생물학적 처리공정내 미생물은 물리화학적, 생태학적으로 처리공정의 운전조건과 유입하·폐수 특성에 따라 존재량 및 반응조내 존재하는 우점종이 달라진다. 특히,폐수의 생물학적 처리시 유입수내 존재하는 독성 및 저해물질은 생물반응조내 존재하는 미생물의 양을 감소시키거나 미생물의 종류를 단순화시키거나 환경조건 및 폐수 특성변화에 능동적으로 대처할 수 있는 능력을 감소시킨다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위한 방안으로 생물능력향상(bio-augmentation)이 필요하며, 여러 가지 방법으로 생물능력향상을 이룰 수 있다. 본 연구에서는 생물능력향상을 위하여 기존의 효소활성이 강한 미생물군을 투입함으로써 처리효율향상에 미치는 영향 및 제한성을 고찰하였다. 처리효율 향상을 위해서는 생존성, 폐수에 대한 순응기간 및 미생물의 체류가 매우 중요하였으며, 특히 누입된 미생물군이 처리효율을 향상시키기 위해서는 일정기간 이상의 순응기간이 필요하였다. 한편, 토착미생물군인 UB-1의 경우 기존 생물능력향상 미생물군과 거의 동일한 처리효율을 나타내고 있으며, 사전에 순양기간을 거친 UB-2의 경우도 기존 생물능력향상 미생물군과 비슷한 처리효율을 보였다. 따라서 본 결과로 볼 때 생물능력향상 미생물군 투입에 의한 처리효율의 향상은 크지 않으며, 하·폐수의 생물학적 처리공정에 적요하는데는 다소 제한성이 있은 것으로 판단되었다.
XQuery 처리 단계에서 질의 처리속도는 매우 중요하다. 특히, 메모리 상주DBMS하에서는 주어진 메모리의 효율적인 사용과 더불어 XQuery의 효율적인 처리 속도가 중요한 요소이다. 본 논문에서는 기존 개발된 메모리 상주 관계DBMS의 XQuery 처리 기법을 향상시켜 좀 더 효율적인 XQuery 처리 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 XQuery 처리 기법은 관계DBMS의 효율적인 저장 시스템을 활용하여 저장 테이블에서 얻고자 하는 XML데이터를 직접 얻는 형태이다. 이 처리 방법은 관계형 데이터 모델을 사용하는 메모리 상주형 XML DBMS에서 효율적인 XQuery 처리 기법이다.
본 논문은 복합흡수제를 이용하여 유해가스를 처리하기 위해 식물정유의 주요구성성분을 파악한 식물정유로 황화수소가스의 처리효율을 규명하고자 하였다. 또한 복합흡수제와 황화수소가스에 의한 제거반응을 위한 적정조건을 분석하였으며 그 결과는 아래와 같이 요약 할 수 있다. 1) 황화수소가스는 중화반응으로 처리하고 져 할 경우, 식물정유의 화학구조에서 알코올기, 알데히드기, 에스터기 등이 중화반응에 관여한다. 실험결과 앞서 언급한 화학작용기가 포함되어 있는 경우에 아민계열의 2-아미노에탄올 및 식물정유의 복합흡수제와 황화수소 가스와의 중화반응으로 염을 형성하여 유해가스 제거효율이 98%에 도달한다. 2) 황화수소가스를 제거하는 중화반응의 경우에 온도와 pH에 따라 처리효율이 크게 달라졌다. 높은 온도보다는 낮은 온도에서 제거효율이 거의 98%이상 나타났다. 적정 pH는 중성영역에서 비교적 처리효율을 확인하였다. 3) 황화수소가스의 처리효율은 초기농도에 따라 처리효율이 크게 차이가 나타났다. 황화수소의 초기농도가 1,100 ppm 이상인 경우에 처리효율은 40%로 나타났다. 반면, 240 ppm 이상인 경우에는 10분이내에 황화수소 가스 처리 효율이 90%이상 처리되는 것으로 나타났다.
본 연구는 축산폐수처리를 위해 광촉매의 적용가능성과 처리효율 및 범위를 실험하여 축산폐수처리에 대한 기초 자료로 제시하고자 한다. 축산폐수처리에 대한 광촉매양의 증가는 높은 처리효율을 나타냈으며 알카리 영역에서 보다 산성영역 특히 pH3에서 축산폐수처리 효과는 우수하게 나타났다. 또한 광촉매양의 증가에 따라 색도 보다는 $TCOD_{Mn}$의 제거가 빠르게 이루어 졌다. UV 또는 $TiO_2$를 단독으로 사용하여 폐수처리를 하였을 때 보다 $UV/TiO_2$를 함께 적용하였을 때가 처리효율은 우수하게 나타났으며 산화제로 과산화수소를 주입하였을 때 처리효율은 $UV/TiO_2$만을 적용하였을 때 보다 처리효율이 우수하게 나타났다. 본 실험에서의 과산화수소 적정 주입량은 200 mg/L이며 과산화수소 적정주입량이 보다 많이 주입되었을 때는 처리효율이 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 과산화수소의 주입량은 실험 시 계속적으로 주입이 되어야 높은 처리효율을 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 Fe$^{0}$ /$H_2O$$_2$ 시스템을 이용하여 디젤 오염토양의 산화처리효율과 경제성 향상을 위한 실험을 수행하였다. 앞선 연구결과에서 최적 pH조건은 3이었으며, 과산화수소와 철 분말의 양은 비례적으로 증가할수록 처리효율이 높게 나타났다. 1) 이번 연구에서는 pH조절에 따른 처리효율의 향상효과를 알아보기 위해 pH 값을 3으로 일정하게 유지하여 반응을 수행하였으며, 일정 철 분말 농도조건에서 과산화수소의 주입방법에 따른 반응변화를 살펴보기 위해 과산화수소를 여러 비율로 분할 주입하면서 실험을 실시하였다. 본 연구결과에 따르면 pH를 3으로 일정하게 유지함으로써 초기에만 pH를 3으로 조정한 이전의 연구에서 반응이 경과함에 따라 나타나는 pH상승에 따른 처리효율의 감소 효과를 줄며 전체적인 TPH 처리효율을 10%이상 높일 수 있었으며, 같은 양의 TPH 제거에 소모되는 과산화수소의 양을 20% 정도 줄일 수 있었다. 과산화수소의 분할주입에 따른 반응향상효과 실험에서는 5회에 걸쳐 분할 주입한 경우에 3시간 이후 경미한 반응성 향상효과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 과산화수소를 분할하여 주입함으로써 한번에 주입한 경우에 비하여 유기물의 산화에 직접적으로 참여하지 않는 과산화수소의 scavenging 효과를 최소화할 수 있음을 보여주는 것이다. 따라서 최적 pH의 일정 유지와 과산화수소의 분할주입으로 철 분말을 이용한 펜톤유사반응의 처리효율과 경제성 제고 모두에 있어서 효과가 있음을 알 수 있었다.
본 논문은 식물정유를 이용해 유해가스를 처리하는 경우에 식물정유의 주요구성성분을 파악하고 이를 통해 처리효율을 규명하는데 연구하였다. 또한 식물정유와 암모니아 가스에 의한 암모니아 제거반응 메카니즘을 규명하였으며 그 결과는 아래와 같다. 1) 암모니아 가스는 중화반응에 의해 처리되는 경우에 식물정유의 화학구조에서 알코올기, 알데히드기 그리고 에스터기가 관여한다는 것을 밝혀냈다. 실험결과 앞서 언급한 화학작용기가 포함되어 있는 경우에 암모니아 가스와 중화반응으로 염을 형성하여 유해가스 제거과정을 갖는다 2) 암모니아가스를 제거하는 중화반응의 경우에 온도와 pH에 따라 처리효율을 크게 달라졌으며 온도는 높은 온도보다는 적정 온도에서 제거효율이 거의 98%이상 제거되었으며 적정 pH는 pH가 중성인 경우에 최고의 처리효율이 얻어졌다. 3) 암모니아 가스의 처리효율은 식물정유을 통해 20분 이내에 암모니아 가스 처리 효율이 98% 이상 처리되는 것으로 나타났다.
농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수를 환경친화형 인공습지 하수처리장에서 효과적으로 처리하기 위하여 인공습지 하수처리장을 시공한 후 3년 동안의 수처리 효율을 조사하였다. 하수처리 시기별 오염물질 농도 변화를 조사한 결과 BOD, COD 및 부유물질은 하수원수 농도의 편차가 심하였으나, 호기성조와 혐기성조를 통과하면서 농도가 급격히 감소하여 방류수의 BOD는 0.2${\sim}$11.8 mg/L, COD는 1.0${\sim}$41.9 mg/L 및 SS 함량은 1.1${\sim}$6.5 mg/L이었다. 방류수의 총 질소 농도는 4${\sim}$60 mg/L범위로 각 조에 유입되는 총 질소 농도에 따라 편차가 심하였고, 방류수의 총 인 농도는 0.02${\sim}$3.51 mg/L범위이었다. 연차별 BOD, COD 및 부유물질 처리효율은 연차에 따라 큰 차이를 보이지 않았으며, 시공 후 3차년도의 방류수의 BOD, COD, 부유물질의 처리효율은 각각 97, 92 및 99%로 매우 높았다. 연차별 총 질소와 총 인의 처리효율은 호기성조 처리수와 방류수 모두에서 연차가 증가함에 따라 점차 그 처리효율이 증가하는 경향이었으며, 시공 후 3차년도의 방류수 중 총 질소 및 총 인 처리효율은 각각 62 및 73%이었다. 계절별 BOD, COD, 부유물질 및 총 인의 처리효율은 4계절 모두 큰 차이가 없었으며, 방류수의 BOD 처리효율은 97${\sim}$98%, COD 처리효율은 87${\sim}$91%, 부유물질 처리효율은 99% 및 총 인 처리효율은 76${\sim}$86%로 나타났다. 하지만 계절별 방류수의 총 질소 처리효율은 봄과 겨울철이 다른 계절에 비해 처리효율이 약간 감소하였고, 특히 겨울철 방류수의 총 질소 처리효율은 43%로 여름철의 61%에 비해 18%정도 감소하였다.
본 연구에서는 유입수의 변동이 심하고 전문가가 부재한 환경인 선박에서 발생하는 오수의 효과적인 처리를 위하여 RCM공법을 선박오수처리장치에 적용하는 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 질소 인의 고도처리 효율과 선박이라는 특수환경과의 접목성을 검토한 결과 RCM공정에 유효미생물을 주입하는 방법은 선박환경에 적합한 것으로 평가되었다. 또한 RCM공정은 활성슬러지 공정에서 배출되는 슬러지는 배출시키지 않고 슬러지액화분해조(SDC)에서 재분해하여 순환함으로써, 최근 해양투기가 금지됨으로 인해 문제가 되고 있는 슬러지의 발생량을 최소한으로 하여 친환경적인 수처리가 가능하다. 복합미생물제제 주입 후 미생물 관찰결과 고도처리에 유리한 미생물종의 출현을 확인하였으며 이들의 상호기작으로 질소 인의 처리에 도움을 주어 처리효율이 높은것이라 판단된다. 유기물 제거효율 실험결과 $BOD_5$, CODcr T-N, T-P의 처리효율이 각각 96, 97, 78, 81.68 %로 나타나 Membrane이나 Filter없이도 강화되어가는 해양오염기준을 충족시킬 수 있는 공정으로 판단된다.
최근 공간 데이터베이스 시스템은 공간 데이터 마이닝, 공간 그리드, LBS 등과 같은 환경의 여러 분야로 그 응용이 확대되고 있으며, 사용자들의 다양한 공간 질의 처리 요구에 부응하는 효율적인 공간질의 처리의 필요성이 대두되었다. 특히 다중 공간 조인 질의와 같은 고비용의 공간 조인에 대한 효율적인 공간 질의 처리를 위해서는 단일 공간 조인 보다 더욱 많은 기하 계산과 공간 데이터의 특성을 이용한 다중 공간 조인 처리 방법이 필요하게 되었다. 본 논문은 고비용의 다중 공간 조인을 효율적으로 수행하기 위해 다중 공간 조인 연산을 효율적으로 처리하기 위하여 병렬적인 질의 수행을 위해 해쉬 기반의 다중 공간 조인 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 기존 조인 대상이 되는 두 데이터 집합에만 공간 해쉬 조인을 수행하는 것을 확장하여 다중 공간 데이터 집합에 대해서도 조인이 수행 가능한 방법을 제안함으로써 최적의 조인 후보를 획득하여 효율적인 질의 처리를 수행하는 것을 보장한다.
맵리듀스(MapReduce)는 분산 환경에서의 빅데이터(Big Data), 즉 대용량 데이터를 처리하는 프로그래밍 모델이다. 대용량의 데이터를 분석하기 위해서 집계 함수(Aggregation function)로 데이터를 처리할 수 있다. 본 논문에서는 맵리듀스 환경을 기반으로 SQL 쿼리에서 집계 함수를 더 적은 비용으로 수행하며 효율적으로 처리할 수 있는 두 가지 전략을 제안한다. 두 가지 전략 중 더 높은 성능을 보이는 전략을 더 효율적인 처리 방법으로 판단한다. 첫 번째 전략은 두 테이블을 Join하여 집계 함수를 처리하는 방법이다. 두 번째 전략은 집계 함수를 처리하여 Join에 참여할 튜플의 수를 최소로 줄인 후 Join을 수행하고 다시 집계 함수를 처리하는 방법이다. 두 제안 방법을 비교하기 위하여 실험을 한 결과 두 번째 전략이 더 적은 비용이 드므로 더 효율적인 처리 방법인 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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