• 분석과학
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• 제29권3호
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• pp.114-125
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• 2016

본 연구에서는 10 업종 165 개소의 폐수배출사업장을 대상으로 방류수 중 중금속, 휘발성유기화합물, CN, phenol 등 특정수질유해물질 24 종 대하여 배출특성을 조사하였다. 중금속 중 Cu는 0.008~35.420 mg/L 농도 범위를 보였으며 검출율 46.8 % (165개 중 79 개)로 전 업종에서 검출되었다. 그 외 Cd, As, Hg, Pb, Cr⁺⁶의 검출율은 0.6~1.8 %로 낮았다. CN은 1 개, phenol은 5 개 사업장에서 검출되었다. VOCs는 12 종이 검출되었고 chloroform 80.6 % (0.42~81.60 µg/L), benzene 16.4 % (1.49~3.31 µg/L), trichloroethylene 11.5 % (1.78~6.02 /L), 1,1-dichloroethylene 10.3 % (1.23~5.89 µg/L), dichloromethane 8.5 % (0.28~968.86 µg/L) 등의 순으로 검출율이 높게 나타났다. 대부분의 VOCs는 미량 검출되었으나 dichloromethane는 금속제조, 식료품제조, 세차시설 3 개 업종에서 수질배출허용기준을 초과하였다. Chloroform은 모든 업종에서 검출되었으며, 세탁시설 및 수도사업에서 평균 농도가 각각 24.88 µg/L, 53.41 µg/L로 높게 나왔다. 산업 폐수중의 난분해성인 특정수질유해물질 처리를 위해 물리·화학적인 처리방법인 활성탄 흡착, 펜턴산화, 오존처리, 광촉매 및 UV radiation 등 공법 도입이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제35권1호
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• pp.24-31
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• 2016

본 연구는 산업폐기물의 일종인 제강급랭슬래그의 중금속 폐수처리를 위한 여재로서의 활용도를 높이고자 단일 및 복합 중금속용액에 대한 제강급랭슬래그의 경쟁흡착특성을 조사하였다. Freundlich 등온흡착식을 이용한 Cd, Cu 및 Zn의 흡착능은 단일 용액일 때 각각 2.21, 2.56 및 0.89이었으며, 복합 용액일 때는 각각 0.31, 1.28 및 0.37이었으며, Langmuir 등온흡착식을 이용한 제강급랭슬래그의 최대흡착능은 단일 용액일 때 Cu(16.6 mg/g) > Cd(8.1 mg/g) > Zn(6.2 mg/g)순이었으며, 복합 용액일 때 Cu(14.5 mg/g) >> Zn(1.3 mg/g) > Cd(0.6 mg/g)이었다. Freundlich와 Langmuir 등온흡착식은 모두 동일한 경향으로 단일 용액에서 최대흡착능에 비해 복합 용액일 때 흡착능은 감소하는 경향이었다. 특히 Cu의 경우는 단일 용액에 비해 복합용액일때 흡착능이 12.6% 정도로 약간 감소하였으나, Cd 및 Zn의 경우는 단일 용액에 비해 복합 용액일 때 흡착능이 각각 92.6% 및 79.0% 정도로 현저하게 감소함을 알 수 있었다. 이상의 결과를 미루어 볼 때, Cd 및 Zn은 경쟁 이온이 없는 단일 용액에서는 흡착제에 대해 높은 흡착능을 보였으나, 복합용액에서는 경쟁관계인 Cu에 의해 상대적으로 흡착능이 감소한 것으로 판단된다. 제강급랭슬래그의 단일 및 복합중금속 용액에서 Cd, Cu 및 Zn의 흡착량은 전반적으로 Langmuir 등온흡착식이 Freundlich 등온흡착식에 비해 잘 일치하였으며, 또한 단일 및 복합중금속 용액에서 각 금속의 흡착패턴은 각 금속의 경쟁으로 인하여 서로 다른 패턴을 가지는 것을 알 수 있었다. 따라서 제강급랭슬래그는 중금속 폐수처리를 위한 여재로 충분히 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제56권4호
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• pp.281-302
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• 2023

탄소는 생명체의 구성 요소이자 기후변화에 중요한 역할을 하는 원소로, 생태계에서 다양한 형태로 순환한다. 기후변화가 생태계에 미치는 영향을 예측하고 대응하기 위해서는 탄소순환에 대한 정량적 이해가 필수적이다. 가속질량분석기를 이용한 생태계 탄소화합물의 방사성탄소동위원소비(Δ¹⁴C) 분석은 탄소순환 연구뿐만 아니라, 화석탄소 기원 오염원을 추적하는 환경과학, 환경공학 연구에도 세계적으로 널리 활용되고 있다. 우리나라에서도 여러 연구진에 의해 하천탄소, 강수, 수관통과우, 초미세먼지, 폐수처리장 또는 하수처리장 유출수에 포함된 탄소화합물의 Δ¹⁴C가 보고되었다. 연구 결과를 종합하면, (1) 우리나라 하천탄소의 양과 성분은, 크게 보면 암석과 토양의 풍화, 육상생태계 식생과 토양에 포함된 유기물의 유출 등 다양한 기원의 탄소화합물을 포함하며, 강수량에 따른 계절적 영향을 받는 것으로 이해할 수 있으나, 지역적으로는 산업단지의 폐수나 도시의 하수처리장 방류수 유입, 농업 등 토지 이용, 깊은 토양으로부터의 유출수와 지하수 유입 등 여러 요인에 의해 크게 달라질 수 있다. (2) 하천탄소에 영향을 줄 수 있는 우리나라 강수 용존유기탄소의 Δ¹⁴C도 보고되었고, 특히 겨울철에 이례적으로 Δ¹⁴C가 높았다. 국지적 오염 가능성을 배제할 수는 없으나, 이 연구 결과는 우리가 지금까지 생태계 탄소순환을 잘못 이해하고 있을 가능성을 내포하므로, 그 원인과 범위를 추적하는 후속연구가 필요하다. (3) 우리나라 산림의 수관통과우, 초미세먼지에 포함된 탄소화합물의 Δ¹⁴C를 분석하고 화석탄소의 기여도를 파악한 연구도 보고되는 등 ¹⁴C 분석 방법은 생태학과 환경과학 분야에서 새로운 시사점을 제시하는 데 활용되고 있다. 시료량과 성상에 따라 다르긴 하지만, 원소분석기와 연결된 소형 가속질량분석기를 이용하면 상대적으로 빠르고 저렴하게 시료 분석이 가능하므로, 앞으로 ¹⁴C 분석을 활용한 생태학과 환경과학 연구가 활발히 이뤄지길 기대한다. 성상별 ¹⁴C 분석 자료는 화석탄소 오염원을 추적하고 제거하는 방법을 제시하는 데 활용될 수 있을 뿐만 아니라 기후변화에 취약한 영역을 식별하고 적절한 대응 전략을 마련하기 위해서도 필요할 것이다.

• 한국수산과학회지
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• 제33권1호
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• pp.51-54
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• 2000

오징어 가공 폐액 중에는 기능성 물질로 분류되고 있는 taurine이 다량 함유되어 있다는 사실이 밝혀졌기에 고부가가치 물질로서의 이용을 위한 기초 자료의 확보를 위해 본 연구가 시도되었다. 오징어 가공공장에서 각 공정별로 시료를 취하여 유리 아미노산과 taurine의 함량을 측정하고, 탈피액이나 자숙액 중의 taurine 함량을 확인하였다. 그 결과 원료, 탈피 및 자숙 오징어의 경우 proline이 $800{\~}997mg/100g$으로 가장 높은 함량을 나타내었고, 다음으로 taurine이 $730{\~}820mg/100g$으로 높았다. 자숙 오징어는 아미노산의 손실이 일어나 원료에 비해 $60{\%}$ 정도의 유리아미노산이 감소한 것으로 나타났으며, taurine의 함량도 다른 아미노산과 마찬가지로 크게 감소한 것으로 확인되었다. 조미 오징어 제품에서의 taurine 함량은 큰 변화가 없었는데, 이는 자국 전처리 과정 중에 taurine이 크게 감소한 후 조미 및 구이 공정에서는 큰 변화가 없는 것으로 판단되었다. 한편, 탈피액 및 자숙액 중의 유리 아미노산 함량은 각각 639.1 mg/100ml, 470.7ml100ml이었고, 이중 taurine 함량이 각각 144.9mg/100ml, 117.9mg/100ml로 유리아미노산의 약 $30{\%}$를 차지하였다. 이상의 결과로 오징어 가공공정 중의 탈피 및 자숙 과정 중에 유출되는 taurine을 효율적으로 회수할 수 있는 방법이 개발된다면 가공폐수의 처리는 물론이고 taurine 산업적 생산도 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제11권1호
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• pp.45-57
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• 2008

본 연구는 환경지리정보시스템을 활용한 활용하여 수질오염방지시설의 입지 결정요인을 분석하여 적정입지를 선정하는 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 수질오염총량제가 가장 먼저 실시된 낙동강 권역을 대상으로 환경지리정보시스템을 구축한 후 1) 수질오염방지시설의 처리용량에 영향을 미치는 오염원, 2) 수질오염방지시설의 입지와 오염원 배출량간의 관계를 분석하여 향후 어떤 오염방지시설을 어디에 입지시킬 것인가에 대한 정책대안을 제시하였다. 분석결과, 1) 수질오염방지시설의 처리용량 결정에 가장 큰 영향을 주는 오염원은 산업폐수발생량으로 판명되었으며, 2) 수질오염방지시설의 입지에 가장 큰 영향을 미치는 오염원은 산업체의 수로 나타났다. 이에 반해 인구수는 환경시설입지를 제한하는 효과가 있는 것으로 판명되었다. 또한, 경상북도 낙동강 중 상류 유역의 경우 주 오염원인 축산오염원에 대한 대처가 가장 미흡한 것으로 나타나 앞으로 축산오염원의 처리가 가장 시급한 것으로 판단된다. 본 연구는 장차 수질오염방지시설의 입지를 선정하는데 활용될 수 있을 것이며, 각 지역의 오염 특성에 따라 수질오염방지시설을 입지를 결정하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.131-131
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• 2016

기원전 5000년 이집트에서부터 시작된 도금은 시간이 지남에 따라 점점 발전하여, 1900년대에 들어 전기를 이용한 도금공정이 개발되었고, 현재 뿌리산업으로써 각종 제조업에 널리 이용되고 있다. 도금 공정은 금속을 부식으로부터 보호하고, 제품의 심미성과 기능성, 생산성 등을 높이기 위해 주로 이용된다. 전주도금 공정은 완벽하게 동일한 형태의 생산품을 다량으로 제작 할 수 있기 때문에, 그 높은 생산성으로 주목 받고 있다. 특히, 나노/마이크로 크기의 정밀 소자 등을 가공하는 차세대 기술인 LIGA공정과 접목이 가능하다는 장점이 있다. 몰드를 이용하여 복제하는 방식인 전주 도금은 도금공정이 끝난 후 몰드와 완성된 제품을 분리해내는 추가공정이 필연적으로 발생하게 되는데, 둘 사이의 접착력을 낮추기 위하여 몰드의 표면에 이형박리제를 도포하게 된다. 이형박리제로는 전기가 잘 흐르면서 접착력이 낮은 이산화 셀렌이나 중크롬산이 주로 이용되지만, 원활한 박리를 위해서는 그 두께가 30 um 이상 확보되어야 하기 때문에 정밀한 미세구조 전주도금이 어렵다는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 화학 약품들은 매우 유독하기 때문에 추가적인 폐수 처리 공정이 필요하며, 작업자의 안전을 위협하고 심각한 환경 오염을 초래한다는 추가적인 문제가 발생한다. 따라서, 매우 얇고 친 환경적이며 안전한 전주도금 이형박리제에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 전주도금 몰드로 사용한 구리의 표면에 TCVD를 이용하여 단일 층 그래핀을 성장시킨 후, 그래핀이 코팅된 몰드에 구리를 전주도금하여 박리하였다. 박리 후 그래핀은 몰드에 손상 없이 남아있는 것을 Raman microscopy를 통해서 확인하였고, 몰드와 그래핀 사이의 접착력 (약 $0.71J/m^2$)에 비해 그래핀과 전주도금 샘플간에 낮은 접착력 (약 $0.52J/m^2$)을 갖는 것을 확인하였다. 이와 같이 낮은 접착력을 통해 박리 시 표면구조의 손상 없이 정밀한 구조의 미세 패턴구조를 형성할 수 있었다. 전주도금을 이용한 전극 형성과 고분자와의 융합을 통해 유연기판을 제작하여 bending 실험을 진행하였다. $90^{\circ}$의 bending 각도로 10000회 이하에서는 저항의 변화가 없었고, LED chip을 mounting한 후 곡률반경 4.5 mm까지 bending을 진행하여도 이상 없이 LED가 발광하는 것을 확인하였다. 위와 같은 전주도금 공정을 이용하여 고집적 전자기기, 광학기기, 센서기기 등의 다양한 어플리케이션의 부품제조에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.51-52
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• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제18권6호
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• pp.645-654
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• 2009

Lab-scale Electrodialysis(ED) system with different membranes combined with before or after pyroma process were carried out to remove nitrate from two pickling acid wastewater containing high concentrations of $NO_3\;^-$(${\approx}$150,000 mg/L) and F($({\approx}$ 160,000 mg/L) and some heavy metals(Fe, Ti, and Cr). The ED system before Pyroma process(Sample A) was not successful in $NO_3\;^-$ removal due to cation membrane fouling by the heavy metals, whereas, in the ED system after Pyroma process(Sample B), about 98% of nitrate was removed because of relatively low $NO_3\;^-$ concentration (about 30,000 mg/L) and no heavy metals. Mono-selective membranes(CIMS/ACS) in ED system have no selectivity for nitrate compared to divalent-selective membranes(CMX/AMX). The operation time for nitrate removal time decreased with increasing the applied voltage from 10V to 15V with no difference in the nitrate removal rate between both voltages. Nitrate adsorption of a strong-base anion exchange resin of $Cl\;^-$ type was also conducted. The Freundlich model($R^2$ > 0.996) was fitted better than Langmuir mode($R^2$ > 0.984) to the adsorption data. The maximum adsorption capacity ($Q^0$) was 492 mg/g for Sample A and 111 mg/g for Sample B due to the difference in initial nitrate concentrations between the two wastewater samples. In the regeneration of ion exchange resins, the nitrate removal rate in the pickling acid wastewater decreased as the adsorption step was repeated because certain amount of adsorbed $NO_3\;^-$ remained in the resins in spite of several desorption steps for regeneration. In conclusion, the optimum system configuration to treat pickling acid wastewater from stainless-steel industry is the multi-processes of the Pyroma-Electrodialysis-Ion exchange.

• 대한환경공학회지
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• 제37권3호
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• pp.145-151
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• 2015

수중의 Sr과 Cs 이온을 제거하기 위하여 폴리술폰(polysulfone, PS)을 이용한 제올라이트 고정화로서 PS-zeolite 비드를 제조하였다. PS-zeolite는 SEM, XRD, FT-IR, TGA를 이용하여 특성 및 구조를 분석하였다. PS-zeolite 비드를 제조하기 위한 최적조건은 PS 1.25 g과 제올라이트 A 2 g이었다. 용액 pH의 증가에 따라 PS-zeolite 비드에 의한 Sr과 Cs 이온의 제거효율은 증가하였지만, pH 4 이상에서 일정하게 되었다. 본 연구에서 제조된 PS-zeolite 비드는 $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$ 및 $Ca^{2+}$와 같은 공존이온이 존재하더라도 Sr과 Cs 이온에 대한 높은 선택도를 나타내었다. 또한, 흡착과정에서 PS-zeolite 비드로부터 제올라이트 입자가 탈리되지 않았으며, PS-zeolite 비드는 SEM 이미지 상에서 구조가 유지되었다. PS-zeolite 비드에 의한 Sr과 Cs의 제거효율은 5회 흡착-탈착 실험을 반복하여도 90% 이상 유지되었다. 본 연구에서는 이 결과로서 PS-zeolite 비드가 Sr과 Cs 이온의 흡착제로서 적용가능하다 것을 확인할 수 있었다. 또한, PS-zeolite는 산업폐수처리를 위한 방사성 이온 제거용 흡착제로서도 적용이 가능할 것이다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제46권4호
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• pp.291-298
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• 2003

축산폐수가 방류되는 단위동물 밀집사육장 인근의 하천수로부터 phytase를 생산하는 세균들 중 활성이 가장 우수한 균주를 분리하여, Pseudomonas fragi Y9451로 동정, 명명하였다. 탄소원으로 fructose를 첨가할 경우에 phytase의 생산능이 가장 우수하였고, 배지에 7% 첨가할 경우에 72시간 배양 후 효소활성이 1,078 mU/ml로 최대의 phytase 생산능을 보였다. 또한, 질소원으로는 nutrient broth(NB)가 적합하였으며, NB를 3%의 농도로 첨가할 경우에 96시간 배양 후 효소활성이 1,425 mU/ml까지 향상되었다. 인산원인 $KH_2PO_4$, phytate는 첨가 농도가 높을수록 phytase 생산은 억제되었으며, 무기염으로 $MgSO_4$와 $CaCl_2$를 첨가하는 경우는 첨가농도와 상관없이 phytase의 생산을 현저히 억제하였다. 산업생산을 목적으로 하는 scale-up에 있어서의 통기교반 효과는 phytase의 생산량에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.