• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.224-231
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• 2019

최근 지하수의 오염이 심각해지고 있다. 특히 축산농가 근처의 지하수 오염은 더욱 심해지고 있으며, 음용수로 마시기 어렵다. 그러나 일부 지역에서는 오염된 것을 알면서도 마시고 있다. 본 논문에서는 마을 공동우물에 설치할 수 있는 지하수 정수 장치를 설계 하였다. 설계된 지하수 정수 장치는 RO 멤브레인 필터를 사용하고, UV 살균을 통해 중금속, 박테리아, 유기화합물 등의 오염물질을 제거할 수 있게 하였다. 또한 원격 모니터링을 위해 전기 전도도, 압력, 유량 등의 센서를 부가하였다. 원격으로 모니터링하는 압력 및 유량 데이터로 RO 멤브레인 필터의 파울링 및 오염의 여부를 판단할 수 있으며, 급수의 전기전도도를 통해 유입되는 지하수의 오염 및 상태의 변동을 파악할 수 있다. 본 논문에서 설계된 지하수 정수 장치를 시골 농가에 설치하여 원격 모니터링 하였다. 15일간 지하수 정수 장치를 운영하고 모니터링 데이터를 분석한 결과, 생산수 유량은 평균 2.67L/min이고 급수의 압력 평균 7.09kgf/㎠로 RO 멤브레인 필터가 파울링 및 막힘없이 필터링되고 있음을 파악할 수 있었다. 또한 평균 전기전도도는 급수 796.6 uS/㎠이고 생산수 55.6uS/㎠로 일반적인 수돗물과 유사한 값을 나타내고 있어 주변에 오염원이 발생하지 않았음을 확인 할 수 있었다. 따라서 설계된 지하수 정수 장치는 원격 모니터링을 통해 필터의 교체 시점을 미리 확인할 수 있고, 지하수의 오염 여부에 대한 상태 확인이 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.1-9
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• 2016

원활한 용수공급과 정수장의 효율적이고 경제적인 설계 유지 관리를 위해서 한강수계에 위치하고 있는 두 광역정수장의 원수탁도와 수문자료간의 상관관계를 분석하였다. 광역정수장의 취수원인 댐의 유입유량, 방류량, 강우를 수문자료로서 활용하였으며, 상관관계 분석을 위해서는 상관분석과 주성분분석 기법을 이용하였다. 또한, 탁도변화를 예측할 수 있는 회귀식을 제안하여 탁도 변화 예측을 수행하였다. 충주정수장의 원수탁도는 충주댐의 방류량(0.708)과 와부정수장의 원수탁도는 팔당댐의 유입량(0.805)과 높은 상관성이 높은 것으로 확인되었다. 상관성이 높은 시계열자료를 이용하여 제안한 회귀식의 탁도 예측치는 상수도시설기준에서 제시하고 있는 원수탁도 산정방법을 이용한 경우와 유사한 결과를 도출하였다. 본 연구의 결과는 장래의 원수탁도를 예측하여 추가적인 정수장 건설 및 기존 정수장의 효율적인 유지 관리를 위한 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권3호
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• pp.217-222
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• 2009

본 연구는 정수슬러지를 친환경적인 자원으로 재활용하기 위한 방안으로서 유해성이 없는 점토벽돌 및 보도블록 등으로 재활용하기 위하여 진행되었다. 정수슬러지를 점토벽돌 원료로 대체할 수 있는지에 대한 연구를 수행함에 있어 각각의 원료의 성상을 분석하고 일축압축강도, 흡수율, 중량 및 용출특성을 비교 검토하였다. 그 결과 규사를 20% 고정시킨 후 정수슬러지 5~10%, 점토 70~75% 주입하였을 때 점토벽돌 한국산업규격 품질 1종(압축강도 210.1 $kg_f/cm^2$, 흡수율 10% 이하)에 가장 적합한 결과를 보였으며, 중금속 용출 실험에서도 모든 항목의 농도가 법적 유해물질 용출기준치 이하로 나타났다. 정수슬러지를 이용하여 점토벽돌 제작시 슬러지 5~10%를 주입하여도 시중에서 판매되는 점토벽돌의 품질에 떨어지지 않는다고 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.220-220
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• 2017

일반적으로 XP-SWMM 모형을 이용한 침수모의를 실시할 경우 과부하 맨홀에 손실계수의 적용 시와 미적용 시에 침수 범위의 차이가 상이함에도 불구하고 보다 실제적인 침수면적의 모의를 위하여 에너지 손실 적용에 대한 도시침수해석의 구체적인 연구가 미흡한 실정이다. 또한 과부하관거에서의 배수능력을 증대하기 위하여 설치되는 맨홀 내 인버트의 침수저감 효과에 대한 분석이 필요한 실정이다. 이원 등(2015)은 군자배수구역을 대상으로 손실계수의 적용 방안 및 손실계수 적용에 따른 침수면적의 변화를 분석하였으나, 맨홀의 형상 및 인버트의 설치유무에 대한 사항을 고려하지 않았다. 그러므로 기 산정된 과부하 맨홀에서의 손실계수를 적용 및 인버트 설치에 따른 침수범위 변화의 분석이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 손실계수 및 인버트 설치 여부에 따른 침수범위의 변화를 분석하기 위하여 도림천의 도림1배수분구를 대상으로 XP-SWMM을 활용하여 침수해석을 실시하였다. 김정수(2010)가 수리모형실험을 통하여 인버트를 설치하지 않은 기본형 맨홀에서 산정된 손실계수 0.61과 반원형, U자형 인버트를 각각 설치했을 시에 0.37, 0.30으로 산정된 손실계수를 XP-SWMM모형의 각 과부하 맨홀에 적용하였다. 침수모의 결과 과부하 맨홀에 손실계수를 적용하지 않은 경우의 침수면적은 21.14 ha로 모의되어 실제 침수면적과 약 60 % 정도의 일치율을 보였으나, 인버트를 설치하지 않은 기본형 맨홀의 손실계수를 적용한 경우의 침수면적은 37.12 ha로 모의되어 실제 침수면적인 35.65 ha와 거의 유사하게 나타났다. 또한 반원형 인버트를 고려한 경우의 침수면적은 28.04 ha, U자형 인버트 설치를 고려한 경우의 침수면적은 25.90 ha로 모의되었다. 인버트를 미적용한 경우의 침수면적과 비교하면 침수면적이 각각 24 %, 30 % 감소하였다. 따라서 도시 침수피해를 저감하기 위해 과부하 맨홀에 인버트를 설치한다면 맨홀내의 에너지 손실이 저감되고 배수능력이 향상되어 침수피해 면적과 침수심을 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.151-164
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• 2024

상수도 공급을 위한 정수장에서 전염소 또는 중염소 공정이 도입된 수처리 공정의 염소농도 관리에 필요한 공정제어를 위하여 AI 기술을 활용한 수질예측 기법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 정수장 수처리 공정에서 실시간으로 관측, 생산되고 있는 수량·수질자료를 이용하여 염소소독 공정제어 자동화를 목적으로 침전지 후단의 잔류염소 농도를 예측하기 위한 AI 기반 예측모형을 개발하였다. AI 기반 예측모형은 과거 수질 관측자료를 학습하여 이후 시점의 수질에 대한 예측이 가능한 기법으로, 복잡한 물리·화학·생물학적 수질모형과 달리 간단하고 효율적이다. 다중회귀 모형과 AI 기반 모형인 랜덤포레스트와 LSTM을 이용하여 정수장의 침전지 후단 잔류염소 농도를 예측하여 비교하였다. 최적의 잔류염소 농도 예측을 위한 AI 모형의 입출력 구조로는 침전지 전단의 잔류염소 농도, 침전지 탁도, pH, 수온, 전기전도도, 원수의 유입량, 알칼리도, NH₃ 등을 독립변수로, 예측하고자 하는 침전지 유출수의 잔류염소 농도를 종속변수로 선정하였다. 독립변수는 침전지 후단의 잔류염소에 영향이 있는 정수장에서 확보가 가능한 관측자료중에서 분석을 통해 선별하였으며, 분석 결과 연구대상 정수장인 정수장에서는 중회귀모형, 신경망모형, 모델트리 및 랜덤포레스트 모형을 비교한 결과 랜덤포레스트에 기반한 모형오차가 가장 낮게 도출되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제시하는 침전지 후단의 적정 잔류염소 농도 예측값은 이전 처리단계에서 염소주입량의 실시간 제어가 가능토록 할 수 있어 수처리 효율 향상과 약품비 절감에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.52-58
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• 2005

국내 정수장의 약품공정을 향상시켜 저비용 고효율의 정수처리 공정을 확립할 목적으로 약품 분사용 초음파 분사 노즐의 적용가능성을 평가하였다. 초음파 분사노즐은 압전세라믹스를 이용하여 제작하였으며, 이 장치를 사용하여 상수 원수를 처리한 결과와 현재 대부분의 정수장에서 사용되고 있는 기존의 약품 혼화방식에 의한 오염물질의 처리효율을 비교 평가하였다. 그 결과 혼화방식에 따른 혼화지 내 응집제 혼화특성은 초음파 노즐에 의한 혼화방식이 기계식(back-mixing) 혼화방식보다 응집제의 확산속도가 빠른 것으로 조사되었다. 오염물질 별 제거효율 역시 기계식(back-mixing) 혼화방식보다 초음파 노즐에 의한 혼화방식의 제거효율이 높은 것으로 조사되어, 초음파 분사노즐을 이용한 약품 혼화방식을 실제 정수처리 공정에 적용할 경우 응집제의 과량 주입에 의한 처리효율의 저하를 방지할 수 있고, 후속 공정에 대한 부하량을 줄임으로서, 정수공정에 사용되는 약품을 절감시키고, 혼화지가 필요없게 되어 이로 인한 경제적 효과 뿐만 아니라 보다 순도가 높은 음용수를 생산 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권4호
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• pp.362-368
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• 2005

본 연구에서는 수도관부식방지를 위해 정수공정에 탄산가스와 소석회, 소다회를 주입함으로 pH, 알칼리도, 칼슘경도와 같이 부식에 영향을 미치는 수질을 조절하여 운전하였다. 탄산가스와 소석회는 정수공정 중 응집제주입 이전에, 소다회는 정수공정의 마지막 단계인 BAC 처리 후에 주입하여 정수공정 내의 수질변화에 미치는 영향을 고찰하였다. pH와 알칼리도는 응집조에서 감소한 후 침전이후 BAC 공정까지 일정하게 되었으며, 칼슘경도는 응집조에서 증가한 후 BAC 공정까지 큰 변화 없이 일정하였다. 연구기간동안 탄산가스와 소석회주입으로 탁도 발생과 DOC 제거율에 미치는 영향은 거의 없었다. 최종처리수의 평균수질은 pH 8.39, 알칼리도 $61.4\;mg/L$ as $CaCO_3$, 칼슘경도 59.4 mg/L as $CaCO_3$였고, CCPP 지수는 BAC 처리수보다 평균 29.5 mg/L 상승시켜 CCPP $\geq$ 0으로 조절하여 수도관내 부식방지효과를 기대할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권1호
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• pp.45-53
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• 2008

본 연구에서는 국내 한 정수장의 고도정수처리공정의 실험분석 자료를 바탕으로 정수장으로 유입되는 원수의 수질특성과 처리공정별 오염물질 제거효율의 변화특성을 연구하였고, 활성탄여과조의 역세척에 따른 BAC 내의 미생물 거동을 추적하였다. KMnO$_4$ 소비량 등 8$\sim$9개의 주요 항목을 중심으로 제거특성이 연구되었고, 활성탄여과조의 유입 유출수에 대하여 NH$_3$-N 등 4항목의 농도변화를 추적하였다. 역세척 전 후의 활성탄 시료의 SEM 사진을 촬영하였고, 미생물 생체량(HPC) 조사를 통해 활성탄 부착미생물의 존재를 확인하고자 하였다. 유입원수의 특성은 대부분의 조사항목이 일정한 농도범위로 유입되었고 그 중 계절적 일관성을 갖는 항목이 있었다. 공정별 제거효율 변화특성은 월별 일정한 유형을 갖는 것, 공정진행에 따라 지속적으로 제거되는 것, 오존접촉조에서 제거효율이 떨어지는 것 등으로 분류되었고, 현재 운전되고 있는 고도처리공정에서 제거되는 주요 대상오염물질을 구별할 수 있었다. NH$_3$-N의 농도변화 곡선으로 활성탄여과조 내에 미생물이 존재함을 예측하여 SEM 사진과 HPC 측정으로 이를 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제29권3호
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• pp.275-281
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• 1996

정수장슬러지를 건물중 기준으로 10a당 0, 1, 3, 5톤의 비율로 토양에 시용한 후. 대두 및 당근에 대한 몇가지 화학성분의 흡수와 수량을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 정수장슬러지의 화학적 특성상 pH, OM 및 CEC면에서 미미하나마 농업적인 이익을 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 2. 슬러지 시용은 토양중 유기물과 CEC 수준을 다소 증가시켰다. 3. 10a당 1톤과 같은 낮은 수준의 슬러지 시용량은 대조구에 비해 대두의 수량을 증가시킨 반면, 계속적인 시용량의 증가는 역으로 대두의 수량을 감소시켰다. 그러나 당근의 지하부는 슬러지의 시용량이 증가할수록 높은 수량효과가 인정되었다. 4. 대두 및 당근의 두 작물에서 공히 슬러지 시용량의 증가로 인산의 흡수억제가 관찰된 반면에 슬러지의 시용이 작물에 대한 Al의 흡수를 증가시키지는 않았다. 5. 정수장슬러지의 시용으로 대두 종실의 충실도는 향상된 반면 영양학적으로 중요한 질소 또는 인산과 같은 몇가지 무기성분의 함유량이 낮았고, 당근에 대한 슬러지 시용에서는 유효성분인 ${\beta}$-carotene의 함량을 증진 시켰으나, 외관적인 품질을 떨어뜨리는 결과를 가져왔다. 이로써 정수슬러지는 대두 및 당근의 품질에 이익과 유해한 효과를 동시에 가져다 주는 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권12호
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• pp.706-713
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• 2017

본 연구는 국내 정수장에 무동력 와류 혼화장치를 설치하여 기존 기계식 급속혼화장치를 사용하는 정수장의 수처리 효율 및 적용 가능성을 비교 분석하였다. 이를 위해 무동력 와류 혼화장치의 유체 유동 특성 및 손실수두를 전산유체역학(CFD)으로 계산하였다. 혼화장치 내부의 수두손실률은 유입속도가 0.5 m/sec일 때 11.30%, 0.6 m/sec일 때 16.27%, 0.7 m/sec일 때 21.44%로 유입속도가 증가할수록 수두손실이 급격하게 증가하며 혼화지 설계 시 최적 유입 유속는 0.5 m/sec이다. 0.5 m/sec일 때 난류강도는 입구는 2.37%, 출구는 7.83%로 응집을 위한 혼화강도는 충분하다. 유입수의 유속이 0.38 m/sec인 정수장의 기계식 급속혼화장치 12대를 모두 무동력 와류 혼화장치로 대체하여, 3년 동안 운전한 정수장의 수질 검사결과는 기존의 급속혼화장치를 운전하는 정수장과 수질 차이가 없었으며 수질 기준에 적합하였다. 기존의 급속혼화장치를 무동력 혼화장치로 교체하면 1대당 동력소비량 64,143~65,306 kWh/y의 에너지를 절감할 수 있다.