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식물성 기반 대체육 산업화센터 구축을 위한 경제적 타당성 분석 (Economic Feasibility Analysis Study to Build a Plant-based Alternative Meat Industrialization Center)

  • 신용광;이소영;주재창
    • 현장농수산연구지
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    • 제25권4호
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    • pp.118-126
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    • 2024
  • 최근 글로벌 인구 증가,소득 향상에 따른 육류 소비증가 및 동불복지, 탄소중립, 지속 가능성 등에 대한 이슈로 대체육(식품) 시장이 급성장 하고 있다. 정부에서도 그린바이오융합형 신산업육성방안을 마련하여 대체식품을 육성하고 있으나, 국내 중소기업의 기술력 부족, 생산시설 미비 등으로 사업화에 어려움이 있어 기업의 애로사항 해결을 위한 공동활용 시설 장비 구축이 필요한 상황이다. 전라북도에서는 식물성 기반 대체육 산업화센터 설립을 통해 선진국 수준의 식물성 대체육 개발·가공 및 산업화 원천기술을 확보하기 위한 전략을 추진 중에 있다. 이에 본 연구에서는 전라북도에 식물성 기반 대체육 산업화센터가 구축될 경우를 가정하여 식물성 기반 대체육 산업화센터의 경제적 타당성을 분석하였다. 먼저 식물성 대체육산업화센터 설립을 위한 기본구상을 검토하여 편익과 비용을 추정하고 다음으로 식물성 대체육 산업화센터 설립의 경제적 타당성을 분석하였으며 마지막으로 식물성 대체육 산업화센터의 지역경제 파급효과를 분석하였다. 먼저, 식물성 대체육 산업화센터는 전북바이오융합산업진흥원 내에 있는 식품분석센터(현재)를 1,000m2를 개보수하여 설립할 예정이며, 산업화센터 기반구축과 장비구축 그리고 사업화 R&D 및 운영비 등으로 100억원이 소요될 예정이다. 식물성 대체육 산업화센터는 총 5명의 신규인력을 채용하여 시설/장비를 구축하고 중장기적으로 사업을 지원할 계획이며 생산지원팀, 품질분석팀, 경영지원팀 등 총 3개의 팀으로 구성하는 것이 효율적이라 판단된다. 인력구성은 기존인력을 활용함과 동시에 신규 전문인력을 채용하여 전문성을 확보해야 하며, 경영지원, 품질분석 등 기관이 보유 및 가용한 인력을 활용하도록 설계하였다. 식물성 대체육 산업화센터 사업시행기간(2023년~2025년)에는 수익이 발생하지 않지만, 사업종료 이후 2026년부터는 장비활용수익, 기술이전수익, 교육수익, 기타수익이 매년 발생한다. 사업종료 이후 1년차인 2027년에는 장비활용수익(단독장비사용료, 품질분석), 기술이전수익, 교육수익, 기타수익으로 910,000천원이 발생하고 이후 장비활용수익, 기술이전수익, 교육수입이 꾸준히 증가하여 사업종료 후 5년차인 2030년에는 장비활용수익 1,350백만원, 기술 이전료(노하우, 기술) 360백만원, 기술교육수익 60백만원, 기타수익 400백만원이 발생할 것으로 예상된다. 다음으로 식물성 대체육 산업화센터 설립을 위한 기본구상을 기초로 사업의 경제적 타당성과 파급효과를 분석하였다. 분석 결과, B/C=1.32, NPV=374백만 원, IRR=4.8%로 나타나, 대체육산업화센터 구축에 따른 경제성은 존재하는 것으로 나타났다. 또한 산업화 센터 구축에 따른 지역경제 파급효과를 분석한 결과, 전라북도에 380억 원이 투자될 경우 전국적인 생산유발효과가 740억 원, 부가가치유발효과가 298억 원, 취업유발효과가 672명 발생하는 것으로 추정되었다. 본 연구에서는 식물성 기반 대체육 산업화센터 설립에 따른 사업 타당성을 최초로 계측한 연구이지만, 현재에는 산업화센터가 설립되기 이전이기 때문에 산업화센터 설립에 따른 비용과 편익을 추정하여 분석하였다. 금후에는 산업화센터 설립에 대한 계획이 구체화 될 경우 보다 구체적이고 체계적인 자료에 기초하여 대체육 산업화센터 설립 타당성을 보완할 필요가 있다고 판단된다.

군말뚝 기초 하부 병렬터널 굴착 시 전단변형 거동 특성 (Shear strain behaviour due to twin tunnelling adjacent to pile group)

  • 김수빈;오영석;이용주
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제26권1호
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    • pp.59-78
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    • 2024
  • 현재 터널 시공 시 인접 구조물 및 지반의 침하를 기준으로 안정성을 평가하고 있지만, 지반의 전단변형은 터널 굴착 및 작용하중 변화에 따른 지반의 파괴메커니즘을 결정짓는 주요 인자로서 터널 굴착 시 안정성 검토 및 보강영역 산정에 활용할 수 있다. 본 연구에서는, 실내모형시험을 통해 도심지 연약지반에 병렬터널 굴착을 모사하여 병렬터널 굴착이 인접한 군말뚝 기초 및 인접 지반에 미치는 거동에 대해 분석하였다. 실내모형시험 시 근거리 사진계측을 활용하여 지중의 변위 및 지반의 전단변형을 구하고, 이를 바탕으로 2차원 유한요소 수치해석을 수행하였다. 역해석 결과 병렬터널의 필라부 수평이격거리 및 군말뚝 기초 선단부와 터널 천단부 사이 수직이격거리가 증가할수록 최대전단변형률이 감소하는 경향을 보였다. 필라부 수평이격거리가 증가할수록 두 번째 터널에 의해 첫 번째 터널 및 군말뚝 기초에 미치는 영향이 줄어들었다. 또한, 필라부 수평이격거리보다 군말뚝 기초 선단부와 터널 천단부 사이 수직이격거리가 지반의 전단변형률 결과에 미치는 영향이 상대적으로 더 큰 것으로 나타났다. 근거리사진계측과 수치해석 결과 인접 군말뚝 및 인접 지반의 침하는 설계 기준 이내로 측정되었으나, 지반의 전단변형률은 모든 Case에서 미소변형 범위를 벗어나 보강이 필요한 것으로 판단된다.

디지털에서 인텔리전트(D2I)달성을 위한 RPA의 구현 (Implementing RPA for Digital to Intelligent(D2I))

  • 최동진
    • 경영정보학연구
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    • 제21권4호
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    • pp.143-156
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    • 2019
  • 혁신의 유형은 단순화, 정보화, 자동화, 지능화로 분류할 수 있고 지능화는 혁신의 최상위 단계이며 RPA는 지능화의 하나로 볼 수 있다. 인공지능을 가미한 소프트웨어 로봇인 RPA(Robotic Process Automation)는 단순 반복적인 대량의 트랜젝션 처리 작업을 하는 곳에 적합한 지능화 사례이다. 이미 국내의 많은 기업들에서도 현재 운영 중에 있는 RPA는 강한조직 문화의 필요성이 증대되면서 자발적인 리더십, 강한 팀워크와 실행력, 프로답게 일하는 문화가 강조되는 상황에서 자연스럽게 핵심적 업무에 집중하기 위해 필요한 것이 무엇인지를 찾고자 하는 필요성에 따라 자연스럽게 도입이 검토되고 있다. 로봇 프로세스 자동화 또는 RPA는 구조적인 작업을 빠르고 효율적으로 처리하는 것을 목표로 인간 업무를 교체하는 기술이다. RPA는 ERP 시스템이나 생산성 도구와 같은 소프트웨어를 사용하여 사람을 모방한 소프트웨어 로봇을 통해 구현된다. RPA 로봇은 컴퓨터에 설치된 소프트웨어로 작동 원리에 의해 로봇으로 불리다. RPA는 백엔드를 통해 다른 IT 시스템과 통신하는 기존 소프트웨어와 달리 프런트 엔드를 통해 IT 시스템 전체에 통합된다. 실제로 이것은 소프트웨어 로봇이 인간과 똑 같은 방식으로 IT 시스템을 사용하고 정확한 단계를 반복하며 시스템의 API(Application Programming Interface)와 통신하는 대신 컴퓨터 화면의 이벤트에 반응하는 것을 의미한다. 다른 소프트웨어와 의사소통하기 위해 인간을 모방하는 소프트웨어를 설계하는 것은 직관력이 떨어질 수 있지만 이러한 접근 방식에는 여러 가지 이점이 있다. 첫째, 타사 응용 프로그램에 대한 개방성과 상관없이 사람이 사용하는 거의 모든 소프트웨어와 RPA를 통합할 수 있다. 많은 기업의 IT 시스템은 공통적으로 적용되는 API가 많지 않음으로 독점적이며 다른 시스템과의 통신 기능이 크게 제한되나 RPA는 이 문제를 해결한다. 둘째, RPA는 매우 짧은 시간 내에 구현될 수 있다. 엔터프라이즈 소프트웨어 통합과 같은 전통적인 소프트웨어 개발 방식은 상대적으로 많은 시간이 소요되지만 RPA는 2~4주의 상대적으로 짧은 시간에 구현할 수 있다. 셋째, 소프트웨어 로봇을 통해 자동화된 프로세스는 시스템 사용자가 쉽게 수정할 수 있다. 기존 방식은 작동 방식을 크게 수정하기 위해 고급 코딩 기술이 필요한 반면에 RPA는 상대적으로 단순한 논리 문장을 수정하거나 인간이 수행하는 프로세스의 화면 캡처 또는 그래픽 프로세스 차트 수정을 통해 지시받을 수 있다. 이로 인해 RPA는 매우 다양하고 유연하다. 이러한 RPA는 기업에서 추구하는 D2I(Digital to Intelligence)의 좋은 적용 사례이다.

전시장 참관객의 계획되지 않은 방문행동에 있어서 부스추천시스템의 영향에 대한 연구 (A Study on the Effect of Booth Recommendation System on Exhibition Visitors Unplanned Visit Behavior)

  • 정남호;김재경
    • 지능정보연구
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    • 제17권4호
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    • pp.175-191
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    • 2011
  • 국가신성장동력으로MICE(Meeting, Incentive travel, Convention, Exhibition) 산업이각광받으면서국내전시산업에 대한 관심이 드높아 지고 있다. 이에 따라 국내 전시산업(domestic exhibition industry)도 미국이나 유럽과 같이 전시성과를 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행 중이다. 그 중에서도 전시환경이나 전시기법 등에 따라 관람효과가 다르기 때문에 지능형 정보기술을 이용하여 전시장에 방문한 참관객의 참관패턴을 분석하여 참관객을 이해하고 더 나아가 참여업체 간의 연관관계 도출 및 전시회의 성과를 높이고자 하는 연구들이 진행되고 있다. 그런데, 이러한 기존의 부스추천시스템과 관련된 연구를 살펴보면 시스템적인 관점에서 추천의 정확성만을 논하고 있을 뿐 추천을 통한 참관객의 행동이나 인식의 변화에 대해서는 충분히 논의하고 있지 못하다. 부스추천시스템(Booth Recommendation System)은 참관객의 부스방문 정보를 바탕으로 참관객에게 적절한 부스를 추천하기 때문에 참관객은 사전에 계획하지 않은 전시장을 방문하게 될 수 있다. 이 때 참관객은 계획하지 않은 방문행동을 통해서 만족할 수도 있지만 추천과 정이 번거롭다거나 자유롭게 참관을 하는데 방해가 된다고 생각할 수 있다. 이 경우 참관객의 자유로운 관람보다 오히려 더 좋지 않은 성과를 낼 수 있다. 따라서 부스 추천시스템을 전시장에 적용하기 위해서는 시스템의 성과에 미치는 영향요인이 무엇인지 전반적으로 검토하고, 부스추천시스템이 참관객의 계획되지 않은 방문행동에 미치는 영향에 대해 면밀히 검토해야 한다. 이에 본 연구에서는 부스추천시스템의 성과에 영향을 미치는 요인이 무엇인지 이론과 기존문헌을 통해 살펴보고자 하였다. 또한, 참관객의 지각된 부스추천시스템의 성과가 참관객의 계획되지 않은 행동에 대한 만족도와 부스추천시스템의 재사용의도에 어떤 영향을 미치는지 살펴보고자 하였다. 이러한 연구목적을 달성하기 위한 이론적 프레임워크로 본 연구는 계획되지 않은 행동이론(Unplanned Behavior Theory)을 도입하였다. 계획되지 않은 행동(unplanned behavior)이란 "소비자들이 사전에 계획하지 되지 않은 채 실행된 어떤 행동"으로 정의할 수 있다. 소비자들의 계획되지 않은 행동은 그 동안 마케팅 등 다양한 분야에서 연구되어 왔다. 특히, 마케팅에서는 계획되지 않은 행동 중 계획되지 않은 구매(unplanned purchasing)에 많은 관심을 두어 왔는데 이 개념은 종종 충동적 구매(impulsive purchasing)와 혼동되어 사용되곤 하였다. 그런데, 충동적 구매가 갑자기 무엇인가 구매를 해야하는 강하고 지속적인 충동(urge)이라고 본다면 계획되지 않은 구매는 구매의사결정의 시점이 상점에 들어가기 전이 아닌 상점 내에서 수행된다는 점이 다르다. 즉, 모든 충동적 구매는 비계획적이나, 모든 계획되지 않은 구매가 충동적인 구매는 아니다. 그런데, 왜 소비자들은 계획되지 않은 행동을 하는가? 이에 대해서는 학자들에 따라 여러 가지 의견이 있으나 소비자가 사전에 철저한 계획을 수립하지 않고 따라서 중간에 계획을 변화시킬만한 유연성(flexibility)이 있기 때문이라는 점에 일관된 의견을 보인다. 즉, 계획되지 않은 행동을 하는데 많은 비용이 소요된다면 소비자들은 사전에 수립한 계획을 변경하기 어렵게 될 것이기 때문이다. 본 연구에서 살펴보고자 하는 전시장 역시 참관객들은 방문하기 전에 전시장이 어떤 프로그램으로 구성되어 있는지 살펴보고, 어떤 부스를 방문할지를 사전에 계획하게 된다. 그 이유는 참관객들이 전시장 방문에 투입할 수 있는 시간은 한정되어 있는 반면에 전시회는 대규모의 다양한 부스로 운영되기 때문에 참관객들이 모든 부스를 참관한다는 것이 현실적으로 불가능하기 때문이다. 따라서 본 연구에서 제시하는 부스추천시스템이 참관객이 선호할 만한 부스를 추천하게 되면 참관객은 자신의 계획을 변화시켜서 부스추천시스템이 추천한 부스를 방문하게 된다. 이러한 방문행동은 소비자가 상점을 방문하거나, 관광객이 관광지에서 계획하지 않은 행동을 하는 것과 유사한 측면에서 이해가 가능하며 특히 최근 여행소비자들이 정보기기의 영향으로 계획되지 않은 행동을 하는 경우가 부쩍 증가한 추세와 동일한 맥락에서 이해가 가능하다. 이에 다음과 같은 연구모형을 설정하였다. 이 연구모형은 참관객이 지각한 부스추천시스템의 성과(performance)를 매개변수로 하고 있는데 이 성과에 영향을 미치는 요인으로 부스추천시스템에 대한 신뢰(trust), 전시장 참관객의 지식수준 (knowledge level), 부스 추천시스템의 기대된 개인화 (expected personalization) 그리고 부스추천시스템의 자유위협(threat to freedom)을 영향요인으로 파악하였다. 또한, 지각된 부스추천시스템 성과와 계획되지 않은 행동에 대한 참관객의 만족도와 향후 부스추천시스템의 재사용의도간의 인과관계도 파악하고자 하였다. 이 때 부스추천시스템에대한신뢰는권한(competence), 자선(benevolence), 그리고진실(integrity)의2차요인(2nd order factor)으로구성하고, 나머지 요인들은 1차 요인으로 구성하였다. 이를 검증하기 위해 2011 DMC Culture Open 행사에서 부스추천시스템을 테스트하기 위하여 시스템을 개발하고, 101명의 참관객을 대상으로 실증조사를 하여 분석하였다. 분석결과 첫째, 부스추천시스템에 있어서 참관객의 신뢰가 가장 중요한 요소이며 실제 해당 부스추천시스템을 이용한 참관객들은 신뢰를 통해 부스추천시스템이 성과 있다고 인식하였다. 둘째, 참관객의 지식수준 역시 부스추천시스템의 성과에 유의한 영향을 미쳤는데 이는 추천의 성과가 전시장에 대한 사전적 이해가 필요함을 의미한다. 즉, 전시장에 대한 이해가 높은 참관객이 부스추천시스템의 유용성을 더 잘 파악하는 것으로 나타났다. 셋째, 기대된 개인화 수준은 성과에 유의한 영향을 미치지 못했는데 이는 기존 연구와 다른 결과로 본 연구에 사용된 부스추천시스템이 충분히 개인화 서비스를 제공하지 못했기 때문이라고 판단된다. 넷째, 부스추천시스템의 추천정보는 개인의 자유를 위협하거나 제한한다고 느끼지 않음으로 충분히 유용한 가치를 갖는다고 할 수 있다. 끝으로 부스정보시스템의 높은 성과는 참관객들의 계획되지 않은 행동에 대한 높은 만족도와 향후에도 부스추천시스템을 재사용할 의도를 만드는 것으로 나타났다. 이와 같이 본 연구는 부스추천시스템이 야기하는 참관객의 계획되지 않은 부스방문행동에 미치는 영향력을 분석하기 위해 계획되지 않은 행동이론을 중심으로 실증자료를 이용하여 분석하고, 이를 통해 향후 부스추천시스템의 구축 및 설계에 유용한 시사점을 도출할 수 있었다. 향후에는 보다 정교한 설문구성과 측정대상을 이용하여 추가적인 검토가 필요할 것으로 기대된다.

중국의 도시녹지 종류와 도시거주구 녹지의 설치 기준에 관한 법제도의 현황과 특성 (The Characteristic of Laws on the Kind of Urban Green Spaces and the Legal Requirements for the Green Spaces of Urban Habitat in China)

  • 신익순
    • 한국조경학회지
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    • 제41권3호
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    • pp.1-11
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    • 2013
  • 본 연구는 도시녹지에 관한 현행 중국의 법제도를 조사하여 도시녹지의 종류와 도시거주구 녹지의 설치 기준을 항목별로 분류해 봄으로써 그 속성을 이해하고, 국내 규정과 상이한 특이점을 분석 고찰함으로써 향후 이들 법규의 국내 도입 여부를 위한 기초 자료를 제공하고자 수행되었다. 본 연구를 통해 도출된 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 공원녹지, 생산녹지, 방호녹지, 부속녹지, 기타녹지 등 5종류로 구분되는 중국의 도시녹지는 공원과 녹지 개념이 동시에 포함되어 있는 점이 공원과 녹지가 엄밀히 구분되어 있는 국내의 공원녹지 개념과는 상이하며, 종합공원, 공동체공원, 전문공원 및 대상(帶狀)공원 등으로 구분되는 중국의 도시공원의 종류는 하위 법규인 '도시녹지분류표준'에서 밝히고 있다. 둘째, 옥상조경 시 중국에서는 주민 출입이 용이한 지하나 반지하 건물의 옥상 외에는 옥상조경의 조경면적을 도시녹지의 녹지율 산입에 포함시키지 않고 있고, 도시 주민들의 생활환경 확보를 위해 거주구 계획 설계 시의 녹지 요구 조항과 거주구, 소구(小區), 조단(組團) 등 거주구 종류별 의무적 공공녹지 확보율이 구체적으로 명시되어 있다. 셋째, 거주구 내 녹지계획 시 녹지계통 수립이 의무화되고, 기존 수목과 녹지의 보존 이용을 명시하고 있다. 녹지율은 구거주구 재정비시의 경우 신거주구 건설시보다 완화시켜 주고, 특이하게 녹지 경사도를 별도로 명시하고 있다. 거주구공원, 어린이공원(소유원(小遊園)), 조단(組團)녹지 등 각급 중심녹지의 설치 내용, 요구사항 및 최소 면적 규모가 명시되어 있고, 특히 조단녹지의 일종인 정원식 조단녹지는 폐쇄형 녹지와 개방형 녹지로 분류하여, 다층 고층 건물별로 남 북측 건물 간격과 녹지 면적 확보치를 밝히고 있으며, 녹지 면적 계산법이 별도의 규범에 제시되어 있다. 넷째, 거주구별 달성해야 할 거주구 내 공공녹지의 1인당 확보 면적인 총 지표가 정해져 있고, 이 경우 노후 구역 재정비시에는 일정치까지 완화할 수 있다. 공공녹지의 위치와 규모, 최소폭, 개소당 최소 면적 등이 명시되어 있고, 도로와의 인접, 전체 면적 대비 녹화 면적비, 개방적 공간 확보, 일조음영선 범위 등 공간 배치 원칙이 규정되어 있다. 다섯째, 지하관선 설치 시의 녹지 고려 사항으로 지하관선과 주변 녹화수목과의 최소 수평 이격거리가 명시되어 있고, 공공서비스 시설 중 녹지 설치를 위해 종류별 서비스 내용에 따른 녹지 설치 원칙이 규정되어 있다. 국내 규정에는 없는 중국 법규만의 특이점에 대한 국내 도입 여부의 검토가 향후 요구되고, 이상의 연구 결과는 중국의 도시녹지 관련 법제도 연구의 당면성에 대한 국내 조경가들의 공감대를 형성하는데 기여할 수 있을 것이며, 나아가 조경 법제도의 국제화 진입의 계기 역할을 하게 될 것이다.

독립영양 황탈질 미생물을 이용한 관정형 반응벽체의 현장적용성 연구 (Pilot-scale Applications of a Well-type Reactive Barrier using Autotrophic Sulfur-oxidizers for Nitrate Removal)

  • 이병선;엄재연;이규연;문희선;김양빈;우남칠;이종민;남경필
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제14권3호
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    • pp.40-46
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    • 2009
  • 독립영양 황탈질 미생물 Thiobacillus denitrificans를 이용한 질산염 오염지하수 정화 기술을 개발하고자, 3열의 관정형 반응벽체(길이 $\times$ 너비 $\times$ 깊이 = $3m\;{\times}\;4\;m\;{\times}\;2\;m$)를 한국농어촌공사 수리시험장(길이 $\times$ 너비 $\times$ 깊이 = $8m\;{\times}\;4\;m\;{\times}\;2\;m$)에 설치하고 현장적용성을 검토하였다. 전자공여체로 총 80 kg의 황입자를, 탈질미생물로 Thiobacillus denitrificans를 준비하였다. 황입자 표면에 Thiobacillus denitrificans를 부착하는 1톤 용량 물통 실험에서, Thiobacillus denitrificans는 질산염 농도 375 mg/L(6.1 mM)의 오염수를 11일 경과 후 ~12% (0.7 mM), 18일 경과 후 ~24%(1.3 mM), 32일 경과 후 ~45%(2.4 mM), 그리고 부착 종료 시(60일)까지 ~52%(2.8 mM)를 제거하며 황입자 표면에 성공적으로 부착 증식하였다. 이후, Thiobacillus denitrificans가 부착된 황입자를 3열의 관정형 반응벽체(각 열 간격 1 m)에 주입하여 황탈질 미생물 관정형 반응벽체를 설치하였다. 초기 질산염 농도 평균 181 mg/L 인 인공오염지하수에 대하여 28일 간 1차 정화실험을 실시하였고, 평균 281 mg/L 인 인공오염지하수에 대하여 14일 간 2차 정화실험을 실시하였다. 1차 실험의 인공오염지하수(2.9 mM)는 1열 반응 후 ~2%(0.06 mM), 2열 반응 후 ~9%(0.27 mM), 3열 반응 후 ~15%(0.44 mM)의 질산염이 제거되었다. 2차 실험의 인공오염지하수(4.5 mM)는 1열 반응 후 ~1%(0.02 mM), 2열 반응 후 ~6%(0.27 mM), 3열 반응 후 ~8%(0.37 mM)가 제거되었다. 실험 기간 중 인공오염지하수의 주입용량은 $1.24\;m^3/d$, 유속은 0.44 m/d를 유지하였고, pH는 6.7~8.3, DO는 0.9~2.8 mg/L 범위로 큰 변화가 없었다. 본 관정형 반응벽체 실험의 낮은 정화효율의 원인은 인공오염지하수에 대한 Thiobacillus denitrificans의 탈질 소요 시간 부족, 관정형 반응벽체의 개별 관정사이로 빠져나가는 인공오염지하수체, 그리고 질산염 환원효소의 활성 및 생성을 억제시키는 용존산소의 상대적으로 높은 농도 때문으로 추정된다. 황탈질 관정형 반응벽체의 현장적용시에는 탈질반응에 필요한 체류시간, 관정형 반응벽체의 개수 및 간격, 그리고 용존산소 농도 등 해당 오염부지의 고유 특성을 고려한 설계가 필요하다.

지하수내 갈색 부유/침전 물질의 생성 반응에 관한 평형 및 반응속도론적 연구: 적정 양수 기법 및 탁도 제거 방안에 대한 제안 (Geochemical Equilibria and Kinetics of the Formation of Brown-Colored Suspended/Precipitated Matter in Groundwater: Suggestion to Proper Pumping and Turbidity Treatment Methods)

  • 채기탁;윤성택;염승준;김남진;민중혁
    • 대한지하수환경학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.103-115
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    • 2000
  • 갈색 침전물의 생성은 우리나라 지하수의 개발 및 공급에 있어 흔히 발생하는 문제 중의 하나인데, 이에 따라 색도, 맛, 탁도 및 용존 철 함량 등의 항목에 있어 먹는 물 수질 기준을 초과하게 되고, 물 공급 시스템에 스케일링의 문제를 야기하게 된다. 경기도 파주 지역 지하수의 경우에도 양수 후 몇 시간 내에 갈색 침전물이 형성되어 수질을 악화시키고 있다. 본 연구에서는 지하수의 탁도를 유발하는 원인과 지화학적 반응 경로를 이해하고자, 평형열역학 및 반응속도론적 접근을 통하여 갈색 침전물의 형성과정을 파악하였다. 본 연구결과는 침전물의 형성을 최소화하기 위한 적정 양수 기법은 물론 수질 향상을 위한 최적 수처리 기법을 설계하는데 있어 중요한 자료로 활용될 것이다. 파주 지역의 암반 지하수는 물/암석(편마암)반응에 의해 Ca-$HCO_3$형의 수질 특성을 보인다. SEM-EDS 및 XRD 분석 결과, 갈색 침전물은 비정질의 함철 산화물 또는 수산화물로 해석된다. 다양한 공극 크기(6, 4, 1, 0.45, 0.2 $\mu\textrm{m}$)를 갖는 여과지를 이용한 다단계 여과 결과, 이들 침전물은 크기에 있어 대부분 1 내지 0.45$\mu\textrm{m}$의 입도를 갖는 콜로이드 형태이지만, 질량 분포로 볼 때는 1 내지 6$\mu\textrm{m}$범위가 우세함(총 질량의 약 81%)을 알 수 있다. 다량의 용존 철(II)은 지하수 유동 중에 철 함량이 높은(최대 3wt.%) 단층 파쇄암 내의 녹니석(clinochore)의 용해로부터 기원하는 것으로 판단된다. PHREEQC 프로그램을 이용한 포화지수 계산 및 pH-Eh 관계도에 대한 검토 결과, 침전물은 함철 수산화물임이 확인되며, 환원 조건에 있던 심부 지하수가 양수에 의해 산소에 노출되면서 화학성 변화(특히, 산화)에 의하여 침전함을 알 수 있다. 양수 이후의 시간 경과와 더불어 양수된 지하수의 pH, DO, 알칼리도는 점차 감소하며. 탁도는 증가하다가 일정 시간 경과 후 감소하는 경향을 보인다. 양수 이후의 경과 시간에 따른 용존 철(II)의 농도 감소율(즉, 반응 속도)은 Fe(II)=10.l exp(-0.0009t)로 표현된다. 따라서 갈색 침전물의 생성 반응은 양수 및 양수 후 저장 과정 중에 산소의 유입에 따른 산화 반응에 기인하며, 그 반응은 시간, 산소분압 및 pH에 의존함을 알 수 있다. 탁도를 제거하여 음용 가능한 수질을 확보하기 위해서는, 충분한 시간 동안 충분한 크기를 갖는 탱크 내에서의 다단계 저장 및 폭기를 거친 이후에 응집된 침전물에 대한 여과가 제안된다. 이때, 비용 절감 차원에서 상이한 입도 조건에서의 다단계 여과가 효과적일 것으로 생각된다. 한편, 개발 관정 내에서의 스케일링을 최소화하기 위해서는 심부 지하수로 산소가 풍부한 천층 지하수가 유입되는 과정을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 적정 채수량 범위 내에서의 지속적인 양수가 효과적일 것이다. 아울러, 산소가 풍부한 천층 지하수의 채수를 위한 별도의 관정 설치도 고려할 수 있을 것이다.

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