• 대한환경공학회지
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• 제35권7호
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• pp.495-502
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• 2013

본 연구는 UF공정의 전처리로써 Al(III)계 응집제인 alum과 PACl을 사용한 응집공정 적용 시 두 응집제의 효율 비교 및 잔류 알루미늄 농도를 고려한 최적 운전 조건을 알아보기 위해 응집제 주입농도, 완속교반의 적용 그리고 해수 원수의 pH를 변화하여 UF막 flux 및 잔류 알루미늄 이온 농도를 조사했다. 그 결과 pH 8.0 조건에서 alum의 주입농도가 증가할수록 flux 또한 증가하였으며 완속교반은 UF막 flux를 오히려 감소시킨 것으로 조사된 반면 PACl의 경우 주입농도가 증가할수록 flux는 일부 감소하는 경향을 보였으며 alum과는 반대로 완속교반 적용시 flux 또한 증가하였다. 반면에 pH 6.5 조건에서 alum 주입량이 0.7 mg/L (as Al)일 때 UF막 flux의 효율이 가장 좋았고 잔류 알루미늄 농도는 0.05 mg/L (as Al) 이하로 측정되었다. PACl의 경우 UF막 flux 측면에서는 최적 조건은 pH 8.0, 주입농도 1.2 mg/L (as Al) 그리고 완속교반 시간을 적용하였을 때였으며 잔류 알루미늄 농도를 고려한 최적 주입조건은 pH 6.5 조건에서 주입농도를 1.2 mg/L (as Al)일 때로 조사되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권3호
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• pp.155-163
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• 2017

최근 막여과 공정은 입자상 물질뿐만 아니라 Giardia, cryptosporidium과 같은 병원성미생물이 효과적으로 제거됨에 따라 국내외 적용성이 확대되는 추세이다. 본 연구는 광주광역시 D정수장의 원수 침전상등수의 처리를 위해 $120m^3/d$ 처리규모의 Pilot Plant (2014. 1월부터 운영)와 $2,500m^3/d$ 처리규모의 실증실험시설(2015. 1월부터 운영)의 막여과 공정을 운영하면서 최적 운전조건과 한계여과속도를 찾고자 하였다. 정밀여과막의 Pilot-test에서 얻어진 운전모드는 유입 1.0분, 여과 36.5분, 공기역세 0.9분, 역세 1.0분, 배출 1.0분이었으며, 이를 적용하여 실증실험을 하였다. 한계여과속도(critical flux)는 Pilot 운전에서 Flux 20, 40, 56 및 62 LMH일 때의 시간의 변화에 따른 막간차압의 증가식을 기반으로 $50L/m^2-h$로 산정(TMP 0.5bar 이내)되었다. 화학세정은 1차로 산세정 2회, 2차로 알칼리 세정을 하여 95%의 회복율을 얻었다. 이러한 적정 조건으로 운전한 결과 처리수의 탁도는 봄 여름 가을 겨울 평균 각각 0.028, 0.024, 0.026 및 0.028 NTU, 연평균 탁도는 0.026 NTU로, 탁도 제거율은 98.4%로 나타났다. 광주광역시 D정수장의 원수 침전상등수를 1일 $2,500m^3$ 처리하는 실증실험시설 운영을 통해 부유고형물 및 콜로이드성 물질을 제거하는데 탁월한 처리성능을 확인하였고, 일반적인 모래여과공정을 대체할 수 있는 적정운영기술이 확보되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1637-1641
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• 2009

본 연구는 막공정을 이용하는 수처리기술에 있어서 최대 난점 중의 하나인 fouling 현상을 억제하기 위하여 여과방향의 반대방향에서 여과수를 지속적으로 분사하여 줌으로써 여과와 세정이 동시에 일어나는 동시세정방식을 평가하기 위한 것이다. 실험은 성균관대학교 환경플랜트 내에 pilot 실험지를 조성하여 실시하였으며, 실험원수는 오수처리방류수를 저류하는 연못수와 오수원수를 혼합하여 농도를 조절한 후에 저농도와 고농도 조건에서 실험을 실시하였다. 저농도 조건(SS 10$\sim$20 mg/L)에서는 연못의 HRT를 고려하여 일일 5시간 씩 8일간 가동하였고, 고농도 조건(SS 200 mg/L 이상)에서는 8시간씩 가동하였다. 저농도의 경우에는 가동기간 중 배수가 일어나지 않았고, 일일 운전 종료 후 유지관리를 위한 강제배수만 실시하였다. 고농도에서는 초기에 배수가 짧은 term으로 자주 일어났지만, 20분 이상의 비교적 긴 여과지속시간을 유지하였고 유입수 농도가 낮아지면서 배수타임이 점점 늘어나는 경향을 보였다. 이러한 결과는 동시세정방식에 의한 여과기술에 있어 유입수 농도가 fouling 발생빈도에 크게 영향을 미친다는 것을 의미하며, $5\;{\mu}m$의 미세막에서도 고농도 운전이 가능하다는 사실을 보여준다. 동시세정방식은 Rum Filter의 fouling을 억제하고 지속적인 운전을 가능하게 해주는 핵심기술이다. 세정 시 세정압력설정은 매우 중요한 운전인자 중 하나인데, 세정압력이 너무 클 경우에는 소요되는 동력이 많아져 효율적인 설계 및 운전에 장애요인이 될 수 있고, 너무 낮을 경우에는 세정이 제대로 되지 않고 여과막 내부와 외부의 압력차를 크게 가져와 배수타임이 빨라지는 결과를 초래한다. 따라서 적절한 세정압력을 파악하고 설정하기 위하여 세정압력을 변화시켜가면서 이에 따른 차압의 변화를 관측하여 보았다. 여과막의 공극과 세정압력에 변화를 주면서 실험을 한 결과, 세정압력이 커지면 여과막에 작용하는 부하가 약간 증가하는 것으로 나타났지만, 그 차이가 $0.02\;kg_f/cm^2$으로 나타나, $4.0\;kg_f/cm^2$ 이상의 세정압력에서 적용이 가능한 것으로 나타났다. 또한, 유입유량을 설정하기 위하여 $4.5\;kg_f/cm^2$의 세정압력을 유지한 상태로 유입유량을 점진적으로 증가시키면서 압력의 변화를 관측하였다. $5\;{\mu}m$에서는 180 LPM 및 200 LPM에서, $8\;{\mu}m$에서는 200 LPM에서 자체적으로 설정한 배수차압 상승분인 $0.1\;kg_f/cm^2$를 초과한 것으로 나타났고, $10\;{\mu}m$ 이상에서는 모두 200 LPM이상 처리해도 배수압력에 걸리지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 현재 본 시스템에 적용하고 있는 유입유량 기준치를 2배 이상 상회하는 결과로서 추가적인 실험을 통하여 기존 여과기술보다 여과지속시간이길고, 여과 flux가 높은 기술을 개발할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권12호
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• pp.1265-1273
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• 2006

용담댐 저수지에 대하여 목표수질 설정과 오염물질 부하량 추정 및 유량분석을 실시하여 수질의 변화과정을 모의함으로써 환경용량과 오염부하삭감량을 추정하였다. 목표수질은 상수원수 $1{\sim}2$등급, COD $1.0{\sim}3.0$ mg/L와 TP $0.01{\sim}0.03$ mg/L로 설정하고, 용담댐 저수지의 수질모형을 42개 소구획을 가진 WASP5로 구성하고, 보정하여 측정치와 계산치의 상관계수는 BOD 0.73, $PO_4-P$ 0.98이었다. 목표수질 COD 2.0 mg/L와 TP 0.02 mg/L에 대한 환경용량은 연구조건에 따라 BOD $131,880{\sim}4,694$ kg/일, TP $7,855{\sim}167$ kg/일이고, 각 경우의 오염부하 삭감률은 BOD $51{\sim}62%$, TP $47{\sim}67%$로 나타났다. 환경용량은 기존연구보다 작게 추정되었고 삭감부하율은 기존결과들의 중간에 해당하였다. 상수원수 $1{\sim}2$등급의 수질을 연중 달성할 오염부하 삭감률은 기존 연구조건에서 BOD $72{\sim}16%$, TP $78{\sim}36%$이고, 신규 연구조건에서 BOD $81{\sim}44%$, TP $84{\sim}52%$로 나타났다. 기존연구의 삭감량과 비교하면 BOD는 가장 적고 TP는 4개 중 2번째로 적었다. 목표삭감부하량의 소유역별 배분에서 TP는 취수탑 구획에 대한 근접도의 영향이 크게 나타났으나 COD는 별다른 차이가 없었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.61-68
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• 2013

본 연구에서는 지반보강재로서 폐타이어 사용에 따른 환경영향을 평가하기 위하여 실내실험 및 현장시험시공을 수행하였다. 실내실험을 통하여 폐타이어의 용출특성에 가장 큰 영향을 미치는 폐타이어의 입경과 배수조건을 변화시켜가며 유출수의 pH, 탁도, TOC, Zn 농도를 분석하였다. 또한, 현장시험시공을 통하여 폐타이어를 이용한 보강토 옹벽 시공 후 하부 집수정의 수질을 분석하였다. 입경에 따른 용출실험 결과 폐타이어 입경이 증가할수록 용출농도가 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 비표면적의 차이 때문으로 판단된다. 배수조건에 따른 용출실험 결과 배수조건인 경우 시간이 경과할수록 용출농도가 감소하여 주변 환경에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단되나, 비배수 조건인 경우 시간이 경과할수록 용출농도가 증가하는 현상을 발견할 수 있었다. 1년간의 현장모니터링 결과 폐타이어로 보강된 옹벽으로부터 발생되는 침출수는 전반적으로 용출농도가 높지 않은 것으로 나타났으며, 침출수 발생 초기에 농도가 증가하다가 이후 점점 감소하여 원수인 우수와 비슷해지는 경향을 나타내었다. 따라서 폐타이어를 지반보강재로 사용함에 따라 발생하는 환경적 영향은 무시할 수 있는 수준임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.94-94
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• 2022

본류와 지류가 만나는 하천 합류부에서 발생하는 복잡한 흐름 구조는 하상변동에 영향을 주며, 본류와 다른 특성을 보이는 지류의 유입은 수질과 수생태계에도 영향을 준다. 합류부는 하천 변화의 다양성을 보이기 때문에 하천 관리 측면에서 중요한 구간으로, 흐름 및 혼합 특성 이해가 중요하다. 합류부에서의 흐름 및 혼합은 본류와 지류의 유량비, 밀도차, 단차, 합류각, 하도형상 등의 영향으로 그 양상이 달라지며, 흐름장 및 두 수체에 의한 이송물질의 혼합이 이루어졌다고 간주하는 혼합거리는 지류가 본류에 미치는 영향 범위 분석을 위한 중요한 매개변수이다. 본 연구에서는 합류부 흐름에 미치는 주요 인자 중 유량비와 밀도차가 합류부 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하고, 조건의 변화에 따른 혼합거리를 예측해 보고자 한다. 본 연구의 대상 지역인 낙동강-황강 합류부는 다기능보와 댐의 운영에 따라 유입 유량 및 유량비가 조절되며, 여름철에는 황강의 수온이 낙동강보다 평균 4℃ 이상 낮으며, 9℃(지류 20℃; 본류 29℃) 이상의 수온차가 발생하기도 한다. 이 경우 밀도비는 0.998로 밀도류가 발생할 수 있는데, 밀도류가 발생할 경우 수표면과 저층이 분리되어 흐르기 때문에 동일 유량 조건에서도 혼합 양상은 달라진다. 밀도류가 발생하기 위해서는 수표면과 저층이 분리되는 성층이 발달해야 하는데, 이는 유속 또는 유량의 범위에 따라 성층의 발달 여부가 달라질 수 있다. 이러한 현장 조건을 반영한 수치해석을 통해 다양한 유량 조건(유량비)에서 밀도의 차이(수온차)가 합류부의 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 분석해 보고자 하며, 합류부에서 밀도차에 의한 흐름의 변화 조건을 무차원수(Richardson number, Densimetric Froude number 등)를 통해 정량화해보고자 한다. 이는 지류가 본류에 미치는 영향의 정도와 범위를 파악함으로써 하천 관리를 위한 관측망 및 현장 조사의 범위 선정의 기초자료 마련뿐 아니라 본류의 수온 변화가 발생할 수 있는 범위의 파악을 통해 수생태계에 미치는 영향 파악을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.233-241
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• 1993

도시 하수처리장에서 발생되는 반송수의 성상과 처리계통에서의 영향을 검토하기 위해 본 연구가 수행되었다. 각 단위 공정별 반송수의 유량과 분석자료를 이용하여 물질수지를 작성한 뒤 반송수의 특성을 결정하였으며 실험실 완전혼합 활성슬럿지 반응조를 현장 운전 조건과 유사한 방법으로 운전하여 반송수의 영향을 살펴보았다. 연구 결과 반송수의 유량은 유입원수량에 대해 1.2-1.8%로 적은 양이지만 높은 농도로 인하여 유기물과 영양소 부하량은 평균 부하시 20-30% 정도로 증가되고 있었으며 충격부하시는 40-70 %까지 증가되고 있었다. 혼합하수의 침전효율은 BOD 30%, SS 45%를 나타내고 있으나, 반송수에 의한 부하증가로 인해 BOD의 제거효율은 원수 기준시 10% 미만으로 떨어져 포기조에 큰 영향을 미치고 있었다. 즉, 반송수의 평균부하가 포기조에 유입되는 경우 반송수의 유입이 없는 경우에 비해 10%의 BOD 제거효율이 저하되었고 충격부하시는 80% 이상의 BOD 제거효율을 얻을 수 없었으며 50% 이하의 질산화율에 불과하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.503-510
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• 2006

강변여과는 원수를 강변의 대수층에 통과시켜 지층의 자체 정화능력을 이용하여 원수 중의 오염물질을 상당량 저감한 후 상수를 공급하는 방식이다. 본 연구에서는 지질정수를 추정하는 방법 중 하나인 역해석을 이용하여 강변여과 지역의 투수량계수를 추정하였다. 역해석이란 현장에서 직접 측정한 값과 프로그램을 통해 계산된 값의 차를 목적함수로 두고 이를 최소로 하도록 미지의 매개변수를 결정하는 것이다. 최적화 기법으로 BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)를 이용하였고, 정해석을 위해서는 지하수흐름을 2차원적으로 모의할 수 있는 MOC을 사용하여 역해석 프로그램을 개발하였다. 프로그램의 적용성을 검증하기 위해 실제 강변여과를 하고 있는 경남 창원시 대산면의 관측 지하수위를 이용하여 그 지역의 투수량계수를 추정하였다. 개발된 프로그램은 상이한 지하수위 조건에서의 역해석에서도 좋은 수렴성을 보였으며, 상용 역산모델과의 비교에서도 우월한 결과를 나타냈다.

• 수도
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• 제24권4호통권85호
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• pp.30-38
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• 1997

County는 비용과 부지소요는 최소화하면서도 증가하는 지역적 물수요에 부합되는 높은 유량에서 정수장의 성능을 최대화해야하는 필요성에 직면해있다. 개선사항을 찾아내기 위하여 시설물에 대한 상세한 성능평가가 행해졌다. 성능평가는 여과와 소독공정이 운전방식의 조정과 함께 추가시설의 건설에 의하여 개선될 수 있음을 나타내었다. Pilot test는 실험된 여러 가지 대안들 중에서 혼화, 응집, 이중 여과방식이 입자의 제거와 정수 수질에 가장 좋은 것임을 보여주었다. 소독에 대한 분석 결과는 소독방법을 교정하고 추가적인 염소접촉시간을 주는 것이 소독의 안전성을 확보함과 동시에 정수의 소독부산물 농도를 최소한으로 하고 강화되는 규제치와 부합할 수 있는 최선의 방법이 될 것이라는 것을 보이고 있다. Pilot test는 저수두 자동역세척여과지가 1차여과지(roughing filter)로서 효과적이라는 것을 보여주었다. 실험결과는 이중여과가 최종유출수의 탁도를 평균 0.1NTU이하로 감소시키며 입자의 제거율을 3 log로 증가시킴을 나타내고 있다. 정수공정 전반에서의 입자의 제거는 여러 개의 공정의 개별적 성과의 합이 아니므로 시설물들을 건설하기 전에 정수장 전체적으로 예상되는 개선정도를 수량화하기 위하여 Pilot 실험이 필요하였다. Pilot test중에 탁도보다는 입자측정이 유량, 응집제의 주입량, 및 여타 운전조건의 변화에 훨씬 민감함을 보여주었다. 이러한 점이 입자측정이 특히 저탁도 원수에서 처리공정의 성능을 나타내 주는 적절한 추가적 수질인자라는 결론을 보강하여 주었다. 물수요에 부합하기 위하여 Freedom District 정수장을 성공적으로 개선하는 데는 원수의 수질, 단위공정의 성능, 활용가능한 수리학적 수두, 현시설의 배치, 운전양태 등과 같은 기술적 사항에 대한 고려가 필요하였다. 비록 모든 사항들이 각각 일정정도의 영향을 가지고 있으나, 상기의 모든 것들이 수질에 영향을 미쳤으며 수질의 성공적인 개선은 정수장 운전의 모든 부분을 파악할 수 있는 상세한 성능평가를 통하여 가장 잘 달성될 수 있다.

• 환경기술인
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• 통권181호
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• pp.70-75
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• 2001

본 연구는 '99년 7월에 벤처형 중소기업 기술개발 지원사업으로 신규 계약된 과제로서 상수원수의 전처리 및 하수 2차 침전수의 재처리 공정에 활용될 생물 산화 여과지를 개발하는 것이다. 생물 산화 여과 system은 상수 원수의 전처리, 상수도의 고도정수 처리, 하수 및 폐수처리에 이용될 수 있는 것으로, 특히 물리적 여과기능과 포기 과정을 통한 산화 기능을 포함하는 생물학적 분해 및 자연정화처리환경을 유지하여 수질이 악화된 상수도의 전·후처리나 하.폐수의 3차 처리에 적용하기 위한 것이다. 생물 산화 여과 시스템은 여과지의 하부 장치에 균등한 공기(산소)공급시설을 하여 여과층에 연속적으로 공기를 공급하면서 여과를 함으로서 생물막 여과 및 산화 기능으로 유기물질, 철, 망간 등을 제거하고 공기의 부상력에 의하여 조류, 부유물질, 냄새 등을 동시에 제거하는 System이다. 현재 상수처리 공정으로서의 생물 산화 여과지 개발을 위해 Bench-scale과 semi-pilot plant를 거쳐 Y시 M취수장애 pilot plant를 설치하여 연구를 진행중에 있으며, 또한, G시 G하수처리장에 하수처리 공정에 관한 연구를 위해 pilot plant를 설치하고 하수 3차 처리와 저농도 하·폐수 처리를 중심으로 연구중에 있다. 아래의 연구 결과는 정수처리 공정 연구를 위한 Bench-scale plant실험을 통해 얻은 결과치이며 현재까지 진행된 연구는 주로 정수처리 공정 중심으로 이루어 졌으나 pilot plant에서는 정수 및 하수처리에서의 생물산화여과공정의 연구가 진행중이다. 현재 연구가 진행중이므로 각 인자별 최적운전조건 등은 계속적인 실험과 연구를 통해 찾아지겠으나 현재까지 수행된 연구자료를 기반으로 볼 때 생물산화 여과장치는 탁도, SS, VSS 등의 제거에 탁월한 효능을 보이고 있다. 수처리용 장치로서의 이러한 기본적인 기능 이외에 NPOC, DOC 제거에도 뛰어난 효능을 보이고 있으며 특히 정수처리 공정에서 문제시 되고 있는 동절기 암모니아성 질소제거 또한 큰 가능성을 보여주고 있다. 그 동안 외국기술에 전면 의존해 오던 생물 산화 여과방식의 국내개발은 비용 절감뿐만 아니라 국내 실정에 맞는 기술개발이라는 점에서 향후 그 적용 범위를 넓혀 갈 수 있을 것이다.