• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.321-333
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• 2019

LID 시설의 성능, 유지관리 빈도 및 수명에 가장 큰 영향을 미치는 1차적인 인자는 여재의 형태 및 구성(깊이 및 profile)일 것이다. 여재 스펙에 관련된 규정 및 정보를 제공하는 지침이 있으며 여재의 효과를 입증하려는 수많은 연구가 진행되고 있다. 일부의 연구결과는 서로 유사하거나 일관성이 있으나 일부는 전혀 다른 결론에 도달하고 있으며 매우 적은 연구가 여재의 형태 및 조성이 성능에 미치는 영향에 초점을 맞추고 있는 실정이다. 이와 같은 상황은 오히려 여재의 선정이나 설계하는데 불확실성과 혼란을 유발하고 있다. 이와 같은 관점에서 본 논문에서는 다양한 문헌과 실험실 및 현장 경험을 토대로 여재 스펙 및 구성을 종합적으로 분석하여 제시하였다. 먼저 LID 시스템을 침투 및 비침투 구조, 그리고 식생형 및 비식생형으로 분류하였다. 분류에 따르면 일반적인 여재 Profile을 여재층의 구성, 재료 및 깊이에 따라 고찰하였다. 또한 여재특성이 수리 및 수문학적 기능뿐 만 아니라 오염물질의 저감에 미치는 영향을 비교 분석하여 제시하였다. 유기물질의 침출로 인한 막힘, 여제 세척, 시공 중의 취급 등 기타 고려사항에 대해 간략하게 서술하였다. 본 고찰의 목표는 LID 시설을 설계할 때 적절한 여재를 선정하는데 일조하기 위함이며 또는 장래에 필요한 여재연구방향을 제시하는데 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.515-515
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• 2017

하천에서 취수원을 개발하는데 있어 지층의 구성으로 물리, 화학적 여과, 흡착 등을 통해 자연 정화되는 간접 취수 방식이 활발히 도입되고 있다. 양질의 취수원을 공급할 수 있는 간접 취수 방식은 수량 확보 측면에서의 불확실성과 유지관리상의 어려움 때문에 많은 시행착오가 발생된다. 이와 같은 단점을 개선하기 위해 하상을 개착하여 불균질한 대수층을 치환하고 스크린을 통해 간접 취수원을 개발하는 하상여과 방식이 도입되고 있다. 대수층을 치환하여 여재를 구성함에 있어 오염물질 및 탁도의 저감 효율을 극대화하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 개착식 하상여과에서 치환하는 여재의 구성에 따른 탁도의 저감 효율을 분석하기 위해 축소 모형실험으로 구성하였다. 각각의 여재의 구성에 대해서는 상수도 시설기준을 통해 축소된 입경의 매질로 구성하였다. 실험실 규모의 모형 수조($1500mm{\times}500mm{\times}1700mm$)를 구성하고 하부에는 내경 80mm이고 길이 1300mm인 기능성 스크린이 부착된 취수관을 설치하였다. 모형 수조에서 여재의 두께는 총 1000mm로 구성하였고, 각각의 층에 대해서는 250mm로 하여 4개의 층을 구성할 수 있도록 하였다. 치환하는 여재의 매질에는 자갈, 왕사, 중사, 화산석을 사용하였고, 각각의 입경은 5-10mm, 2-5mm, 1-2mm, 2-5mm이고, 탁도를 유발하는 물질로는 입경이 $20{\mu}m$인 황토를 사용하였다. 단일매질 구성을 통해 각각의 여재 종류에 따른 탁도 저감 효과에 대해서 분석하였고, 세 가지의 혼합매질 구성을 통해 치환층 여재의 배치에 따른 탁도 저감 효과를 분석하였고, 각각의 구성은 중사-왕사-자갈-화산석, 화산석-중사-왕사-자갈, 중사-왕사-화산석-자갈로 하였다. 주입수는 30-50NTU를 유지하였으며 유출수의 탁도를 통해 저감 효율을 분석하였다. 분석된 결과를 통해 개착식 하상여과 방식의 여재 구성에 대해서 탁도 저감에 효율을 극대화할 수 있을 것으로 보여진다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.31-35
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• 2001

여과지속시간에 영향을 미지는 여과지의 유효경과 규조류 크기 사이의 관계를 기 보고된 데이터와 몇몇 정수장의 실 운영 데이터를 이용하여 평가하였다. 단일여재를 사용하는 정수장의 경우에 여과지속시간이 15시간 이하일 확률이 10~60%, 이중여재를 사용하는 정수장의 경우, 여과지속시간이 30시간 이하일 확률이 10~20%로 나타났다. 여과 폐색 발생 기간중 Synedra의 점유율은 64~92%인 것으로 나타났다. 이중여재의 유효경은 0.71~1.40mm이고 균등계수는 125~167이었다. 단일여재의 유효경은 0.52~0.65mm이고 균등계수는 0.25~1.40이었다. 계산된 이중여재의 침투깊이는 2.58~15.4cm이었으며, 단일여재의 경우에는 1.29~2.17cm이었다. 그리고 평균 여과지속시간은 이중여재가 40.1~83.3 시간, 단일여재가 13.9~34.9 시간으로 나타났다. 단일여재에서 Synedra의 수가 400cells/ml을 초과하면 여과지속시간은 5시간 이하로 나타났으며, 이중여재의 경우에는 70시간 이상으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제45권1호
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• pp.102-109
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• 2012

본 연구는 자연수와 인공조류 배양수(BG-11 medium) 등 두 가지 부영양 실험수를 이용하여 네 가지의 여재(스펀지, 화산석, 활성탄, 수산화마그네슘)의 단독 및 혼합여재 적용에 따른 조류 및 인 제거효과를 조사하였다. 혼합여재는 컬럼 여과장치에 각각의 여재를 충진후, 스펀지, 화산석, 활성탄, 수산화마그네슘의 순서로 연결하여 단독으로 여과할 때와 서로 비교하였다. 또한 여재로 사용한 수산화마그네슘의 첨가량 및 입자크기를 조절하여 인 제거효과를 비교하였다. 수산화마그네슘은 두 가지 입경(2 mm 이상 및 이하) 모두에서 높은 인 제거효과를 보였으며, 반응시간 및 첨가량 증가에 따라 인 제거효과가 증가하였다. 단독여재의 적용 결과, 4가지 여재 중 활성탄은 조류 및 인 제거에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 또한 활성탄을 이용한 단독여재와 비교하여 혼합여재를 통해 가장 높은 인 제거효율을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 혼합여재의 경우에는 제거효율이 높았던 활성탄과 수산화마그네슘 등의 조합 적용이 상승작용을 나타낸 것으로 사료된다.

• 미생물학회지
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• 제34권4호
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• pp.200-206
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• 1998

암모니아와 아민류가 주된 악취원인 실가동 분뇨처리장의 악취가스를 생물탈취탑에서 처리하기위한 연구의 일환으로 다양한 비율의 소나무 껍질, 분변토, 퇴비로 구성된 생물여재를 적용하는 탈취탑 여재내의 세균 분포 및 특성을 조사하였다. 153일간 사용한 탈취탑내 여재(이하 사용후)와 악취처리에 사용하지 않은(이하 사용전) 여재 각각을 대상으로 하였다. 그 결과 사용전 여재는 질산화한천 배지, 황산화한천 배지, 표준한천 배지 상에서 g당 $10^7{\sim}10^8$ 수준의 세균이 존재하였고 사용후 여재 역시 $10^5{\sim}10^7$에 이르는 다량의 세균이 존재하였다. 또한 질산화한천 배지에서 사용전 여재와 사용후 여재 모두 큰 차이 없이 간균과 구균이 존재하였다. 종속영양 세균 총 45주를 분리하여 동정한 결과 Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, Alcaligenes속 등이 분리되었으며, 그 중 21주는 질산화한천 배지 상에서 집락을 형성한 것을 표준한천 배지에서 재 분리하여 동정하였는데 표준한천 배지 상에서 직접 분리한 분리주보다 Alcaligenes가 특징적으로 많이 분리되었다. Alcaligenes는 사용후 여재에서 높은 비중으로 검출되었고, 처리가 우수한 분변토 혼합여재에서의 검출비중이 소나무껍질여재보다 높아 생물탈취처리의 기여도가 높은 것으로 사료되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.31-41
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• 2016

강우유출수 비점오염 침투처리시설에 사용되는 모래와 제올라이트 필터에서 여재 파쇄가 침투에 미치는 영향을 분석하였다. 여재 파쇄의 원인으로 다짐에너지와 침투력의 영향을 검토하였다. 여재 파쇄가 침투에 미치는 영향을 조사하기 위해 비다짐 및 다짐 침투층에 대한 일차원 컬럼 침투시험을 수행하였다. 시험결과로부터 다음 결론을 얻었다. 1) 침투력에 의한 여재 파쇄량은 상대적으로 적은 것으로 분석되었다. 2) 다짐여재와 비교하여 비다짐여재는 파쇄량이 적고 침투에 따른 투수성 변화도 작다. 3) 부유오염물을 함유하지 않는 침투수가 침투하는 경우에도 파쇄된 여재의 재배열, 재이동이 원인으로 추정되는 투수성 감소가 발생하였다. 4) 여재 파쇄의 영향만을 고려한다면 필터 재료로서 모래의 적용성이 제올라이트 보다 양호함을 확인했다.

• 한국환경농학회지
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• 제22권1호
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• pp.26-35
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• 2003

농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수를 환경친화적이고 높은 하수처리효율을 유지하면서 하수처리장의 장기간 사용을 위한 최적의 여재를 선정하기 위하여 자연정화공법을 이용한 소형하수처리장치를 호기성조 및 혐기성조로 구분하여 시공한 다음, 하수처리량 및 여재 입경별 수처리 효율을 조사하였고, 호기성조와 혐기성조에서 여재 입경별 하수의 투수속도를 조사한 결과는 다음과 같다. 호기성조 처리수 및 방류수중의 pH 및 EC는 여재입경에 따라서 별 차이가 없었고, 용존산소는 호기성조를 통과한 호기성조 처리수의 용존산소는 큰 폭으로 증가하였으나 혐기성조를 통과한 방류수의 용존산소는 호기성조 처리수에 비해 약간 감소하여 여재입경 및 하수처리량에 따라서 별 차이가 없이 약 $2.4{\sim}5.1\;mg/L$정도이었다. BOD, COD 및 탁도 처리율은 여재 대($4{\sim}10\;mm$)를 사용했을 경우에도 호기성조 처리 수에서 BOD 처리율은 약 91%이상 COD 처리율은 73%이상, 탁도 처리율은 83%이상이었으며, 이들 처리율은 여재입경이 작을수록 증가하였고, 모든 조건에서 방류수중의 BOD 처리율은 98%이상, COD 처리율은 91%이상, 탁도 처리율은 98%이상이었다. 여재입경별 총 질소 및 총 인 처리율은 여재입경이 작을수록 약간 증가하였고, 모든 조건에서 방류수중의 총 질소 처리율은 약 $45{\sim}59%$, 총 인 처리율은 약 $80{\sim}96%$ 정도이었다. 하수 처리율 및 투수속도를 고려해 볼 때 하수처리장 호기성조의 최적입경은 $2{\sim}4\;mm$정도, 혐기성조의 최적입경은 $0.1{\sim}4\;mm$정도가 적절한 것으로 사료되었다. 따라서 이러한 조건을 자연정화공법을 이용한 하수처리장에 적용하면 높은 하수처리효율을 유지하면서 하수처리장의 공극폐쇄현상이 일어나지 않아 장기간 운전할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.194-200
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• 2016

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 도시열섬효과, 비점오염물질 유출 등의 다양한 문제를 유발한다. 이러한 환경적 영향을 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID 기술의 주요 기작은 토양, 여재, 미생물과 식물 상호간의 수문학적 및 환경학적 기능이 포함되며, 이 중에서 여재는 LID 시설에서의 토양 내 투수율과 저류율 확보에 있어 중요한 구성요소이다. 따라서 본 연구는 LID 시설에 다양하게 활용되고 있는 제올라이트(Zeolite), 우드칩(Woodchip), 바텀애쉬(Bottom ash), 바이오세라믹(Bioceramic) 등의 여재를 단층 또는 복층으로 구성하여 강우유출수내 오염물질 저감 효율을 평가하기 위하여 수행되었다. 실험에 사용된 모든 여재는 강우유출수에 포함된 입자상 물질과 중금속을 60% 이상 제거하는 것으로 나타났으며 여재층을 복층구조로 배치할 경우에 여재 입자간의 다양한 크기의 공극과 여재 내의 미세공극(micro-pores)을 충분히 확보할 수 있기에 입자상물질 및 중금속 저감에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 유입수 내의 효과적인 중금속의 저감을 위해서는 중금속의 입자 및 용존성 함량비율에 따른 여재의 선정과 배치가 중요한 인자로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1817-1821
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• 2009

최근 전자제품 사용의 증가로 인해 버려지는 전자제품의 양도 함께 증가하고 있으며 이렇게 늘어난 전자폐기물이 부적절한 방식으로 처리될 경우 우리에게 악영향을 미치는 위험물질이 될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 전자폐기물 중 하나인 폐 LCD 유리를 이용한 수질정화용 여재를 이용하여 전자폐기물에 의한 오염을 줄이고, 동시에 강우시 표면 유출로 인하여 발생되는 비점오염을 제어하고자 하였다. 본 연구에서 이용한 수처리 여재는 기존 수처리 여재의 단점을 보완하는 대체 여재 개발이라는 목적에 적합할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 발포기술이 적용된 폐 LCD 유리 여재의 비점오염에 의한 수질정화능력평가를 하기 위해 실험 장치를 구성하여 실험하였다. 반응조는 직경 0.10 m, 높이 0.75 m 크기(총용량= 5.89 $\ell$)로 두께 10mm의 투명 아크릴판으로 3조를 제작하였다. 유입수는 미량 펌프를 이용하여 유입하였다. 각 반응조의 체류시간에 의한 수질정화능력을 평가하였다. 연구 결과, 오염물질에 대한 제거효율 범위는 SS $64.1%\sim88.2%$, BOD $29.8\sim52.4%$, COD $56.8\sim66.1%$, T-N $39.4\sim\;52.3%$, T-P $14.1\sim36.8%$로 나타났다. 체류시간이 가장 길었던 반응조의 경우, 대부분의 측정항목에서 높은 처리 효율을 볼 수 있었다. 초기에 처리 효율이 낮은 것은 미생물이 부착되지 않았기 때문이라고 판단되며, 실험의 중반과 후반에서 미생물이 부착이 되는 시점부터 높은 처리효율을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.441-444
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• 2016

본 연구에서는 유입수의 유입 방향을 달리 하였을 때 각 여재의 처리효율 차이점을 조사하고자 하였다. 실험재료는 제올라이트, 화산석, 발포 세라믹, 폴리에틸렌(Poly Ethylene) 4종의 여재이며 총 용적 31 L의 아크릴반응조에 각각의 여재를 충진하였고 각각 상향류 및 하향류의 흐름 방식을 적용하여 2차에 걸쳐 여과실험을 진행하였다. 제거효율은 유입수 대비 유출수의 농도 변화를 통하여 관찰하였고, 수질 측정은 SS, COD, T-N, T-P 네 항목으로 수질공정시험법에 의거하여 분석하였다. 실험 결과 제올라이트는 SS, COD, T-N항목에서 상향류를 적용한 여과에서 제거효율이 높은 경향을 보였다. 특히 T-N항목의 경우 상향류 조건에서 49.2%, 하향류 조건에서 34.4%의 제거효율을 나타내 흐름조건별 제거효율에 가장 큰 격차를 보였다. 화산석의 경우 SS, COD, T-N항목은 흐름방식에 따른 제거효율에 주목할 만한 차이를 드러내지 않았으나 예외적으로 T-P항목만 상향류 조건에서 24.2%, 하향류 조건에서 15.9%의 제거효율을 나타냄으로써 상향류 조건에서 8.3% 높은 제거효율을 얻었다. 발포 세라믹 여재는 하향류를 적용한 여과에서 제거효율이 우세한 경향을 보였으며 특히 COD 항목의 경우 상향류 조건에서보다 하향류 조건에서 제거효율이 7.5% 향상된 결과를 얻었다. 폴리에틸렌 여재는 전반적으로 유입 조건에 따른 경향성을 나타내지 않았으나 예외적으로 SS항목의 경우 하향류 조건에서보다 상향류 조건을 적용한 여과에서 7.9% 높은 제거효율을 얻었다.