• 한국습지학회지
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• 제11권3호
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• pp.1-8
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• 2009

자연 하천과 연계된 지하수 종속 생태환경은 지하수와 지표수의 화학적, 수리적 구배차이에 의해 혼합이 활발히 일어나는 지역이다. 지표수와 지하수 사이의 상호작용은 지하수 종속 생태 환경에서의 생지화학 과정에 중요한 역할뿐만 아니라 이 지역을 수리생태학적 열점으로 만든다. 이 연구의 목적은 질산성 질소로 오염된 자연하천과 연계된 지하수 종속 생태환경의 특성을 수리지질학적, 화학적, 생물학적 방법을 이용하여 특성을 평가하는 것이다. 지하수 종속 생태환경에서 일어나는 지표수와 지하수 사이의 수직교환률은 현장에 다양한 깊이로 설치한 소형관정에서 측정한 수두구배를 근거하여 계산하였다. 본 연구에서는 생물학적 자연저감 퍼텐셜을 조사하기 위해 연쇄중합반응 및 클로닝 방법이 수행되었다. 연구 결과, 지하수 종속 생태환경의 혼합수 유동률은 다소 미생물의 활동, 그리고 질산성 질소의 농도에 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 또한 지표수-지하수 혼합구간의 토양에서 분리된 탈질미생물은 특정조건하에서 지하수 종속 생태환경에서의 생분해능력을 고무할 수 있다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권2호
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• pp.53-58
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• 1999

본 연구는 수도권 인근에 위치하며 잠재오염원이 비교적 많이 분포하는 용인시 인근지역에서 생활용수로 사용되는 천부 지하수의 수질과 오염특성, 그리고 이들의 계절적 변화를 규명하고자. 봄(4월 말)과 가을(9월 말)의 2차에 걸친 지하수조사에서 각각 19개의 관정으로부터 지하수 시료를 채취하고, 잠재오염원 근처의 지표수 시료 6개를 채취하여 분석하였다. 천부 지하수의 주 양이온은 Ca, Mg이고, 주 음이온은 1차 조사시에는 Cl 영향이 크게 나타났으며, 2차 조사에서는 HCO$_3$이었다. 전기전도도 및 질산성 질소의 농도는 1차조사시에 비하여 2차 조사시 크게 낮아졌다. 주성분에 의한 지하수 유형의 변화, 전기전도도 및 질산성 질소의 농도변화 등은 천부 지하수의 수질에서 계절적 변화가 나타남을 보여준다. 지하수에서 지속적으로 망간이 먹는물 기준치의 약 10배에 해당하는 농도로 나타남은, 하천 인근에 위치하여 하상퇴적물과 지하수의 대수층이 연결되어 있는 경우. 퇴적물에 흡착. 침전되어 있는 중금속원소들이 지하수로 유입될 수 있음을 의미한다. 지표 오염물질은 봄철의 spring melt 현상이 일어날 때 지하수의 충진과 함께 유입되는 특성을 보인다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권3호
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• pp.19-32
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• 2002

본 연구는 무주군 적상산 부근에 위치하는 소유역에서 지표수의 수질과 인접한 천층지하수 수질사이의 관계 및 지질매체와 오염원의 유입에 의한 계절적인 변동을 규명하기 위하여 수행되었다. 8월과 10월 두 차례의 조사결과 이곳 지표수와 지하수 수질은 Ca-$HCO_3$유형이 주를 이루고 있었으며 인근 광산부근에서는 중금속에 의한 오염이 나타나고 있었다. 10월 조사시에 인가가 밀집한 지역에서는 질산성 질소의 의한 오염 또한 높게 나타나는 특징을 보이고 있다. 이러한 자료를 토대로 군집분석(Cluster Analysis)과 주성분 분석(Principal Component Analysis)을 실시하였으며, 군집분석결과 지표수는 5개의 그룹으로 구분되었고 지하수는 3개의 그룹으로 구분되었다. 주성분분석 결과는 군집분석 시에 나타난 결과를 효과적으로 지지하고 있으며 (1)지질매체의 수리지화학적 반응, (2)오염물질의 유입 (3) 인근광산에 의한 중금속 오염이 복합적으로 반응하여 나타난 결과로 해석된다.

• 상하수도학회지
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• 제21권6호
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• pp.679-687
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• 2007

Nanoscale zero valent ion (nZVI) technology is emerging as an innovative method to treat contaminated groundwater. The activity of nZVI is very high due to their high specific surface area, and supporting this material can help to preserve its chemical nature by inhibiting oxidation. In this study, nZVI particles were attached to granular ion-exchange resin through borohydride reduction of ferrous ions, and chemical reduction of nitrate by this material was investigated as a potential technology to remove nitrate from groundwater. The pore structure and physical characteristics were measured and the change by the adsorption of nZVI was discussed. Batch tests were conducted to characterize the activity of the supported nZVI and the results indicated that the degradation of nitrate appeared to be a pseudo first-order reaction with the observed reaction rate constant of $0.425h^{-1}$ without pH control. The reduction process continued but at a much lower rate with a rate constant of $0.044h^{-1}$, which is likely limited by mass transfer. To assess the effects of other ions commonly found in groundwater, the same experiments were conducted in simulated groundwater with the same level of nitrate. In simulated groundwater, the rate constant was $0.078h^{-1}$ and it also reduced to $0.0021h^{-1}$ in later phase. The major limitation in application of ZVI for nitrate reduction is ammonium production. By using a support material with ion exchange capacity, the problem of ammonium release can be solved. The ammonium was not detected in the batch test, even when other competitive ions such as calcium and potassium existed.

• 상하수도학회지
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• 제21권1호
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• pp.139-147
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• 2007

For environmental remediation of a contaminated groundwater plume, the use of zero-valent metal represents one of the latest innovative technologies. In this study, the effects of denitrification by zero-valent iron adsorbed in mesoporous silicas have been studied for groundwater contaminant degradation. The mesoporous silica was functionalized with 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTS) ligands and the zero-valent iron precipitated in the mesopore of granular silica was made by $FeCl_2$ and $NaBH_4$. Hydrogen was exchanged with $Fe^{2+}$ ions in the granular silicas. And then the ions were reduced by sodium borohydride in the mesoporous silicas. The surface area of the silica determined via the BET method ranged from 858 to $1275m^2/g$. The reductive reaction of nitrate-nitrogen indicated that the degradation of nitrate-nitrogen appeared to be pseudo first-order with the observed reaction rate constant kobs ($0.1619h^{-1}$) and to be directly proportional to the specific surface area. Therefore, the mesoporous silica with nano zero-valent iron proposed as a novel treatment strategy for contaminated groundwater was successfully implemented herein for the removal of nitrate-nitrogen.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2011-2015
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• 2010

비점오염원에 의한 수질오염은 지표수 오염과 지하수 오염으로 분리될 수 있는데 보통 지하수는 지표수에 비하여 수질이 양호 하다고 여겨지만 오염된 하천 주위의 지하수 오염이 심각할 수 있다. 이러한 지하수에 의한 오염원을 산정하고 분석하기 위해 여러 가지 수문관련 공식이나, HSPF, MODFLOW, SWAT 모형 등이 사용되고 있는데 이 중, SWAT 모형은 다양한 작물 및 재배방법이 지표수 및 지하수 수질에 미치는 영향을 유역단위로 평가가 가능하여 국내 외 에서 널리 활용되고 있다. SWAT 모형은 소유역별 수문학적 반응단위인 HRU를 이용하여 유역 내 수문 및 수질을 평가하는데 소유역내 HRU의 공간적인 정보를 고려하지 않는 준 분포형 모형으로 다양한 영농방법이 지표수 및 지하수에 미치는 영향을 공간적으로 분석 하는데는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 SWAT 모형의 단점을 개선하여 공간적으로 분석할 수 있는 SWAT HRU Mapping module을 개발하였고 강원도 평창군 대관령면 횡계2리 지역에 적용하여 지하수 함양량 및 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량 및 농도를 분석하였다. 적용결과, 횡계2리 유역의 2006년 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량 및 농도를 비교하면 일반적으로 농경지에서의 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량이 큰 것으로 나타났고, 대부분 농경지에서 대수층으로 유입되는 $NO_3$-N의 농도가 산림에 비해서 상당히 높은 것으로 분석되었으며 2007년의 결과도 비슷한 경향이 나타났다. 본 연구의 결과에서와 같이 같은 밭이라 하더라도 재배되는 작물의 종류 및 시비량 등에 따라 대수층으로 유입되는 오염부하에는 상당한 영향이 있을 수 있으며, 또한 재배 작물과 토양 특성에 따라 $NO_3$-N이 대수층으로 유입될 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 개발된 HRU Mapping Module은 유역에서의 수질 개선시기저유출을 통한 오염원의 시공간적 분석을 하는데 매우 유용하게 활용될 수 있으리라 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.147-152
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• 2004

선박에서 발생되는 오${\cdot}$폐수를 처리하기 위하여 생물학적 영양염류 제거공정에서 질소와 인 등의 제거효율은 유기물의 양과 구성성분에 따라 영향을 받는 경향이었다. 선박에서 발생되는 음식폐기물을 이용하여 생성된 산발효액을 이용하여 영양염류를 효율적으로 제거하기 위한 외부탄소원으로 사용하여 산발효액의 적용성을 평가하였다. 음식폐기물 산발효액의 탈질율을 평가한 결과 질산성 질소가 완전히 제거되는 시간은 140분이였고, 탈질속도는 0.30g $NO_3-N/g\;VSS{\cdot}day$로 나타났다. 산발효액의 주입으로 인하여 유출수 중의 $COD_cr$ 농도가 증가함을 알 수 있었는데 이것은 산발효액에 존재하는 유기물을 미생물이 다 이용하지 못하는 부분이 존재하고 주입량의 증가에 따른 유출수 중의 $COD_cr$ 농도를 증가시켰다. 암모니아성 질소의 성상은 산발효액의 첨가에 크게 영향을 받지 않았으며 산화된 질소의 변화는 산발효액 주입량이 증가할수록 무산소단계에서 농도가 감소하여 전체 제거효율이 증가함을 볼 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1035-1043
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• 2007

본 연구는 침출수 재순환 공법과 산소요구량과 탄소요구량의 절감이 가능한 단축질소제거공법(shortcut biological nitrogen removal: SBNR)을 병합하여 침출수중의 암모니아와 유기물을 효과적으로 제거하는 방안에 대해 부피 약 200 $m^3$의 pilot 규모 매립지를 만들어 연구하였다. 매립지에서 발생한 침출수는 연속회분식반응기(sequencing batch reactor: SBR)형태의 on-site reactor에서 암모니아성 질소를 아질산으로 부분질산화 시킨 후 매립지로 재유입 시켜 지중탈질(in-situ denitrification)을 유도하였다. 침출수는 매립면적에 따른 년평균 강우량을 기준으로 약 221 L/cycle을 주당 3회 재순환 하였다. 그 결과 반응시간은 약 6시간으로 운전하였을 때 $NO_2^{-}-N/NO_x-N$의 비는 약 0.8에 이르러 효과적인 아질산 축적을 이룰 수 있었으며 온도저하로 인해 질산화의 저해가 일어나기 이전의 질산화 효율은 약 80%에 달하여 단축질소제거공정을 위한 아질산 축적이 가능함을 보여주었다. 이와 같이 SBR을 통해 질산화하여 재순환한 침출수의 $NO_x$-N는 모형 매립지 내에서 모두 제거할 수 있었으며, 침출수에 비교적 높은 농도의 황산염이 존재하여 황산염환원 및 황을 이용한 독립영양탈질반응이 매우 중요한 반응기전이 되는 것으로 나타났다. 따라서 침출수 재순환 공법과 단축질소제거공법을 병합한 조기안정화 기술은 매립지의 조기안정화와 침출수의 질소제거에 효과적인 공법으로 사용할 수 있을 것이라 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제25권5호
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• pp.767-775
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• 2011

In this study we verified if the electro-coagulation process can treat properly the nitrate and fluoride that are not removed well in the conventional small water treatment plants which usually employ chlorination and filtration only. As we gave a change of electrode material and gap-distance between electrodes, removal efficiency of the nitrate and fluoride was determined by electro-coagulation process which were equipped with aluminum and stainless steel (SUS304) electrodes. In addition, electrode durability was investigated by determination of electrodes mass change during the repetitive experiments. Removal efficiency was great when aluminum was used as an anode material. Nitrate removals increased as electric density and number of electrodes increased, but fluoride removal was less sensitive to both parameters than nitrate. After 10 minutes of contact time with the current density from $1{\times}10^{-3}$ to $3{\times}10^{-3}A/cm^{2}$, nitrate and fluoride concentration ranged from 9.2 to 1.2mg/L and from 0.02 to 0.01mg/L, which satisfied the regulation limits. Regardless of the repeating number of experiments, removal efficiency of both ions were almost similar and the change of electrode mass ranged within ${\pm}$0.5%, indicating that the loss of the electrode mass is not so much great under the limited circumstances.

• 멤브레인
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• 제8권4호
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• pp.220-227
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• 1998

국내 정수장.수도전.간이상수도등 2000여 곳의 수질을 환경부가 검사한 결과, 지역별로 세균.무기 이온등 몇몇 항목에서 환경기준을 초과한 것이 밝혀졌다. 이중에서 문제가 되고 있는 질산성 질소.암모니아성 질소.불소.염소등의 농도를 임의로 조작한 후, 시중에 유통되고 있는 가정용 정수기 모듈로 정수처리시켰을 때의 효과와 지역별로 문제시되는 항목들을 효과적으로 제거하기 위한 적당한 분리막을 선정하고자 측정 검토하였다. 정수처리하여 얻은 투과수를 일정 온도 하에서 보관하고, 일정 시간마다 세균수를 측정하여 세균수와 온도 및 시간과의 관계를 측정 조사함으로써 막 사용을 좀 더 효율적으로 할 수 있게끔 검토하였다.