• 한국항해항만학회지
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• 제40권6호
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• pp.441-450
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• 2016

연안오염퇴적물에 함유된 유기물질과 PAHs의 현장정화를 위한 생물활성촉진제의 효능을 파일럿 규모의 현장실험을 통하여 1년간 평가하였다. 실험 해역의 수온은 계절적인 요인으로 인해 $16.5^{\circ}C$에서 $21^{\circ}C$까지 변화가 있었으나, 파일럿 반응조의 오염퇴적물의 pH는 8.4-8.5로서 비교적 일정하였다. 파일럿 실험종료 후 바탕시험구와 초산, 황산이온, 질산이온을 함유한 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물의 화학적 산소요구량은 각각 39% 및 79%까지 감소하였으며, 휘발성고형물은 초기 약 15 g/kg에서 7 g/kg 및 2.5 g/kg까지 각각 감소하였다. PAHs는 2- ,3- ,4- ,5-ring 과 6-ring 16PAHs를 평가하였으며, 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물에서 2-ring 화합물인 나프탈렌은 실험시작 2개월 후 100%(바탕시험구의 감소율 55.6%)까지 감소되어 가장 빨랐고, 12개월 후 3-ring 및 4-ring PAHs의 감소율은 모두 100%(바탕시험구의 감소율 46%-100%)에 달하였다. 5-ring과 6-ring PAHs의 12개월 후의 감소율은 바탕시험구와 생물활성촉진제를 투여한 오염퇴적물에서 각각 26%-87% 및 77%-100%로 평가되었다. 연안오염퇴적물에 투입한 생물활성촉진제는 유기물질 및 난분해물질인 PAHs의 제거속도를 향상시킬 수 있는 것으로 평가되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권8호
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• pp.878-883
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• 2006

망간코팅모래(MCS)와 철코팅모래(ICS) 21.5 kg씩 동량을 하부 및 상부층으로 2단 충진시킨 파일럿 규모의 여과시스템을 구성하여 3가 비소 함유 인공오염수 처리효율을 조사하였다. 파일럿 장치는 높이 200 cm와 내경 15 cm로 구성되어 있으며, 3가 비소함유 인공 오염수의 반응기 칼럼내 유입은 peristaltic pump를 사용하여 선속도 $5{\times}10^{-3}$ cm/s로 상향류로 시켰으며 148일 동안 여과실험을 실시하였다. MCS 통과지점(중간유출수)과 ICS 통과지점(최종 유출수)에서의 총 비소의 파과는 각각 18일 및 44일 경과 후에 이루어졌고 그 이후 파과가 급격히 진행되었으며 148일이 지났을 때 완전파과가 발생하였다. 비록 MCS 층을 통과한 유출수에서의 총 비소파과는 18일 경과 후에 나타났지만 유출수내의 3가 비소 농도는 61일 동안 50 ppb 이하로 나타났으며 이후에는 급격히 증가되어 나타났다. 이것은 칼럼에 충진된 MCS가 61일 동안 효과적으로 3가 비소에 대한 산화력을 나타내기 때문에 기인한 것이며 MCS 1 kg당 3가 비소 92 mg을 산화처리 함을 나타낸다. 그리고 완전파과가 발생할 때 까지 MCS에 의해서 흡착된 총 비소의 양은 MCS 단위 kg 당 79.0 mg에 해당하였다. 운전기간 동안 반응탑내의 각 지점에서의 시간에 따른 수두의 변화는 크게 나타나지 않아서 ICS 및 MCS를 갖춘 여과시스템은 큰 수두손실 없이 오염수를 장기간 처리할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.302-308
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• 2005

질산성 질소는 강변여과수에서 가장 흔히 발견되는 오염물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 황을 이용한 독립영양탈질 공정을 강변여과수의 질산성 질소제거를 위한 반응벽체 기법에 도입하였다. 본 연구의 목적은 현장에서의 실제 강변여과수를 이용한 주 파일럿 실험을 통해 반응벽체 시스템에서 미생물 접종의 영향과 대체 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 영향을 알아보고, 유량변화 및 체류시간 변화에 따른 질산성 질소 제거효율을 평가하는 것이다. 황과 석회석 또는 굴패각으로 구성된 준 파일럿 규모의 투수성 반응벽체(PRB) 6기를 경남 낙동강 유역 강변여과수 취수 현장에 설치하여 운전한 결과, 하수처리장의 혐기 소화 슬러지로부터 분리배양된 황탈질미생물 콘소시움 뿐만 아니라 굴패각의 자생미생물의 활성에 의해서 강변여과수의 질산성 질소가 제거됨을 확인하였고 석회석뿐만 아니라 굴패각도 시스템의 pH 조절을 위한 알칼리도 공급원으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 이용은 높은 황산이온의 농도와 고형물의 농도를 야기하였다. 80 cm의 반응벽체 두께에서, 유량을 66에서 132 mL/min까지 증가시킴으로써 체류시간을 15에서 7.5시간으로 감소시킴에 따라 질산성 질소 제거효율은 75에서 58%로 감소하였다.

• 청정기술
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• 제12권2호
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• pp.67-77
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• 2006

본 연구에서 소규모 하수고도처리를 위한 이중슬러지(Dual sludge) $KNR^{(R)}$ (Kwon's nutrient removal) 시스템이 개발되었다. $KNR^{(R)}$ 시스템은 부유성장식 탈질미생물과 부착성장식 질산화미생물을 분리시킨 이중슬러지 공정으로 최초침전조, 혐기조, 무산소조, 농축조의 복합기능을 수행하는 UMBR (Upflow multi-layer bioreactor)과 펠렛형 담체가 충진된 호기성 담체조로 구성되어 있다. 소규모 하수처리시 본 개발공정의 안정성과 처리성능을 평가하기 위해 처리용량 $50m^3/d$ 규모의 파일럿 플랜트를 고도처리 공정으로 개선공사 중인 처리용량 $50m^3/d$ 규모의 실제 소규모 마을하수처리장에 적용하였다. UMBR과 담체조의 체류시간은 각각 4.7 h와 7.2h이었으며, 반응조 수온은 $18.1{\sim}28.1^{\circ}C$이었다. 유입 하수량과 유입수의 BOD/N의 변동폭이 컸음에도 불구하고 파일럿 플랜트는 안정된 처리성능을 보였다. 전체 실험기간 중 처리수의 $COD_{cr}$, $COD_{Mn}$, $BOD_5$, TN, TP의 평균 농도는 11.0 mg/L, 8.8 mg/L, 4.2 mg/L, 3.5 mg/L, 9.8 mg/L, 0.87/0.17 mg/L (poly aluminium chloride(PAC) 투입/미투입)이었으며, 제거율을 각각 95.3%, 87.6%, 96.3%, 96.5%, 68.2%, 55.4/90.3% 이었다. 잉여슬러지 발생량은 $A_2O$와 Bardenpho 등과 같은 단일슬러지를 이용하는 고도처리공정과 비교시 약 1.9~3.8배 낮은 $0.026kg-DS/m^3$ and 0.220 kg-DS/kg-BOD로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권5호
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• pp.507-516
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• 2008

폐타이어 담체 유 무에 따른 질소 제거 효과와 담체를 충진한 유동상 생물막 공정의 질소제거 특성을 알아보고자 실험을 수행하였다. 하수처리장 유입하수를 이용해 폐타이어 담체 유 무에 따른 질소 제거 정도는 실험실 규모 회분식 실험을 이용하고, 온도가 질소제거에 미치는 영향은 담체를 15% 충진한 파일럿 규모 유동상 생물막 공정을 약 370일 동안 장시간 운전을 통해 알아보았다. 폐타이어 담체 유 무에 따른 질산화율은 3.4 및 1.7 mg NH$_4^+$-N/g Mixed-Liquor Volatile Suspended Solid(MLVSS)$\cdot$hr로 담체를 투입한 경우 질소 제거가 더 효과적이었다. 온도범위가 9$\sim$10$^{\circ}C$에서 20$\sim$24$^{\circ}C$로 증가하였을 때 총 질소제거효율은 53 $\pm$ 8%에서 76 $\pm$ 5%까지 증가하였다. 온도가 9$\sim$10$^{\circ}C$, 10$\sim$20$^{\circ}C$, 20$\sim$24$^{\circ}C$에서 질산화율은 0.8 $\pm$ 0.5, 3.1 $\pm$ 1.9, 3.4 $\pm$ 2.1 mg NH$_4^+$-N/g MLVSS$\cdot$hr로, 탈질율은 0.6 $\pm$ 0.2, 1.1 $\pm$ 0.6, 1.4 $\pm$ 0.6 mg NO$_3^-$-N/g MLVSS$\cdot$hr로 나타났으며, 전체미생물 중 부착미생물은 17 $\pm$ 7, 20 $\pm$ 6, 22 $\pm$ 6%로 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 미생물 총괄활성도는 온도가 9$\sim$10$^{\circ}C$에서 20$\sim$24$^{\circ}C$으로 증가함에 따라 혐기조, 무산소조, 호기조에서 22, 20, 15% 증가하였고 질산화 미생물인 Nitrosomonas와 Nitrobacter 활성분율도 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.698-705
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• 2016

부틸 아세테이트는 반응증류탑에서 초산과 부탄올의 에스테르 교환반응에 의해 제조된다. 기존의 반응증류 공정은 생성물인 부틸 아세테이트가 내부 공비첨가제로 사용되는데, 이 경우 부틸 아세테이트가 물과 함께 탑상으로 제거된 후 상 분리를 거쳐 반응증류탑으로 환류된다. 이는 생성물인 부틸 아세테이트가 반응영역에 많이 분포하게 하여 반응의 평형 전환율이 낮아지고 이에 따라 생성물의 수율이 저하되는 단점이 있다. 이러한 문제를 외부 공비첨가제를 사용하여 해결하였다. 외부 공비첨가제는 물과 새로운 공비를 형성하여 기존 공정에 비해 탑의 반응영역에서 부틸 아세테이트의 농도를 낮게한다. 본 연구에서는 싸이클로헥산을 외부 공비첨가제로 사용하였을 때와 내부 공비첨가제를 사용하였을 때 부틸 아세테이트의 수율과 생성 속도를 실험과 모사를 통하여 비교하였다. 이를 위하여 파일럿 규모의 반응증류탑으로 실험을 진행하였으며, 실험 및 모사 결과를 통하여 외부 공비첨가제를 사용한 공정이 내부 공비첨가제를 사용한 경우보다 같은 에너지에서 보다 높은 부틸 아세테이트 수율을 나타냄을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권12호
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• pp.865-872
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• 2014

본 연구는 수소가스 생산을 위한 brown water(소변을 제외한 대변 + 대변세척수 6 L)의 혐기성 소화 시, 음식물쓰레기 혼합 효과를 평가하기 위해 실시하였다. brown water와 음식물쓰레기의 적절한 혼합 비율을 찾기 위해 회분식 실험이 수행되었고, 도출된 결과는 연속운전 세미파일럿 규모 brown water의 혐기성 소화장치의 실험에 적용되었다. 회분식 실험에서 70%의 음식물쓰레기와 30%의 brown water을 혼합하였을 때 $6.92mmol\;H_2/g\;COD_{removed}$의 최대 수소생산수율을 나타내었다. 동일한 혼합비율로 투입한 음식물쓰레기 및 brown water의 세미파일럿 규모 혐기성 소화조를 운전하였을 때, 반응조 내부에서 수소생산의 중간산물인 butyric acid의 현저한 증가를 보였다. 이 때 수소 생산의 지표인 B/P (butyrate/propionate) 비는 52.64로 나타났고, 수소생산수율은 최대 $25.03mmol\;H_2/g\;COD_{removed}$로 나타났다. 이상의 실험적 연구결과 brown water의 혐기성 수소발효에서 음식물쓰레기의 혼합은 수소발생을 촉진하기 위한 좋은 대안임을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권9호
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• pp.681-685
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• 2013

천변여과지에서 표류수 유속이 여재의 폐색에 주는 영향을 파악하기 위하여 파일럿 규모의 실험을 수행하였다. 표류수 유속을 0~40 cm/sec 범위에서 단계적으로 변화시키면서 설비를 운전하여 폐색이 발달하는 현상을 관측하였고, 관측결과를 수치해석코드로 해석하여 폐색계수를 얻었다. 연구결과 이 범위의 표류수 유속에서는 표류수 유속이 폐색발달에 영향을 주지 않는 것으로 나타났고, 폐색은 주로 표층에서 발생함을 알 수 있었다. 여과수 산출율이 $5m^3/m^2-day$에서 $3m^3/m^2-day$까지 감소하는 동안 표층 50 cm에서의 폐색계수는 약 30,000 sec까지 증가하였으며, 이는 전체 여재두께 2.4 m가 가지는 폐색계수의 87%에 해당되었다. 표층 50 cm의 폐색계수에서 표면폐색이 90% 정도를 차지하여 내부폐색은 약 10%에 불과함을 알 수 있었다. 운전지속에 따라 표면폐색은 심화되었지만 내부폐색은 일정함도 알 수 있었다. 또한, 폐색이 진행되어도 여과깊이에 따른 탁도분포는 일정함을 알 수 있었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제23권6호
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• pp.765-771
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• 2016

전통적인 저온숙성 당절임 방법을 이용한 오미자청의 제조과정에서 최적의 배양시간을 찾기 위하여 파일럿 규모(1톤)의 연구를 시행하였다. 생오미자와 동일한 량으로 투입된 설탕은 배양시간에 따라 과당과 포도당으로 전환되었으며 오미자청에 존재하는 유리당의 조성은 68일 이상의 배양기간에서는 일정하게 유지되었다. 배양기간에 따른 오미자청의 pH는 일정한 수준을 유지한 반면, 적정 산도와 유기산의 함량은 배양시간 37일까지 지속적으로 증가한 이후 68일 이후에는 일정한 조성을 유지하였다. 생오미자에 존재하는 주요 유기산은 숙신산으로 확인되었으며 오미자청에 존재하는 유기산의 조성 역시 생오미자와 유사하였다. 오미자에 존재하는 주요 생리활성물질인 총 플라보노이드와 폴리페놀화합물은 60일 이상 배양한 오미자청에서 높은 함량을 보이고 138일까지 일정한 수준을 유지하였다. 특히, 오미자청에 함유된 총 플라보노이드와 폴리페놀화합물의 함량은 생오미자 과육에 비하여 각각 9배와 5배 정도 높은 수준으로 증가하였다. 생오미자를 저온숙성 당절임 방법을 적용하여 오미자청으로 제조 가공하는 과정에서 유리당, 유기산 및 생리활성물질 등에 대한 일정한 품질을 확보를 위해서는 최소 60일 이상의 배양기간이 필요한 것으로 확인되었다. 이러한 연구결과는 전통적인 저온숙성 당절임 방법으로 제조 가공되는 오미자청의 고품질화와 기능성 음료 개발을 위한 제조 가공공정의 표준화에 유용한 정보가 될 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.922-930
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• 2008

질소산화물($NO_x$) 저감을 위한 선택적 무촉매 환원(SNCR; selective non-catalytic reduction) 공정의 성능은 유속, 반응온도 그리고 반응물간의 혼합과 같은 공정변수에 민감하다. 따라서 효율적인 SNCR 공정의 설계와 운전을 위하여 속도장, 온도장, 및 화학물질들의 농도 분포에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 150 kW LPG 버너가 장착되고, 요소용액을 환원제로 사용하는 파일럿 규모 SNCR 공정에 대하여 액적모델과 결합된 2차원 난류반응흐름 전산유체역학(CFD; computational fluid dynamics) 모델을 개발하고, 이 모델은 실험결과를 통하여 검증된다. 난류반응 CFD 모델에서는 $NO_x$저감율과 $NH_3$-slip을 예측하기 위하여 7개 반응식으로 이루어진 요소용액과 $NO_x$와의 반응기작을 이용한다. 이러한 모델을 이용한 CFD 모사결과는 온도와 NSR(normalized stoichiometric ratio)에 따른 $NO_x$ 저감율에서 실험결과와 최대 20% 이내에서 차이를 보여주고 있으며, $NH_3$-slip에 대하여는 실험결과와 모사결과 사이에 유사한 경향성을 얻었다.