정수공정은 "원수 -1 침사지 1 전염소 -1 전오존 -1 침전지 1 여과지 1 후오존 1 GAC 4 후염소 1 가정수"로 이루어져 있으며 전처리 공정으로 염 소와 오존을 주입하게 되는데, 여기서 전염소 처리 공정으로 인해 잔류 유리염 소가 수중의 유기물질과 반웅하여 유해성 유기염소 화합물 (i.e.. Trihalomethane, Haloacetonitriles, Chlorophenol 등)을 생성하는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 고도 정수처리 공정에서는 강한 산화력을 지닌 대체 산화 제로서 오존을 이용하고 있다. 전오존 처리공정은 OOC와 탁도 제거에 있어 응 집제 주입량을 감소시키는 것과 더불어 전오존 효과 (산화, 생분해 증대, 살균 등)를 얻을 수 있는 것으로 알려져 왔다. 그러나 낙동강과 같이 유기물이 많은 원수에 과다한 오존이 주입되면 수중 의 유기물이 저분자화 또는 응집이 어려운 오존 산화물로 변화하여 응집제의 소비가 많아지게 된다. 실제, 오존을 응집 효과에 대해서 pilot plant로 운전한 결과 전오존에 의해 입자성 물질의 제거 효율은 향상된 반면에 유기물 제거는 뚜렷한 효과를 볼 수 없었다고 보고되었다 (류, 1997). 본 연구에서는 물금 지역의 원수와 응집-침전 공정까지 거치는 각각의 처 리수에 대해서 전처리가 응집에 미치는 영향을 천연유기물질 (NOM)의 조성 변화로 파악하였다. 그 방법으로 천연유기물질 (NOM)을 XAD-1, -4 수지를 이 용하여 소수성 물질 (hydrophobic components)과 친수성 물질 (hydrophilic components)로 분리 및 농축하여 용존 유기물이 처리 과정에서 어떻게 변화하 는지를 조사하여 개선된 상수 처리 시스템을 설계하는데 기초 자료를 제공하고 수질 관리 분야에서도 적용하고자 하였다. 상수원수인 물금 지역의 소수성 물질(hydrophobic components)은 75~80%, 친수성 물질(hydrophilic components)은 30~33%정도의 분포를 보였고, 전염소 및 전오존 공정을 거친 처리수에서는 각각 62.2-62.8%, 43.9~49.0% 및 50~ 55%, 40~57% 정도의 분포를 보였다. 그리고 웅집-침전을 거친 처리수에서는 그 분포가 77~82%, 24-48%였다. 전주리 공정을 통하여 소수성 물질(byoghobic components)의 분포가 감 소하는 것을 볼 때 전염소 및 전오존 처리가 용존유기물의 응집에는 오히려 역 효과를 나타내는 것으로 판단된다. 것으로 판단된다.
본 연구에서는 공경 $0.1{\mu}m$, 막여과 유속$3.0m^3/m^2{\cdot}d$의 국산 세라믹 막을 이용하여 음용수를 생산하는 기술에 대해 조사하였다. 세라믹 막의 성능 평가를 위해 $1m^3/d$ 규모의 pilot-scale 실험장치를 제작하였으며, 역세주기에 따른 차압변화와 전오존이 차압변화에 미치는 영향을 조사하였다. 차압상승률은 역세주기에 비례하여 증가하였으나, 전오존 주입을 통해 차압상승률을 낮출 수 있었다. 이 결과는 전오존이 파울링 감소에 효과가 있음을 의미한다. 1 mg/L의 전오존을 주입하고 5 min간 접촉하였을 때, 역세주기 1시간에서 차압상승률은 약 30% 감소하였다. 전오존 접촉시간을 5~15 min으로 변경하면서 운전한 결과, 접촉시간에 따른 차압상승률에는 차이가 없었다. 그러나, 차압상승률은 오존 주입농도가 증가하면 감소하는 경향을 보였다.
낙동강 상수원수를 대상으로 연속적 오존처리에서 오존주입농도에 따른 유기물 분해 특성을 조사하기 위하여 오존처리에 의한 DOE성분변화, UV254/DOC의 변화와 소비오존에 따른 DOC 제거효율을 조사한 결과는 다음과 같다. 유입원수의 수질변화에 따라 다소 차이는 있었으나 전반적으로 오존주입농도가 증가할수록 DOC 처리효율도 증가되었다. 오존처리에 따른 DOC 성분변화는 전오존을 3 mg/L 농도로 처리시 TDOC, ADOC, A &BDOC 및 NRDOC는 각각 0.6, 0.2, 0.1 및 1.0 mg/L 정도 오존처리에 의하여 감소되었으나 BDOC는 0.8 mg/L 증가하였다. UV254/DOC의 분율은 오존주입농도를 1, 3 및 5 mg/L처리하였을 때 전오존의 경우는 각각 0.048, 0.044 및 0.037 이였고, 후오존의 경우는 각각 0.018, 0.015 및 0.012로 나타나 오존주입농도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 초기 DOC mg당 소비되는 오존량에 대한 DOC 제거율은 전오존과 후오존처리의 초기 DOC에 대한 소비오존량이 각각 약 1.5와 2.3일 때 각각 25%와 32%로 서 최대의 DOC 처리효율을 나타내었다. 낙동강 상수원수에 전오존을 처리할 경우 오존주입량은 초기 DOC mg당 소비된 오존이 1.5 mg 이내의 농도가 되도록 주입하구 후오존은 유입수인 모래여과수의 초기 DOC mg당 소비된 오존이 2.3 mg 이내의 농도가 되도록 조절하여 주입하면 적당할 것으로 생각되었다.
여러 가지 전착 조건에서 티타늄 기판상에 이산화납을 전착시킨 전극을 사용하여 전해질 용액 중에서 오존을 발생시킬 경우 전착된 이산화납의 결정표면 양상이 오존발생 전류효율에 미치는 영향과 이산화납 전극의 표면구조 변화를 고찰하였다. 또한 백금 디스크전극 위에 이산화납을 전착시킨 회전전극을 이용하여 산소전이반응이 오존발생에 미치는 영향과 오존발생용 전극으로 개발하기 위해 이산화납의 내식성과 오존발생 최적 전류밀도도 검토하였다. 전착한 이산화납의 결정표면 입자가 크고 결정성이 좋은 전극일수록 오존발생 전류효율이 높았으며 이러한 오존발생용 이산화납 전극을 전착시키기 위한 최적전류밀도는 $50mA/cm^2$이었으며 전착용액에 글리세린을 소량 첨가하면 오존발생에 유리한 결정구조를 갖는 이산화납이 전착되었다. 또한 $10mA/cm^2$ 이하의 너무 낮거나 $100mA/cm^2$ 이상의 너무 높은 전류밀도에서는 오존발생 성능이 떨어지고 소지금속에 대한 접착성이 좋지 않은 전극이 만들어 졌다. 새로 만들어진 이산화납전극을 오존발생용으로 사용할 때 사용 초기 단계에서 이산화납전극의 표면구조 변화가 일어나며 이는 오존발생에 유리한 효과를 가져왔다. 타원소를 도핑시킨 이산화납 전극에서는 오존발생보다 산소발생 반응이 활발하게 일어나 오존발생은 산소발생의 중간 단계를 거치지 않고 산소발생과는 경쟁적으로 일어나는 것으로 추정되며 $0.7{\sim}0.8A/cm^2$의 전류밀도에서 최대의 오존발생 전류효율을 나타내었다.
최근 들어, 전 세계적으로 대도시 지역에서 지표면 오존농도가 환경기준을 초과하는 빈도가 증가함에 따라 오존의 생성과 관련 있는 전구물질에 대한 제어과정이 지표면 오존농도의 저감을 실현시키기 위한 가장 중요한 과제로 대두되고 있다. 지표면 부근의 오존은 비단 인체에 대한 보건학적 영향뿐만 아니라, 곡식, 식물, 나무들에까지 위해성을 보이기 때문에 많은 관심이 집중되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 오존의 문제가 빈번히 발생하는 하절기 동안, 수도권 지역 5개 지점에서의 오존생성에 깊이 관여하는 각종 전구물질들 중에서 VOC에 대한 농도를 측정하여 그 분포 특성을 파악하고자 한다. (중략)
낙동강 원수와 급속 사여과 처리수중에 함유된 인공 사향물질(Synthetic Musk Compounds, SMCs) 3종에 대해 오존처리 공정에서의 제거특성을 살펴본 결과, Musk Ketone (MK)이 AHTN (7-acetyl-1,1,3,4,4,6-hexamethyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene)과 HHCB (1,3,4,6,7,8-hexahydro-4,6,6,7,8,8-hexamethylcyclopenta[c]-2-benzopyran)에 비해 오존처리에 의한 제거율이 낮게 나타났다. 그리고 동일한 운전조건에서 원수에 함유된 SMCs의 제거율은 원수 중에 함유된 오존 소모물질들에 의한 영향으로 급속 사여과처리수에 함유된 경우보다 제거율이 훨씬 낮았다. 오존 투입농도 0.5~10.0 mg/L에서 낙동강 원수와 급속 사여과 처리수 중에 함유된 3종의 SMCs에 대한 제거 속도상수(k)는 오존 투입농도가 증가할수록 급격히 증가하는 경향을 나타내었고, 반감기 역시 오존 투입농도 증가에 비례하여 급격히 감소하였다. 전/후오존 공정이 갖추어진 낙동강 하류에 위치한 정수장들의 경우, 전오존 공정은 최대 1.5~2.0 mg/L의 오존 투입농도로 2~4분 및 후오존 공정은 최대 2.0~2.5 mg/L의 오존 투입농도로 6~8분 정도의 체류시간을 가지도록 설계되어져 있어 비교적 고농도의 SMCs가 유입될 경우에는 오존처리만으로는 이들 물질들에 대한 제어가 어려운 것으로 나타났다.
광화학 스모그 현상은 전 세계를 비롯하여 서울에서도 새로운 사회 현안으로 부각되고 있다 (Ghim and Chang, 2000). 광화학 반응에 의해 오존 농도가 증가할 수 있고, 광화학 반응으로 생성된 이차 에어로졸은 시정을 악화시킨다. 광화학 반응에 의해 생성된 이차 에어로졸은 대부분이 미세입자이다. 이차 에어로졸과 오존은 NOx와 VOCs (volatile organic compounds)같은 전구물질 사이의 복잡한 반응으로부터 생성된다. 그러므로 서울의 광화학 스모그 발생을 제어하기 위해서는 오존과 미세입자의 특성을 이해하는 것이 필수적이다. (중략)
미국사시나무(Populus tremuloides)의 삽목개체에 오존이 엽록소함량의 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 오존은 일일 6시간씩, 주 3일간 연속적으로 open-top chamber에서 fumigation 하였다. 오존처리는 괴사반점과 광범위한 chlorosis 등 잎 조직에 심각한 상해를 발생시켰다. 오존처리에 의한 엽록소의 분해는 완전히 성숙한 잎에서 현저하게 관찰되었으나 어린 잎에서는 분해가 거의 보이지 않았다. 오존처리에 대한 엽록소의 반응은 실험 전 기간에 걸쳐 모든 실험대상식물에 있어 일정한 양상을 보였다. 또한 clone 별로 오존 민감성에 따라 엽록소함량의 변화에 상당한 유전적 변이를 보였다.
기상청에서는 1990년부터 Smith등(1984,1986)이 개발한 ITPP-VI(International TOVS Program Package)를 사용하여 직접 물리 해법을 이용한 연직온도분포 및 총오존량을 산출하여 예보현업에 이용하고 있다. 그러나 현재의 초기입력자료로 사용되는 기후값은 너무 오래되었고, 국지효과나 한반도 부근의 특성이 제외되었으므로 도출된 전오존량의 분포를 직접 사용하기에는 그 정확성이나 신빙성이 희박하다. 따라서 ITPP-VI로부터 오존량 산출자료의 질적 개선을 위해 초기 입력자료중 지표값을 기후자료 대신에 GPV(Gridded Point Values) 자료를 입력하여 오존량 도출을 수행하였다. GPV자료의 입력을 통한 TOVS 오존량 자료(TOVS-GPV)가 정량적으로 어느 정도 개선되었는 지 알아보기 위하여 두경우의 총오존분포도를 비교하였다. GPV 지표자료의 입력으로 도출한 총 오존량은 기후값으로 도출한 총오존량(TOVS-CLIMA)에 비해 한반도 부근에서의 오존량 변화를 더 자세하게 표현하였다. 정량적으로 질적 개선을 알아보기 위해 1994년 2월 한달동안 지상 관측 자료로써 연세대학교의 오존분광기(Dobsometer)로 관측한 오존량(Uy), TOVS-GPV(Ug), TOVS- CLIMAT(Uc), 그리고 TOMS(Total Ozone Monitoring System) 관측값(Um)을 이용하여 나타낸 결과, 월변화의 경향은 연세대학교 총오존량값의 변화에 대해 TOVS-GPV(Ug), TOVS-CLIMAT (Uc)와 TOMS(Um) 값들의 변화는 크지만, 새로운 TOVS-GPV 오존량은 TOVS-CLIMAT 오존 량에 비해 TOMS 오존량과 연세대학교 관측치와 유사한 경향을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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