• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.197-197
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• 2017

본 연구에서는 입자성 오염물질을 다량 함유하고 있는 초기강우 유출수를 처리하기 위한 수처리 시설로 고속복합응집장치를 개발하였다. 고속응집복합장치의 요소기술은 마이크로 버블, 급속교반장치(인라인믹서), 전기촉매를 이용한 부상촉진장치, 볼텍스 흐름 등으로 구성되며, 기술 원리는 응집제에 의해 오염물질을 응결, 응집, 부상시켜 스컴을 제거하는 일반 응집 원리와 유사하다. 본 기술의 특징은 교반, 혼화조, 응집제를 1개의 조에 컴팩트하게 구성하여 체류시간을 10분 이내로 단축하였고, 볼텍스(voltex) 흐름을 이용한 선회류와 루버홀 형태의 스크린을 적용하여 응집효과를 극대화하였으며, 플럭에 의한 막힘이 없이 스크리닝이 이루어질 수 있도록 하였다. 또한, 부상촉진장치(전기유도)를 이용해 응집 플럭의 부상효과를 상승시켰고, 감속기와 일체화된 내통스크린이 선회류와 반대 방향으로 회전하면서 볼텍스 흐름의 가속효과에 의한 스크린 폐색 방지 및 응집부상 효율을 향상시킬 수 있도록 설계하였다. 부상슬러지는 별도의 플럭 제거 설비 없이 스크린 내통 회전에 이용되는 감속기에 부착된 스컴 제거기에 의해 동시 제거가 가능하며, 응집부상 처리수는 장치 가장 바깥 외곽에 충진된 필터층에서 최종 여과되어 방류되도록 구성함으로서 모든 처리공정이 단일 장치 내에서 이루어지도록 구성하였다. 본 고속복합응집장치는 전체 규격 ￠ $1000{\times}2,000mmH$의 시제품이 제작되어 현재 시흥소재 매화저수지에서 성능평가를 실시하고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권9호
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• pp.482-496
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• 2016

하천과 호수의 부영양화로 인하여 남조류가 대량으로 증식하게 되면 고유의 생물독소로 인한 위해뿐만 아니라 정수처리 과정에서 경제적 손실을 야기할 가능성이 있다. 현재 상용화되어있는 천연조류제거제인 M사의 W.H. 응집제(이하 W.H.)는 참나무 유래 성분의 살조 및 타감작용을 이용한 응집.부상공정을 통하여 조류를 사전에 제거함으로써 정수공정에 미치는 영향을 효과적으로 저감할 수 있다. 그러나, W.H.를 활용한 응집 부상공정은 정수처리의 전처리공정으로 적용된 사례가 없기 때문에 최적주입농도의 결정기법에 대한 보고 또한 전무한 실정이다. 본 연구에서는 (1) 한강에서 채취한 복합 조류와 (2) 남조류를 선택적으로 대량 배양하여 광조건 하에서 W.H. 투여량 및 조류농도 등의 여러 조건을 변화시키면서 Jar-test를 시행하여 응집 부상공정에서의 조류의 제거기작을 검토하였다. Jar-test 결과를 바탕으로 IBM-SPSS를 활용한 다중회귀분석을 실시하여 최적 W.H. 주입농도를 결정하기 위한 Chl-a 농도와 탁도를 변수로 하는 두 가지 선형식을 도출하였다. 또한 유입수질의 변동에 따라 W.H. 주입농도를 신속하게 결정하고 자동화할 수 있는 자동제어 로직의 프로토타입(Prototype)을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.1-1
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• 2017

녹조현상은 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 부유성의 조류(식물 플랑크톤)가 대량 증식하여 수면에 집적하게 되고 물의 색을 현저하게 녹색으로 변화시킴으로써 발생된다. 최근에는 이러한 녹조 현상이 광역화, 독성화, 장기화의 특성을 띠며 빈번히 발생되고 있다. 녹조현상은 독소를 발생시키는 남조류에 의해 수생식물에 악영향을 주는 것으로 알려져 있다. 예를 들면 독소에 의한 가축에의 영향, 생태계 파괴로 인한 생태학적인 문제, 산소결핍으로 인한 물고기 및 각종 수중생물 폐사 등의 심각한 문제를 야기한다. 또한 조류는 식수에서 맛과 냄새를 유발할 뿐 아니라 Microcystin-LR과 같은 유해한 독소를 배출하여 공중 보건을 위협한다. 이에 식수원으로 사용되는 하천의 조류 번식에 따른 대응방안 마련이 절실히 요구된다. 유입되는 조류로 부터의 정수처리 설비의 처리 부하를 줄이기 위해서는 취수시스템과 연계한 고속 전처리 조류 제거 시스템을 개발이 필요하다. 기존의 전기응집부상공정(Electro-Coagulation and Flotation, ECF)은 화학 약품(응집제) 투여량이 적은 이점이 있지만 비교적 긴 전기 분해 시간이 필요하여 기존 정수처리 시스템과 연계성에 있어 한계가 있다. 이에 본 연구는 전기 분해 시간을 줄여 유입된 조류를 수 초 내에 응집하여 1분 이내에 조류를 분리하는 초고속 조류 전처리 기술을 개발하였다. 개발된 기술의 현장적용 및 실험 결과, 응집과정이 없이도 Chlo-a는 약 45 %의 제거 효율을 나타났다. 또한 응집제의 투입 및 전극에 의한 부상시스템에 의해 Chlo-a가 약 80 %로 제거되는 것으로 나타나 빈번하게 발생되는 조류로부터 안정적인 물 공급을 위한 전처리 공정으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권2호
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• pp.279-289
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• 2000

본 연구에서는 정수공정에서 응집제 종류와 고액분리방법이 조류제거에 미치는 영향을 조사하였다. 따라서, 원수의 특성을 탁도, $KMnO_4$ 소비량, UV-254, chlorophyll-a 등으로 파악하고 이들 수질인자간의 상관관계를 분석하였다. 또한 시판중인 Alum계열 응집제(Alum, PAC, PACS)가 조류제거에 미치는 영향을 실험실 쟈테스트를 이용하여 탁도 및 유기물제거, pH 저하특성 및 알카리도 소모특성 및 개체수 제거율 등으로 연구하였다. 상관관계 분석에 의하면 유기물항목인 UV-254, $KMnO_4$ 소비량, chlorophyll-a와 탁도의 상관계수는 각각 0.775, 0.674 및 0.623으로 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다. 조류발생시 응집제 종류별 응집침전에서 유기물 제거특성은 조류의 농도가 적을 경우에는 유사한 효율을 보였으나 조류농도 증가에 의한 높은 유기물 농도($KMnO_4$ 소비량 20mg/l 이상)와 높은 탁도(100NTU 이상)에서는 PAC, PACS와 같은 무기고분자 응집제가 Alum보다 제거효율이 우수하였다. 조류번성시 응집공정을 거친 후 침전과 부상공정의 비교실험에서 부상분리공정을 사용할 경우 Alum이 모든 분석항목에서 고분자 응집제인 PAC, PACS보다 우수하였으며, 95% 이상의 제거율을 나타내었다. 반면에 PAC와 PACS의 경우는 침전공정이 부상공정보다 효율이 높았으며, $KMnO_4$ 소비량의 경우 부상법 제거율의 2배 이상 효율을 보여주었다. 따라서 조류제거를 향상시키기 위해서는 Alum을 사용할 경우 부상분리, PAC, PACS를 사용할 경우 침전공정이 바람직한 것으로 나타났다. 대상원수에서는 남조식물문의 Microcystic와 녹조식물문의 pediastrum simplex 등 두 가지의 속이 다수 속으로 출현하였으며, Alum, PAC, PACS의 투입후 침전실험에서 27%, 45%, 22%의 조류개체수의 제거율을 보였으나, 용존공기부상법(DAF)을 적용한 경우에는 모든 응집제에서 동, 식물플랑크톤 모두가 100%에 가까운 제거율을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권1호
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• pp.42-48
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• 2012

본 연구에서는 미세기포 액막화 부상조를 이용하여 인 제거에 관한 연구를 실시하였다. 미세기포 액막화 부상조는 기체용해탱크를 이용하여 부상 전 기 액을 충분히 용해시킨 후 일정한 저 압력으로 동일한 미세기포를 생성하도록 하는 방법을 사용하였다. $A_2O$ 공정과 m-$O_3$(미세기포 생성장치와 오존용해탱크가 결합된 공정)복합공정을 거친 2차 유출수를 인 제거 공정의 유입수로 사용하였으며, 원수의 T-P 농도가 2.89 mg/L일 때, 8%의 Alum을 30 mg/L의 농도로 주입하였을 경우 T-P 제거율이 94%를 나타내었고, T-P의 방류수수질기준인 0.2 mg/L 이하를 만족시키는 것으로 조사되었으며, 계절에 따른 수온 변화는 T-P 제거 특성에 영향을 주지 않았다. SS의 유입농도가 1.0 mg/L 이상일 시 SS가 응집공정 내의 seed 역할을 하여 평균 T-P의 제거율이 97% 이상 되는 것으로 조사되었고, 부상스컴을 50% 반송할 경우, 부상스컴 내에 포함되어 있는 응집제 성분 Al이 주입되는 응집제의 역할을 보조하여 오염물질의 응집효율을 극대화 시키는 것으로 조사되었다. 이러한 조건에서 T-P의 방류수 수질기준 0.2 mg/L 이하를 만족하는 0.18 mg/L의 농도를 나타내는 것으로 조사되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.591-591
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• 2016

최근에는 재이용을 위한 하 폐수의 처리 공정에 막을 이용한 기술적용이 증가되고 있는 추세이다(현 등, 2005). 막(membrane)을 이용한 수처리 공정은 원수에 상관없이 고도처리가 가능하며, 재이용수 이용 용도에 따른 수질제어가 가능할 뿐만 아니라 운용의 편리성 때문에 많은 각광을 받고 있다(박 등, 2004). 본 연구에서는 하수처리에 이용되는 분리막의 성능을 극대화하고, 분리막의 오염부하를 줄여주기 위하여 분리막 직전 전처리 시설로 부상방식의 고액분리장치를 개발하였다. 초고속 고액분리시스템은 기존의 응집부상공정을 응용한 기술로서 유기물의 응집시간을 최대 10초~2분 이내로 줄이는 기술을 바탕으로 타워형 모듈 형태로 개발하였다. 초고속 고액분리시스템과 분리막을 연계한 재이용수 수처리시스템의 성능 평가 및 현장적용을 위해 제주도 서부 하수 처리장에 일 $3,000m^3$ 규모의 Test-bed를 구축하였다. 구축된 하수재이용시스템의 처리 공정도는 "유입${\rightarrow}$고액분리시스템${\rightarrow}$분리막(UF, RO)${\rightarrow}$농경지 공급"으로 구성되어 있다. 먼저 하수처리장 방류수를 1차 유입조에 압송하면 전처리시설인 고액분리시스템을 통해 SS 등 입자성 물질이 처리되고, 다음 공정인 2차 처리공정(UF/RO)을 통과한 처리수는 인근지역의 농업용수로 공급되고 있다. 고액분리시스템은 ZT(Zeta Potential Tower) 모듈에서 유입수에 함유되어 있는 부유물질(SS), 유기물(질소, 인)을 응집제와 순간 반응시켜 응결, 응집, 부상방식으로 제거하는 공정이다. 고속 고액분리장치는 분리막 공정과 융 복합하여 다양한 유입수 성상에 따른 수처리를 가능하게 하여 재이용수 수질 향상뿐만 아니라 안정된 수자원 확보 측면에서 긍정적인 기술로 평가되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.491-493
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• 2012

우리나라는 농업용수, 생활용수 등의 목적으로 여러 개의 호소 등을 설치하여 운영 중에 있다. 하지만 몇몇 호소들은 인구증가 및 산업발달로 인하여 매년 오염도가 증가하는 것으로 알려져 있으며, 특히 부영양화 현상으로 인하여 남조류가 과다번식 할 경우 호소 수질 및 수생태계에 악영향은 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서 호소의 부영양화 현상을 제어하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 부영양화 현상을 발생시킬 수 있는 여러 제한인자 중 인(P)에 대한 관심이 많아지고 있는 실정이다. 부상분리의 일종인 DAF는 침전공정의 대안으로서 25년 전부터 유럽과 미국을 중심으로 정수 및 하수처리 공정에서 이용되어 왔다. 가압부상공법에서 발생되는 기포의 크기는 $50{\sim}100{\mu}m$ 정도로 부상물질인 스컴이 파괴될 가능성이 낮고 기포의 크기가 작아 공기의 용해효율이 높으며 대전작용, 물리적 흡착효과 등의 특징을 가진다고 알려져 있다. 또한 공기와 물 뿐만 아니라 Al 성분의 응집제인 PAC를 이용하여 버블을 발생시킬 경우 인의 제거 효율이 크다고 알려져 있다. 가압부상공법의 경우 응집 침전 공정과는 달리 발생되는 처리과정에서 발생되는 부산물을 외부로 유출 시킬 수 있기 때문에 호소 수질정화에 이용될 수 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 저수지의 형태와 유사한 반응조를 설계하여 DAF를 주입하는 실내실험을 진행하였으며, 이를 통해 호소수질 정화를 위한 DAF의 타당성에 대해 평가하기 위해 이루어졌다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2019년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.133-133
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• 2019

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2016년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.127-127
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• 2016

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.474-474
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• 2022

미세플라스틱이 물 환경으로 배출되는 주요 경로로는 하수처리장 방류수와 강우유출수가 있다. 하수처리장 및 유역에서 배출된 미세플라스틱은 하천과 하구역을 거쳐 해양과 같은 대규모 수역으로 이동하는데, 이 과정에서 해양뿐만 아니라 담수호, 저수지 등과 같은 공공수역에도 미세플라스틱이 지속적으로 축적되고 있다. 특히 강우유출수에 포함된 미세플라스틱은 적절한 처리 과정 없이 하천으로 유입되는 경우가 많아 공공수역 내 미세플라스틱 저감 기술의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 미세플라스틱 관련 기존 연구는 미세플라스틱의 분포 등 현황에 대한 모니터링 및 환경위해성과 관련한 것이 대부분이며, 미세플라스틱 저감기술 관련 연구 또한 일부 정수처리 및 하수처리 공정을 대상으로 하는 초기 단계의 연구가 진행되고 있을 뿐 공공수역에서의 미세플라스틱 저감기술 개발 관련 연구는 전무한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 물리·화학적 수처리 공정인 용존공기부상법(Dissolved Air Flotation, DAF)에 물의 전기분해 시발생하는 브라운가스를 활용하여 응집된 물질을 빠르게 부상시켜 수체 내 오염물질을 제거할 수 있는 기술을 통해 수체 내 미세플라스틱 저감효과를 분석하였다. 또한, 해당 기술을 공공수역인 저수지에 적용하여 오염물질과 함께 미세플라스틱을 제거할 수 있는지 검토하였다.