• 대한환경공학회지
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• 제32권11호
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• pp.1063-1068
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• 2010

본 연구는 유효한 분변오염의 지표 미생물로서 제안되고 있는 E.coli와, 병원성 바이러스에 대한 지표 미생물로 추천되는 $Q{\ss}$ 파지의 UV 및 UV/$H_2O_2$에 대한 내성을 비교하였다. 이 결과에 의거, 병원성 바이러스 관리를 위한 E.coli 규제의 유효성을 고찰하였다. 또한, 병원성 바이러스에 대한 대체 지표 미생물로써, $Q{\ss}$ 파지, T4 및 lambda 파지의 실제 하수 2차 처리 수중에서의 UV 불활성화를 비교하였다. 실험결과, $Q{\ss}$ 파지와 E.coli는 UV에 대해 거의 동등한 내성을 보였으나, UV/$H_2O_2$ 공정에 대해서는 E.coli보다 $Q{\ss}$ 파지가 더 높은 내성을 보였다. 이로부터, $Q{\ss}$ 파지가 모든 병원성 바이러스의 UV 또는 UV/$H_2O_2$에 대한 내성을 대표한다고 할 수는 없을지라도, 지표 미생물로써 E.coli의 불활성화 효과에만 의존하는 것은, 소독공정에 따라서는 바이러스류에 대해 충분한 소독효과를 얻지 못할 수도 있음을 알 수 있었다. 한편, T4 및 lambda 등 DNA 파지와 불활성화를 비교하였을 경우, $Q{\ss}$ 파지가 UV에 대해 더 낮은 내성을 보였다. 따라서, 불활성화에 대한 지표 바이러스로써 $Q{\ss}$ 파지의 이용은 낮은 UV 조사량의 도입에 의해 결과적으로 불충분한 소독효과를 초래할 수도 있을 것 같다. 이 결과는, 병원성 바이러스류에 대해 보다 충분한 불활성화를 달성하기 위해서는 RNA 파지인 $Q{\ss}$보다 T4 및 lambda 등 DNA 파지가 지표 바이러스로써 보다 유효할 수 있음을 보여준다.

• 생명과학회지
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• 제16권3호
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• pp.534-539
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• 2006

크립토스포리디움은 염소내성이 매우 강해 일반적인 표준정수처리공정의 소독으로는 제거가 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 오존 및 UV를 이용한 단위소독공정에서 DAPI/PI 및 in vitro excystation을 이용하여 크립토스포리디움 불활성화를 평가하였으며, 또한 오존을 이용한 고도산화처리 파일럿에서는 세포배양법을 이용하여 크립토스포리디움 불활성화를 평가하였다. 오존 소독연구는 50 mL 용량의 piston type batch reactor에서 용존오존을 자동적으로 측정해주는 flow injection analysis (FIA) 시스템을 이용하여 실험한 결과, 1 log 제거에 필요한 CT값은 $25^{\circ}C$에서 DAPI/PI 및 in vitro excystation에 의해 각각 약 1.8, 2.2 $mg/L{\cdot}min$으로 나타났으며, 2 log 제거에 필요한 CT값은 각각 약 3.2, 3.8 $mg/L{\cdot}min$으로 나타났다. 또한 $5^{\circ}C$에서 크립토스포리디움 1 log 제거에 필요한 CT값은 DAPI/PI 방법에 의해 약 9.1 $mg/L{\cdot}min$으로 나타났으며, 2 log제거에 필요한 CT값은 14.8 $mg/L{\cdot}min$로 나타나, 같은 소독효과를 나타내기 위해서 저온에서는 상온에서보다 요존 요구량이 약 $4{\sim}5$배 정도 증가하여야 함을 확인하였다. 40 L규모의 오존 반응조를 이용한 파일럿 실험에서는 정수처리공정상 모래여과를 거친 물에 살아있는 크립토스포리디움을 접종한 것을 시료로 하여 연속적으로 흐르게 한 다음, 오존량을 변화시키고 체류시간은 5분으로 고정하여 불활성화를 평가하였다. 실험결과, 8 $mg/L{\cdot}min$의 CT값에서 DAPI/PI 및 excystation과 같은 생사판별법을 이용하였을 경우에는 약 0.2 log정도의 불활성화를 나타내었으며, 세포감염시험법을 이용하였을 경우에는 약 1.2 log정도의 불활성화를 나타냈다. 오존에 의한 크립토스포리디움의 소독능 평가에 단위공정 및 파일럿 실험 모두 2가지 생사판별법(DAPI/PI와 excystation) 사이에는 큰 차이를 나타내지 않았으나, 생사판별법과 세포감염시험법 사이에는 현저한 차이를 나타내었는데, 이는 세포감염시험법으로 측정하는 sporozoite 및 merozoite로의 분화과정이 생사판별법이 근거한 세포벽의 구조와 기능 유지 보다 더 오존 소독에 더 민감함을 알 수 있었다. 파일럿 실험에서의 CT값이 piston batch reactor에서의 CT값 보다 낮게 나타난 것은 파일럿 실험에서 수작업으로 인한 용존 오존 측정이 정밀하지 못하여 IOD가 농도에 반영되지 않았고, 반응조 규모(50 mL vs 40 L) 및 형태(회분식 vs 연속식)의 차이에 기인하는 것으로 여겨진다. 한편, UV를 이용한 단위공정에서는 크립토스포리디움 1, 2 log 제거에 필요한 IT값은 $25^{\circ}C$에서 각각 DAPI/PI 방법에 의해 약 25, 50 $mWs/cm^2$로 나타났으며, $5^{\circ}C$에서의 크립토스포리디움 1, 2 log제거에 필요한 IT값은 약 40, 80 $mWs/cm^2$로 나타났다. 온도 $20^{\circ}C$ 감소 시 약 60% 정도의 IT값이 더 필요한데, 이것은 저온에서는 약한 자외선을 발산하는 저압저출력 UV 램프의 특성 때문인 것으로 사료되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권7호
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• pp.721-728
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• 2008

정수처리과정 중 염소처리로 발생되는 소독부산물(DBPs) 발생현황을 파악하고 저감방안을 제시하기 위해 대표적인 염소소독부산물인 트리할로메탄(THMs)의 공정별 발생현황을 조사하였다. 또한, 계절별 수질별 영향인자와의 상관관계를 분석하고, 공정에서 전 염소 다단투입을 통하여 THMs 생성현황을 파악하고, 원수 수질에 따라 THMs을 저감시킬 수 있는 최적의 운영방안을 고찰하고자 하였다. Y 정수센터는 취수장과 착수정간의 도수시간이 평균 10시간이 소요되어 취수장에서 전염소 처리 시 염소와 THMs 전구물질간의 충분한 반응시간을 제공함으로써, THMs 발생을 억제하는데 한계를 가지고 있다. 따라서, 도수관로상의 THMs 생성을 억제하고 염소 과잉투입을 방지하기 위하여 전염소를 취수장과 착수정에 동시에 투입하여 정수중 THMs 발생을 저감시키고자 하였다. 계절별 정수의 THMs 발생량은 저수온기(겨울철)에 0.015 mg/L 이하로 적게 생성되었고, 고수온기(여름철)에는 평균 0.021 mg/L 이상 생성되어 수온상승에 따라 증가하였다. 공정별 THMs 발생량은 전염소 처리 후 착수정 원수에서 평균 0.013 mg/L, 응집/침전/여과 공정에서 0.014 mg/L, 후염소 처리 후 정수에서 평균 0.016 mg/L로 정수처리공정 시 착수정원수에서 대부분의 THMs이 발생하였다. 정수처리 공정에서 트리할로메탄생성능(THMFP)은 응집 침전공정 후 42.7%가 제거되었고, 여과공정 후 약 50%가 제거되어 공정에서 TOC 제거율과 비슷한 추세를 보였다. 전염소 다단투입은 취수장과 착수정에 염소를 분할하여 주입함으로써 유기물질과 염소와의 접촉시간(T) 및 농도(C)를 감소시키고, 염소주입량을 최적화하여 도수관로에서 생성되는 THMs을 억제시키고 염소사용량을 저감시킬 수 있었다. 수온이 높은 하절기에 전염소 다단 투입을 실시한 결과, 정수에서 THMs 농도는 평균 0.013 mg/L이 생성되어 취수장 단독 전염소 처리 시기에 발생된 정수 THMs 농도 대비 약 50%를 저감시킬 수 있었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1994년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.36-37
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• 1994

시판되는 방향족 폴리아미드계 역삼투막은 우수한 투과특성과 염배제율을 보이고 있다. 하지만 이들 막들은 내염소서의 결핍으로 염소소독시 분해되는 성질이 있어 역삼투특성의 급격한 저하가 일어난다. 이로인해 원수 처리시 전처리 과정으로써 염소살균처리를 하고, RO모듈 입구의 직전에 환원제를 주입하여 잔류염소를 제거하게되므로 공정상의 유지관리가 용이하지 않게된다. 역삼투특성이 우수한 폴리아미드막의 내염소성을 향상시키기 위해 트리메조일클리드를 이요한 가교, 강직한 작용기의 도입 및 친수성기와 소수성기의 고밀도 집적등의 방법으로 개질 폴리아미드막을 제조하는 연구결과들이 보고되었다.

• 분석과학
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• 제19권4호
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• pp.290-300
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• 2006

세계적으로 음용수 공급을 위한 정수 공정에는 여러 가지 방법이 쓰이고 있다. 그 중 염소는 값이 싸고 비교적 사용하기 쉬우며 미생물 제거 효과가 좋아 가장 많이 사용되는 소독제이다. 그러나 소독과정 중에 독성을 가지는 소독부산물을 생성시키는 문제가 있다. 대표적인 소독부산물에는 트리할로메탄같은 휘발성 물질과 유기염소산같은 비휘발성 물질이 있고, 최근 새로이 3-chloro-4-dichloromethyl-5-hydroxy-2(5H)-furanone (MX)라는 물질이 대두되고 있다. MX는 음용수 중 총 변이원성의 20-50%에 해당하는 강력한 변이원성을 가지는 물질이다. 이에 WHO에서는 MX를 유해물질로 선정하였으나 분석적 어려움과 독성 자료의 부족으로 인해 아직 정확한 기준치가 설정되지는 않았다. MX는 음용수 중에 21.9-30.3 ng/L 수준의 미량이 존재하였으므로 좀 더 효율적인 분석방법이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 전처리 방법의 개선을 위해 액체-액체 추출방법과 고체상 추출방법을 사용하여 그 추출효율이 더 좋은, 고체상 추출방법을 채택하였다. 이미 여러 국가에서 MX의 분포를 조사한 바 있으나 국내에서는 MX의 분포 조사가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내의 각 정수장별 MX 함량과 수계별 MX 함량을 조사하여 국내의 MX 분포 실태를 파악하고자 하였다. MX의 생성패턴을 알고자 염소투입량, 정수장으로부터의 거리, 계절 수온 및 여러 수질조건에 따라 MX생성과의 상관관계를 확인해 본 결과 MX의 생성은 염소투입량과 계절, 수온의 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 MX의 최적 소독방법을 마련하기 위한 기초 연구로서 오존이나 입상활성탄(GAC)을 사용하는 고도처리수에서의 MX 함량을 측정하였다. 본 연구 결과 MX의 생성은 염소 투입량과 계절, 수온의 영향을 받는 것으로 나타났고, 오존 처리한 고도처리수에서의 MX 생성이 최소화되는 것을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제16권4호
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• pp.570-575
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• 2005

하수방류수 살균 소독에 이용되는 UV 램프를 기존의 전극용보다 효율을 높이고 수명이 긴 무 전극 UV 램프를 제작하고 그 성능을 알아보았다. 우선 활성물질을 변화시키면서 제조한 램프의 UV 강도 및 온도의 변화를 실험 하였다. 그 결과 활성물질이 Hg/In의 무게비 95/5로 만든 램프를 250 min간 운전한 결과 UV 강도 $300{\mu}W/cm^2$ 및 온도 $200{\sim}250^{\circ}C$로 가장 안정적인 결과를 나타내었다. 그러나 무전극 램프를 장시간 발광시켰을 경우 램프의 온도가 상승하기 때문에 이를 방지하기 위해 실제 하수처리공정에 적용할 수 있는 냉각이 가능한 이중관 형태로 제작하여 UV 강도와 온도 변화특성을 알아보았다. 또한 제작된 무전극 UV lamp를 하수 방류수의 살균 소독을 위하여 대장균(E-coli.)으로 실험한 결과에서도 99.9% 이상의 살균효율을 보였다.

• 상하수도학회지
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• 제21권4호
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• pp.395-407
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• 2007

Disinfection by-products(DBPs) are formed through the reaction between chlorine and natural organic matter(NOM) in water treatment. For reducing the formation of chlorinated DBPs in the drinking water treatment, there is a need to evaluate the behavior of NOM fractions and the occurrence of DBPs for each fraction. Among the six fractions of NOM, the removal of HPOA and HPIN got accomplished through coagulation and sedimentation processes. Advanced water treatment processes were found to be most significant to remove the HPOA and HPON. It was found that HPOA made the most THMFP level than any other fractions and HPIA and HPOA formed higher HAAFP. The fraction of NOM with MW less than 1k Da was 32.5~54.3% in intake raw water. Mostly the organic matter with MW more than 1k Da was removed through coagulation and sedimentation in the drinking water treatment processes. In case of advanced water treatment processes, the organic matter with MW 1k~100k Da decreased by means of ozone oxidation for high molecular weight substances. As the result low molecular organic matter increased. In the BAC and GAC processes, the organic matter with MW less than 100k Da decreased.

• 한국물환경학회지
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• 제21권6호
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• pp.676-681
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• 2005

This study was researched for disinfection by-products (DBPs) by preozonation, prechlorination and/or postchlorination. DBPs including trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (HAAs), halonitriles, and aldehydes were analyzed by the treatment steps of prechlorination, preozonation, sedimentation, filtration, and postchlorination comparatively. THMs were detected as $52.20{\mu}g/L$ after prechlorination and decreased during sedimentation and filtration process. The HAAs and aldehydes increased more during preozonaiton than prechlorination. However, chlorinated DBPs and aldehydes increased more by postchlorination. Chlorinated DBPs formed by preozonation increased 26% more than the chlorination process. If aldehydes were included in the total DBPs, DBPs increased up to 39% by preozonation. Preozonation could increase the removal efficiency of organic carbon during the coagulation and sedimentation processes. Ozonation might produce aldehydes that are not permitted for drinking water regulations. Also, DBPs were produced by preozonation than by chlorination. These results would bring a need for alternative disinfection studies to decrease DBPs.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.69-74
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• 2017

Sodium hypochlorite, used as water disinfectant, is generated by electrolysis of salt. Compared to chlorine gas disinfection, it is free from high-pressure gas regulation and does not generate toxic gas, so it is increasingly used as a safe disinfectant. Despite these advantages, the concentration of sodium hypochlorite decreases with temperature during long-term storage, and the amount of chlorate increases when a large amount is added, it has mainly been applied to small-scale waterworks. To solve this problem, high sodium hypochlorite generation was developed. In this study, the changes of concentration and chlorate of sodium hypochlorite with time has been studied. As a result of the test, it was found that the usable period of sodium hypochlorite produced at a certain temperature or less was increased from 1.5 days to 13 days. Overall, sodium hypochlorite can be applied even in large-scale waterworks, which makes operation more stable and also reduces the disinfection byproducts, thus it contributed greatly to securing water quality.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.916-927
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• 2010

일반적으로 정수처리 공정에서 염소에 의한 소독공정은 수인성 질병을 억제하고 상수도관망에서 미생물의 재성장을 억제하는 목적으로 사용되고 있다. 그러나 염소소독은 수중의 유기물과 반응하여 소독부산물(Disinfection By-products; DBPs) 과 같은 발암성 물질을 생성함으로 적절한 염소 주입이 필요하고 최근에는 관말지역에서의 잔류염소 확보를 위해 상수관로 나 배수지 등에서 재염소를 실시하는 경향이 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 정수장에서 최적의 염소주입과 재염소 주입량을 산정하기 위하여 미국 EPA에서 개발한 EPANET 2.0을 사용하여 최적 염소 주입량을 산정하고 그 효과를 모의하였다. 대상지역 상수관로에 대한 수질을 모의하기 위하여 bottle test를 통해 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출하였으며, syster-matic analysis method를 이용하여 관벽감소계수($k_{wall}$)를 도출하였다. 배ㆍ급수계통에서의 수질을 정확히 예측하고자 유량과 체류시간 등을 고려한 수리해석 모델을 기초로 하여 상수도관망에서의 잔류염소 농도를 예측하고 염소주입 농도에 따른 소독부산물(DBPs)인 트리할로메탄(Trihalomethanes; THMs)의 생성변화를 실험을 통해 확인하였다. 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출한 결과 온도가 높을수록 초기에 빠른 감소를 보였으며, $25^{\circ}C$의 경우 25시간이 지난 이후에는 절반이상이 감소하였다. 대상지역에 재염소 주입시설을 도입할 경우 최적 재염소 주입량을 산정하였으며, 관망도상에서 경제적으로 유리한 지점을 선정할 수 있었다.