• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.909-918
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• 2009

급수시스템에서 박테리아 재성장의 영양원이 되는 DOC를 정수처리 공정에서 효과적으로 저감시키기 위하여 생분해와 흡착으로 구분하여 네 종류의 DOC로 분획하였고 각각의 제거특성을 연구하였다. 네 종류의 분획 DOC는 흡착성을 가지면서 생분해성이 없는 AnBDOC, 흡착성이 없고 생분해성만이 있는 nABDOC, 흡착과 생분해성을 동시에 나타내는 ABDOC, 흡착과 생분해가 되지 않는 nAnBDOC로 구분하여 분석하였다. 낙동강 중류에 위치한 정수처리장 원수의 조사결과, ADOC가 BDOC보다 약간 높은 비율로 존재하고 있으며, 오존산화 후에는 분획 DOC 중에서 AnBDOC 농도가 가장 많이 제거되었으며, 제거율은 nAnBDOC가 49.5%로 가장 높았다. BAC 공정으로 제거된 분획 DOC 중에는 ADOC가 약 91%를 차지하고 있으므로 흡착에 의한 제거가 우수한 것으로 나타났고, 잔류하는 TDOC 0.50 mg/L 중에는 ADOC가 0.46 mg/L(67.7%)을 차지하고 있으므로 배수관내 미생물 증식 및 소독부생성물의 생성 방지를 위하여 BAC 공정상에서 EBCT증가, 재생주기 등의 운전조건을 개선해야 하는 것으로 나타났다. 정수처리 공정에서 DOC분획 결과로부터 흡착이나 생분해 등으로 제거 가능량을 파악할 수 있으므로 정수처리 공정에 유용한 것으로 나타났다. 염소처리하는 정수처리 공정에서 DOC분획 농도와 밀접한 관계를 가지는 AOX의 분석결과, AOX 7.1 ${\mu}g$/L은 오존산화와 활성탄흡착 공정으로 0.51 ${\mu}g$/L까지 충분히 제거되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.893-899
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• 2008

본 연구에서는 낙엽과 토양에서 추출한 용존 자연유기물질(DOM)을 대상으로 생분해 과정 중 변화하는 분광특성과 pyrene 결합 반응성을 조사하였다. 유기물질 특성 변화 분석을 위해 용존 유기탄소(DOC), 용존 자연유기물질 내 방향족 탄소성분을 나타내는 고유흡광도(Specific UV absorbance: SUVA), synchronous 형광 스펙트럼과 유기탄소결합계수(pyrene organic carbon-normalized binding coefficient: K$_{oc}$) 분석을 실시하였다. 3주간의 배양기간 동안 낙엽 추출 DOM과 토양 DOM의 DOC는 각각 61%, 51% 감소하였다. 배양 전과 후의 분광특성을 비교해 보면 단백질/아미노산 계 형광특징(PLF)은 점차 감소된 반면 SUVA, 펄빅산계 형광 특징(FLF)과 휴믹산 계 형광 특징(HLF)은 점차 증가하였다. 이러한 자연유기물질의 분광특성 변화는 생분해 과정을 통해 휴믹화가 진행되며 자연유기물질 내 비방향족 생분해성 탄소성분이 단단한 구조의 방향족 탄소구조로 변화됨을 시사한다. SUVA 값과 유기오염물질과의 결합정도를 나타내는 K$_{oc}$ 값 사이에서는 시료의 종류와 상관없이 1차 상관관계(r = 0.97)를 보여 주어 생분해가 진행되는 동안 방향족 탄소구조 분포가 자연유기물질의 소수성 오염물질과의 결합 정도에 큰 영향을 미침을 보여주었다. 또한 형광특징 중 FLF와 HLF가 K$_{oc}$ 값과 높은 상관관계를 보였으며 자연유기물질의 기원에 따라 다른 상관관계식을 보여주었다. 본 연구를 통해 생분해가 진행되는 동안 자연유기물질 성분변화 및 소수성 유기오염물질의 거동 예측에 자연유기물질의 분광특성이 좋은 모니터링 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권6호
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• pp.601-608
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• 2008

본 연구의 목적은 파일롯 규모의 입상활성탄지에서 흡착과 생물학적 제거 기작이 진행되는 장기간의 운전동안 전처리공정으로서 오존처리의 영향을 평가하는 것이다. 공정별로 용존 또는 생분해성 유기물질의 제거, DOM의 성상과 특성변화와 미생물의 증식의 변화를 평가하였다. 오존공정이 존재하는 입상활성탄 공정(전오존처리+활성탄 여과지; Pre O$_3$ + F/A, 후오존처리 + 활성탄 흡착지; Post O$_3$ + GAC)은 오존의 위치(전오존 후오존)에 상관없이 입상활성탄 단독공정(활성탄 여과지; F/A, 활성탄 흡착지; GAC)에 비해 생물학적 제거능이 활성화된 장기간 운영 후에 DOC, 친수성 용존유기물(HPI), BDOC와 AOC의 제거율이 10$\sim$20% 정도로 높았다. 오존공정은 전반적인 DOC 제거에는 큰 영향을 주지는 못했지만, AOC를 약 20% 정도로 감소시켜 관로내 미생물의 재증식을 저감하는데 기여할 것으로 생각된다. 활성탄 여재에 고정된 미생물의 생체량인 Biomass는 전처리로서 오존처리의 유.무에 상관없이 공정별로 큰 차이를 보이지 않은 반면에, 유출수에서의 HPC는 F/A나 GAC에 비해 Post O$_3$ + GAC에서 매우 낮았다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
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• pp.361-364
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• 2002

본 연구에서는 오존과 생물활성탄을 연계시킨 공정을 통하여 용존 유기물질의 제거 경향을 살펴보았다. 오존 처리를 거치면서 원수중의 난분해성 용존 유기물질과 같이 생물학적 분해 속도가 느린 화합물의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었으며, 오존 처리후의 생분해성의 향상에 의해 흡착의 부담이 경감되어 활성탄의 수명이 연장되는 것으로 조사되었다. 생물활성탄 반응조 내에서 여층 깊이에 따른 DOC 제거 경향을 알아본 결과, 전체 제거량의 약 50%가 column 상단에서 제거되었으며, 따라서 짧은 EBCT 에서도 용존 유기탄소의 제거는 용이한 것을 사료된다. 또한 유기 오염에 대한 지표로서 국내외에서 일반적으로 고도정수처리의 처리 대상물질로 선정되어 있는 암모니아성 질소의 제거는 75.9%로 상당히 높은 제거율을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.62-62
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• 2021

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.

• 상하수도학회지
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• 제32권2호
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• pp.159-168
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• 2018

Climate change is believed to increase the amount of dissolved organic matter in surface water, as a result of the release of bulk organic matter, which make difficult to achieve a high quality of drinking water via conventional water treatment techniques. Therefore, the natural water treatment techniques, such as managed aquifer recharge (MAR), can be proposed as a alternative method to improve water quality greatly. Removal of bulk organic matter using managed aquifer recharge system is mainly achieved by biodegradation. Biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) and assimilable organic carbon (AOC) can be used as water quality indicators for biological stability of drinking water. In this study, we compared the change of BDOC and AOC with respect to pretreatment methods (i.e., ozone or peroxone). The oxidative pretreatment can transform the recalcitrant organic matter into readily biodegradable one (i.e., BDOC and AOC). We also investigated the differences of organic matter characteristics between BDOC and AOC. We observed the decreases in dissolved organic carbon (DOC) and the tryptophan-like fluorescence intensities. Liquid chromatographic - organic carbon detection (LC-OCD) analysis also showed the reduction of the low molecular weight (LMW) fraction (15% removed, less than 500 Da), which is known to be easily biodegradable, and the biopolymers, high molecular weight fractions (66%). Therefore, BDOC consists of a broad range of organic matter characteristics with respect to molecular weight. In AOC, low molecular weight organic matter and biopolymers fraction was reduced by 11 and 6%, respectively. It confirmed that biodegradation by microorganisms as the main removal mechanism in AOC, while BDOC has biodegradation by microorganism as well as the sorption effects from the sand. $O_3$ and $O_3+H_2O_2$ were compared with respect to biological stability and dissolved organic matter characteristics. BDOC and AOC were determined to be about 1.9 times for $O_3$ and about 1.4 times for $O_3+H_2O_2$. It was confirmed that $O_3$ enhanced the biodegradability by increasing LMW dissolved organic matter.

• 대한환경공학회지
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• 제34권1호
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• pp.49-54
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• 2012

본 연구에서는 수 환경 내에서 일어나는 주요 자연분획변환 과정 중 생분해 시 변화하는 용존 유기물질의 특성이 중금속 결합특성에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 각각 호수와 하천 기원을 대표하는 Pony lake fulvic acid와 Suwannee river fulvic acid를 포함한 다양한 유기물을 대상으로 2주간 배양실험을 하여 변화하는 농도, 성상 및 중금속 구리 결합특성을 조사한 결과 각 시료 내 DOC농도는 감소하고 SUVA 값은 증가하였다. 특히 포도당 및 단백질계 탄소구조 함유비율이 높을수록 미생물에 의한 DOC 농도 분해율은 증가하였다. 포도당과 휴믹물질의 혼합비를 고려한 경우 배양 후 예측되는 혼합액의 DOC 감소율은 실제 측정값과 유사하였다. 그러나 SUVA값은 오히려 더 높게 나타나 생분해성 물질과 휴믹물질이 혼재할 경우 탄소 구조 변화로 인한 휴믹화의 진행이 더 크게 나타날 수 있음을 보였다. Synchronous 형광스펙트럼 결과 배양 후 Pony lake fulvic acid의 경우 휴믹산계 형광특성이, Suwannee river fulvic acid에서는 펄빅산계 형광특성이 크게 증가하였다. 포도당 시료에서는 배양 전 관찰되지 않았던 단백질계와 펄빅산계 형광특성이 관찰되었다. 중금속 구리와의 결합정도를 나타내는 log K 값은 미생물 배양 전과 후 휴믹물질 종류에 따라 변화가 없거나 혹은 약간 감소하는 경향을 나타냈다. 본 실험 결과는 미생물에 의한 휴믹물질 관련 형광구조의 증가가 중금속 결합력 강화에 영향을 미치지 않거나 오히려 감소시키는 것으로 보인다.

• 생태와환경
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• 제45권2호
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• pp.210-217
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• 2012

본 연구는 하수처리장 방류수가 하천 유기물 오염에 미치는 영향을 파악하기 위하여 구미시 관내에 위치한 구미 4단지, 구미, 구미 원평하수처리장 방류수와 처리장 상 하류 하천을 조사하였다. TOC 중 DOC가 70% 이상으로 대부분 용존성으로 존재하였고, TOC에 대한 BOD, $COD_{Mn}$의 산화율은 각각 13~43%, 37~73%로 나타났다. 하지만 현재 사용되고 있는 BOD, $COD_{Mn}$이 총 유기탄소에서 차지하는 비율이 약 50% 이하로 나타나, 유기물을 대표하는 데 어려움이 있을 것으로 보이며, 향후 TOC로 지표를 전환하는 방향도 모색해 보아야 할 것으로 판단된다. DOC 분해실험 결과 DOC 중 R-DOC가 70% 이상으로 난분해성 유기물이 대부분을 차지하는 것으로 나타났다. 하수처리장 방류수의 유기물이 하천에 미치는 영향을 보면, 낙동강 하류에서 구미 4단지, 구미, 구미 원평하수처리장 방류수의 총 TOC 부하량이 차지하는 비율은 15%로 나타났다. 총 비율은 15%로 비교적 많은 부분을 차지하지는 않았지만 이 중 생분해성 유기물보다 난분해성 유기물이 더 많은 부분을 차지하는 것으로 나타나, 상수 처리 시 소독부산물의 전구물질이 증가하는 원인으로 작용할 수 있을 것으로 판단된다.