 조치 및 대민 지원(마을 공용 음용관정 설치)을 수행하고, 시범조사 대상지역을 선정하여 오염지역의 오염원 현황, 수질조사, 지하수 유동 모델링을 실시하여 오염 원인을 파악하였다. 추가로 2014년에는 안심지하수 수질보전 연구로드맵을 작성하여 환경부에 제시하였고, 2015년은 수질개선 사업에 대한 경제성 분석, 수질자료 DB 구축이 완료되었다.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.44 no.3
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• pp.387-393
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• 2011

We analyzed the particle size distributions of three commercially available Devarda's alloy (DA) products, tested the nitrate recoveries of each particle size category, and examined the amounts of DA required for 100% recovery by varying $NO_3$-N concentration from 0.5 to 10 mg. We observed that use of DA coarser than 200 mesh resulted in poor analytical recovery (<80%). While the tested alloys were considered to be fine enough (>90% of the particles were less than 100 mesh), the recovery dramatically declined from 80% to 10% in a high concentration range (4 to 10 mg N). Satisfactory recovery was obtained by increasing the amount of finer DA (less than 300 or 450 mesh). However, there was no quantitative relationship between the amount of fine DA and nitrate recovered. Generally, the amount of nitrate reduced per unit DA decreased as the recovery efficiency declined. These results suggest that a sufficient amount of DA must be determined based on particle size distribution, and that treatment of at least two levels of DA and comparison of the subsequent change in nitrate recovery is required for soils containing high levels of nitrate. In addition, further studies are encouraged to account for the observed stoichiometric dis-equivalence of recovered nitrate N per unit mass of DA.

• Journal of Wetlands Research
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• v.16 no.4
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• pp.433-441
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• 2014

It has been known that sewage containing high-concentration nitrogen affects the efficiency of municipal wastewater treatment plants harmfully. Therefore, research has been actively conducted to treat sewage containing high-concentration nitrogen. The current study has analyzed organic compounds, conducted foaming tests, and operated a laboratory-level nitritation reactor with the subjects of anaerobic digester supernatant and livestock wastewater which are the typical kinds of sewage containing high-concentration nitrogen. According to the results of analyzing organic compounds, soluble inert components form the largest part of anaerobic digester supernatant while particle biodegradable components occupy the most part of livestock wastewater. About the retention time proper for the reaction of nitritation, anaerobic digester supernatant shows 2 days while livestock wastewater indicates 6 days. It seems that the difference in the proper retention time is resulted from the difference of properties in organic compounds and ammonium nitrogen concentration. In addition, livestock wastewater's reactor foam is generated comparatively more than anaerobic digester supernatant's, but it tends to be eliminated faster. It is expected that the findings of this study can be utilized as foundational data afterwards in applying the reaction of nitritation to municipal wastewater treatment plants.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.1
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• pp.53-60
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• 2000

The effects of ammonia loading on nitrification, especially on nitrite build-up, in an activated carbon fluidized bed reactor were investigated by increasing the ammonia loading rate stepwise from 0.1 to $7.5kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$. Although effluent nitrite concentration and nitrification efficiency fluctuated at the loading rates above $1.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$, an average nitrification efficiency of 90% was achieved. Nitrite build-up began at an ammonia loading rate of $l.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$, at which the free ammonia concentration was estimated to be above 1 mg/L. During the nitrite build-up, the ratio of influent $NH_3-N$ concentration to the DO concentration of the reactor liquor and the ratio of effluent $NH_3-N$ concentration to the DO concentration of the reactor liquor was measured to be above 100 and 2, respectively. Considering the advantages of nitritation/denitrification, a fluidized bed reactor could be an effective means for biological nitrification of wastewaters with high ammonia concentration.

• Journal of Wetlands Research
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• v.17 no.4
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• pp.414-420
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• 2015

Nitrogen is one of main causes to induce eutrophication of water system and one of contaminants that must be treated for protection of water system. In this study, it was intended to identify a method to increase operation efficiency of municipal wastewater treatment plant (MWTP) by treating high concentration nitrogen. A laboratory scale reactor was operated by using sludge thickener supernatant in the MWTP. During operation of the laboratory scale reactor, it was intended to induce stable nitritation and analyze effects of related operation factors. As results, it was shown that the nitiritation could be induced artificially through control of retention time and sections where the stable nitiritation was induced were identified also. In particular, highly efficient nitrite conversion efficiency near 90% was identified in condition of 1 day retention time. Especially, it was shown that ammonium nitrogen load affected ammonium nitrogen removal efficiency and nitrite conversion efficiency. In the condition of high ammonium nitrogen load, the nitrite conversion efficiency and the ammonium nitrogen removal efficiency decreased. On the contrary in the condition of low ammonium nitrogen load, it was found that the nitrite conversion efficiency decreased. It means that control of ammonium nitrogen concentration and its retention time is needed for the nitritation. It is considered that for the sewage containing high load nitrogen in sludge treatment process as like the sludge thickener supernatant, the nitritation can be applied, which can be suggested as a modification method of MWTP.

• Korean Journal of Microbiology
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• v.37 no.4
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• pp.317-324
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• 2001

We have previously developed three stage methane fermentation system capable of digesting food wastes effectively and then releasing high organic wastewater as a final product. In this study, we tried to devise an ecological water treatment system, which can efficiently remove the nitrogen and phosphorus contained in the organic wastewater. The system was made of microbiological filters, algae, and waterfleas. Of two species of alga tested, Selenastrum capricornutum showed higher growth rate and more efficiently removed the nitrogen from the wastewater than by Chlorella sp. In addition, the highest growth rate and the nitrogen removal efficiency could be obtained when high concentrations of $Mg^{2+}\; and\; Ca^{2+}$ were added to the diluted wastewater and the molar ratio of nitrogen to phosphorus was adjusted to 10 : 1. In this study the population relationship between alga and water flea was also examined in a test tube. The initial number of algal cells decreased as the waterflea population increased. However, the number of algal cells gradually increased again when waterflea population decreased partly due to the environmental resistance. From these results, it was believed that the ecological water treatment system could be used for removing the nitrogen and phosphorus from organic wastewater very effectively. Moreover, the waterflea cultured by this system as a final predator could be used as a good foodstuff for fishes.

• Journal of environmental and Sanitary engineering
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• v.15 no.2
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• pp.75-84
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• 2000

운전 온도 $35^{\circ}C$, 평균 유기물부하 $3.1{\;}kgCOD/m^3/day$ 및 수리학적체류시간 10일에서 혐기성 연속회분식공정에 의한 분뇨처리를 수행하였다. 공정의 평가는 대조 소화조로 완전혼합형의 소화조와 병행하여 수행되었다. 본 실험에서 분뇨는 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 고형물을 함유하고 있음에도 불구하고 희석 없이 소화가 가능하였다. 혐기성 연속회분식공정에서 고형물은 급속하게 증가하여 완전혼합형의 대조 소화조에 비하여 소화조내 고형물(biomass)의 농도가 2.4배로 증가하였고, 가스발생량에 있어서도 대조 소화조에 비해 현격한 증가를 보였으며 그 증가율은 205~220%에 달했다. 부가적인 침전 시설이 없이도 혐기성 연속회분식공정의 유출수질이 대조 소화조 보다 높게 나타났는데 상징액 기준으로 휘발성고형물 제거율은 혐기성 연속회분식공정이 대조 소화조 보다 12~14% 높았다. 한편, 혐기성 연속회분식공정의 운전인자로 반응/침강비(R/T ratio)를 조사한 결과 R/T비가 1인 경우가 3의 경우보다 가스발생량, 메탄함량 및 유기물 제거율이 약간 높았으나 큰 차이는 없었다. 위의 실험결과들로부터 혐기성 연속회분식공정은 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 유기물을 함유하고 있는 분뇨의 처리에 효과적이고 안정적인 공정으로 판단된다.

• Membrane Journal
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• v.22 no.6
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• pp.441-449
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• 2012

Effect of humic acid (HA) with periodic nitrogen back-flushing was investigated in hybrid process of alumina microfiltration and photocatalyst for drinking water treatment. It was compared and investigated with the previous results of microfiltration water back-flushing or ultrafiltration nitrogen back-flushing in viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$). As results, the trends of membrane fouling were different depending on nitrogen or water back-flushing, and depending on ultrafiltration or microfiltration made with the same material. Also, the nitrogen back-flushing using microfiltration was more effective membrane fouling inhibition than ultrafiltration, and the nitrogen back-flushing was more effective than water back-flushing using the same microfiltration membrane. Turbidity treatment efficiencies were almost constant independent of HA concentration, but HA treatment efficiency was the maximum at HA 10 mg/L. From this results, it was shown that the treated water HA quality increased as increasing HA concentration, but HA could be removed the most effectively by photocatalyst beads adsorption and photo-oxidation at HA 10 mg/L.