본 논문의 정수기는 영동산 일라이트를 필터의 주된 재료로 사용하였다. 구조는 여과필터를 교체하여 사용할 수 있도록 된 정수기의 필터 케이스 및 여과 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 필터 케이스가 분리, 결합이 간편한 본체와 마개로 구성되어 있다. 이 본체는 1차 여과부와 2차 여과부로 분리되어 물이 1차 여과부의 상부를 통해 인입되어 2차 여과부의 상부로 연결되도록 되어 있어 동일한 크기 내에서 여과구간이 2배로 길어져 여과 효율이 우수한 동시에 물인입구와 물배출구가 동일한 방향에 위치하여 다수 개의 필터 케이스를 연결할 때 필터 케이스의 간격을 좁힐 수 있어 필터 케이스의 설치면적이 좁다. 본체와 마개의 체결방식은 볼트 체결방식으로 되어 있으며, 마개는 플라스틱 재질이어서 본체에 마개를 단단히 체결하면 누수가 방지되도록 되어있다. 즉, 정수기의 필터하우징 성능과 영동산 일라이트가 가지고 있는 기능성을 이용한 필터를 사용함으로써 정수기에서 요구되어지는 정수능력을 가진 정수기를 개발 보고한다.
일반 정수시설의 설계는 15년 이전경까지는 기성의 기본 Pattern에 따라서 토목기사에 의해서 행해져 왔고 괄목 할만한 변화는 보이지 않았다. 그러나 최근은 살균처리에 따른 부생성물의 발암성에 대한 공포 때문에 미국의 EPA는 음료수의 허용수질의 대폭 개정을 행함과 동시에 살균제, 살균처리의 기준, 발암성이 의심스러운 물질량의 제한, 여과수 탁도의 저감, 급수관의 부식을 방지하기 위한 정수 수질의 조정 등을 공공 수도에 의무화했다. 따라서 이와 같은 조건을 만족시키는 정수처리 계통과 그에 따르는 계장 시설과 정수관리가 필요하며, 화학, 화학 공학, 미생물학, 계장공학 등의 넓은 분야의 전문 지식이 토목 공학에 첨가해서 필요하게 되었다.
정수된 물을 자판기로 판다면? 신선하고 건강에 좋은 물을 음용하고자 하는 일반인들의 심리가 커진 최근의 상황에 미루어 본다면 얼마든지 해당 제품의 상품화를 검토할 만한 가치가 있다. 이미 미국, 일본 등의 자판기 산업 선진국에서는 시장이 적지 않게 활성화되어 있는 상황이고, 국내도 이 미답의 시장에 대한 관심 역시 조금씩 고조되고 있는 상황이다. 그러나 아쉽게도 국내 수도법에는 정수자판기의 전개 자체를 불허하고 있어 여전한 미답의 시장으로 남아있다. 관련제품이 마땅히 갖추어야 할 공공성 측면에도 문제가 없고, 국민의 건강한 식수문화를 조성할 수 있는 정수자판기가 여전히 규제에 묶여 있다는 사실은 문제가 있다. 오히려 규제만이 능사가 아니라 건전한 식수문화를 조성할 매체로서 장려를 해야 할 필요성이 크다. 금호 정책초점에서는 미답의 시장, 정수자판기 시장을 열기 위해서는 어떠한 과제가 해결되어야 하는 지를 살펴보기로 하자.
현재 상수시설의 경우 갈수록 악화되는 수질과 정수장의 유지관리 인원 상주의 어려움, 기존의 응집, 침전, 여과 정수처리 시스템의 처리성능 증대에 따른 한계성에 직면한 상황이다. 안정적으로 수질의 개선을 통한 장치의 컴팩트화, 유지관리가 편리한 고도정수 수질기준에 만족하는 정수처리 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 정수처리 시설인 혼화지에 응집제와 함께 다양한 비중을 가지고 있는 모래입자를 투입하여 응집제와 모래의 결합에 따른 탁도 제거효율과 슬러지의 양을 비교하였으며, 침전지내에 정류벽을 설치하여 침전지 초반에 가라앉을 수 있도록 유도하여 탁도 및 슬러지양을 비교하였다. 응집제만 투입한 경우보다 시료를 투입한 경우가 탁도제거율과 슬러지양이 상승하는 것을 볼 수 있으며 그중에서도 규사의 경우가 가장 많은 탁도제거율의 상승을 나타냈다. 또한 이중 정류벽을 설치하여 탁도 및 슬러지양을 측정한 결과 이중정류벽을 설치하지 않은 경우보다 탁도제거율 및 슬러지양 또한 높게 측정되었으며 슬러지의 양 또한 침전지 앞부분에 집중되는 것으로 나타났다. 이러한 경우 상기 플럭의 질량이 증가하기 때문에 처리속도를 높이고, 체류시간을 줄이고, 처리를 효율적으로 안정되게 수행하는 것이 가능하다. 본 연구결과를 바탕으로 정수시설의 설치에 있어 시료와 이중정류벽을 함께 사용할 경우 응집제의 절감 또는 침전지의 컴팩트화를 가져올 것으로 예상된다.
1990년대 제안된 RTK(Real-Time Kinematics)는 GNSS/GPS 반송파 위상(carrier phase) 관측값을 이용한 방식으로 cm 수준의 정확도를 실시간으로 산출할 수 있어 측지 측량 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그러나 한 가지 중요한 단점은 이 방식을 사용하는 기준국과 사용자는 10~20km 이내에 존재해야만 빠르고 신뢰할 수 있는 해를 산출할 수 있다는 점이다. 이는 궤도오차, 대류층 및 전리층 오차에 공간 상관성(spatially correlated) 있기 때문인데, 사용자 주변을 둘러싼 다중 기준국들의 측정치를 조합하여 보상하거나 모델링하여 줄이는 방식인 다중 기준국 네트워크 기반의 RTK 알고리즘이 제안되어 사용되고 있다. 다중 기준국 네트워크 기반의 RTK 프로세스에서 기준국간 미지정수 결정은 전 과정의 핵심 프로세스라고 할 수 있으며, 관련되어 많은 기술들이 제안되고 연구되어 왔다. 특히, 1980년대 말부터 현재까지 후처리 기반으로 꾸준하게 연구되고 있는 Blewitt에 의해 전리층 제거 조합과 Wide-lane 반송파 위상 조합을 활용한 미지정수 검색 방법이 대표적이며 이후에도 Gao, Colombo등 다양한 연구자에 의해 활용되었다. 이 연구에서는 실시간으로 다중 기준국 반송파 미지정수를 결정하는 기술에 대한 연구를 수행하였다. L1, L2 관측값 조합으로 인한 관측값의 잡음 수준이 증가하는 영향을 피하기 위해 L1, L2 반송파 위상 및 의사거리를 그대로 관측값으로 사용하여 사용자 위치 및 속도, 기준국간 이중 차분된 전리층 지연 수직성분, 대류층 wet 지연 수직 성분, 이중 차분된 미지정수를 미지의 상태변수로 확장 칼만필터를 통해 직접적으로 추정하는 방식으로 미지정수의 실수해를 결정하였고, 정수해는 실시간에 적합한 MLAMBDA 기법과 비율테스트를 통한 정수해 검정기법을 통해 결정하였다.
유역내의 수력 에너지자원과 수자원의 효율적 관리를 위하여 통합혼합정수계획법(combined mixed integer proguamming)을 사용한 최적 발전기 운영계획 모형을 개발하였다. 통합혼합정수계획법 모형은 기왕에 개발된 혼합정수계획법 모형에서 발생할 수 있는 모순을 해결하기 위하여 개발되었다. 또한, 조건부 제약조건과 택일 제약조건들을 선형계획법 모형에서 사용 할 수 있도록 수정하는 기법을 제안하였다. 미국 콜로라도강 하부유역에 통합혼합정수계획법을 적용한 경우를, 최적화 모형을 사용하지 않은 경우 및 혼합정수계획법을 사용한 경우와 비교한 결과, 최적화 기법을 사용하지 않은 경우보다 유역효율이 0.67% 증가하였고, 혼합정수계획법을 사용한 경우보다 유역효율이 1.53% 감소하였다. 통합혼합정수게획모형의 효율이 감소한 이유는 혼합정수계획법모형보다 전력요구량과의 허용오차를 감소시켰기 때문인 것으로 판단된다.
정수계획법 기반 지역 탐색은 단순 언덕오르기 탐색을 기반으로 하는 지역 탐색의 일종으로서 기존의 지역 탐색과는 달리 이웃해 생성 시 정수계획법을 활용한다. 기존 연구 [1]에 의하면 정수계획법 기반 지역 탐색은 경영과학 및 인공지능 분야에서 많은 관심을 받아 온 다차원 배낭 문제를 해결하는 데 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 그러나 해당 연구에서는 OR-Library에 있는 다차원 배낭 문제들 중 규모가 가장 큰 문제들만을 대상으로 하여 정수계획법 기반 지역 탐색의 우수성을 검증하였다는 단점이 있다. 본 논문에서는 그 외의 문제들을 대상으로 정수계획법 기반 지역 탐색을 적용함으로써 보다 객관적으로 정수계획법 기반 지역 탐색의 우수성을 검증한다. 아울러 본 논문에서는 기존의 정수계획법 기반 지역 탐색이 단순 언덕오르기 탐색과 정수계획법을 결합한 것과는 달리 언덕오르기 탐색, 타부 탐색, 시뮬레이티드 어닐링과 같은 다른 지역 탐색 기법과 정수계획법을 결합하는 방안을 제시한다. 실험 결과, 정수계획법 기반 지역 탐색은 중소 규모의 다차원 배낭 문제들에 있어서도 기존의 가장 좋은 휴리스틱 탐색 기법에 비해 유사하거나 더 우수한 성능을 발휘함을 확인하였다.
본 논고는 고양 정수장과 구미 정수장으로부터 물을 공급받고 있는 5개 도시(고양, 파주, 구미, 김천, 칠곡)를 대상으로 고도정수처리 도입의 경제적 편익을 평가하였다. 지불가능금액(WTP) 추정을 위한 방법으로는 이중경계 양분선택형 CVM을 이용하였다. 특히 평균 WTP 추정값을 도출하기 위한 방법으로 모수 추정법 중 구간 데이터(interval-data) 모델을 이용하였다. 고도정수처리서비스에 대한 추가 지불 WTP(평균)는 공변량을 포함한 모델을 적용하였을 경우 톤당 231.3원이, 공변량을 포함하지 않은 모델을 적용하였을 경우에는 231.2원인 것으로 추정되었다. 한편 추정된 WTP와 함께 고양 및 구미 정수장으로부터 공급받는 수돗물 공급량(각각 59.675 백만$m^3$/년, 93.734 백만$m^3$/년)을 고려하여 정수장별 고도정수처리의 경제적 편익을 도출한 결과 고양정수장은 약138억 원/년이, 구미정수장은 16.8억 원/년으로 추정되었다. 그리고 설비의 내구연한을 10년으로 가정할 경우, 비용 대비 편익 비율은 고양정수장이 3.7, 구미정수장이 2.1로 조사되었다. 수도사업 관련 고도정수처리 도입은 공공사업의 한 유형으로, 이는 경제적 편익 및 비용이 동시에 고려되어야 할 정책적 사업이다. 이러한 의미에서 본 연구의 산출물인 고도정수처리의 WTP는 정책결정자의 수질개선 관련 의사결정에 기초 자료가 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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