• 한국지반공학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.41-47
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• 2022

투수성 포장은 강우를 노반으로 침투시켜 지표면 유출량 감소와 수질 개선을 기대하기 위한 기술이다. 수질 개선효과의 증대를 위해 투수성 포장 내에는 필터층을 추가하기도 한다. 본 연구에서는 투수성 포장의 구성 요소인 여재 필터의 성능을 알아보기 위해 석탄 저회-규사 여재에 대한 투수성능과 입자상 물질 제거 효율을 분석하였으며, 석탄저회와 규사를 기본 재료로 하는 5개의 여재를 대상으로 하였고, 입자상 물질로는 60㎛ 이하의 입자를 사용하였다. 순수 규사 시료 혹은 순수 석탄저회 시료는 평균적으로 약 70%의 입자상 물질 제거효율을 보였으나, 혼합 시료의 경우 제거 효율이 약 90%로서, 비점오염 저감시설에 대한 저감율 권고치인 80%를 상회하는 것으로 나타났다. 향후 현장 검증을 통한 투수성 포장 내 여재 필터 성능에 대한 검증 후 도로 시설 혹은 독립적인 여과 장치로 사용할 수 있을 것으로 판단한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2019

도시화로 인한 불투수면의 증가는 물순환 왜곡, 비점오염원 발생 및 수생태계 건상성 훼손 등을 야기시키며, 이를 해결하기 위하여 다양한 LID 기법을 적용하고 있다. 일반적으로 LID 내 적용 되는 여재들은 무기성여재로 중량이 크고 미세공극의 부재로 물리화학적 및 생물학적 저감기능이 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 중량성이 낮은 생물폐자원을 선정하여 LID 시설 적용성평가를 수행하고자 한다. 생물폐자원은 발생량, 경량성 및 용이성을 고려하여 꼬막껍질(CS)과 호두껍질(WS)을 선정하였다. 생물폐자원의 산화부식을 고려하여 무기성 여재인 화산석과 혼합하여 Bioretention 시설에 적용하였으며, 여재 혼합비율에 따라 총 3가지의 Case 로 구성하였다. 식생은 구절초와 꽃댕강나무를 식재하였으며, 여재의 물리적 특성 분석을 위하여 적용 전과 후의 SEM(Scanning Electronic Microscope)을 수행하였다. 모니터링은 도로퇴적물 100g과 물 110L를 제조하여 인공강우유출수를 이용하여 수행하였으며, $0.0003{\sim}0.007m^3/sec$의 유속으로 주입하였다. 시설의 유입 및 유출부에서 유량 측정 및 수질 시료를 채취하였으며, 채취된 시료는 수질오염공정 시험법에 준하여 입자상 물질, 유기물, 영양물질 및 중금속 등을 분석하였다. Bioretention 시설의 모니터링 결과를 이용하여 물수지 및 TSS 저감 효율을 산정하였으며. 물수지 분석결과 시설의 저류율은 Case 1(soil) > Case 3(WS+RV) > Case 2(CS+RV) 순으로 나타났다. 시설 내 공극률이 가장 낮았던 Case 1에서 저류율이 약 55%로 가장 높게 것으로 분석되었다. Case 3(WS+RV)은 Case 2(WS+RV)와 시설 내 공극률이 유사함에도 불구하고 저류율이 약 10% 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 저감효율 분석 결과, TSS와 TP의 제거효율은 모든 Case에서 약 75% 이상으로 높게 나타났으며, COD의 경우 모래를 적용한 Case 1에 비해 생물폐자원인 꼬막껍질과 호두껍질을 적용한 Case에서 약 1.3배 이상 높게 나타났다. 호두껍질과 꼬막껍질의 SEM 분석 결과 표면에 다공성이 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 이는 여과 및 저류기작으로 인한 물순환 효과증대와 다공성과 돌기사이로 인한 입자상의 물질 여과 및 흡착으로 인하여 오염물질의 제거효율이 증대 된 것으로 평가된다. LID시설 내 생물폐자원과 무기성여재를 적절히 배합하여 복합여재로 조성할 경우 침하현상을 방지할 뿐만 아니라 저류 및 침투기능 향상과 미생물의 서식환경을 제공하기에 물순환 회복 및 비점오염물질 저감에 기여할 것으로 평가된다.

• 한국환경농학회지
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• 제21권3호
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• pp.178-188
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• 2002

제올라이트를 식물 여과상의 여재로 사용가능성을 평가하고 설계 인자를 얻기 위하여 식물을 식재하지 않고 제올라이트만 칼럼에 충전하여 유기물, 인 질소 등의 제거효율 분석하여 최적 수리학적 부하, 최적 여재의 입경범위 결정 그리고 원수의 상 하향류 주입에 따른 제거효율을 비교하였다. 그 결과는 다음과 같다. 입경 범위 0.5$\sim$1 mm와 1$\sim$3 mm인 두 종류의 제올라이트를 부피비 1 : 1로 혼합하여 높이 1 m에서 수리학적 부하 53, 113, 160, 314, 450, 667 $L/m^2{\cdot}d$로 변화시키며 실험한 결과 수리학적 314 $L/m^2{\cdot}d$에서 $COD_{Cr}$, 94.63%, T-P 41.41%, T-N 90.46%과 $NH_4^+-N$ 99.75% 정도로 안정적으로 제거되었다. 제올라이트 입경 0.5$\sim$1 mm와 1$\sim$3 mm의 혼합비를 1 : 1(I), 1 : 3 (II), 1$\sim$3 mm만을 여재(III)로 사용하여, 수리학적 부하 314 $L/m^2{\cdot}d$로 동일하게 각 칼럼에 주입한 결과 T-N과 $NH_4^+-N$은 입경의 변화에 관계없이 87%, 99%이상의 높은 제거율을 보였고, COD의 경우 I, II에서 89%이상의 높은 제거율을 보였다 반면 T-P의 경우는 입경에 관계없이 56.42$\sim$58.71% 제거되었다. 그러나 1$\sim$3 mm인 제올라이트에서 제거효율이 약간 좋지 않아 두 제올라이트를 1 : 1로 혼합한 여재가 적합하였다. 수리학적 부하 314 $L/m^2{\cdot}d$, 제올라이트 입경 0.5$\sim$1 mm와 1$\sim$3 mm를 1 : 1로 혼합한 여재 높이 100 cm에서 원수를 하향류 및 상향류로 주입하면서 하향류 20, 40, 80, 100 cm, 상향류 20, 40, 60, 80, 100 cm에서 시료를 채취하여 분석한 결과 모두 원수가 주입되는 부근 여재 높이 20 cm에서 가장 많이 제거되었다. 상향류 보다 하향류로 원수를 주입했을 때 제거효율이 높았다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권1호
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• pp.70-75
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• 2016

본 연구의 목적은 하천과 호소로 유입되는 비점오염을 저감하기 위해 자연형 하천조성기술 중에서 활용성이 증가되고 있는 식생 매트에 충진재를 적용하여 수질정화기능을 향상하는데 있다. 본 연구에서는 우수한 충진재 선별을 위하여 제올라이트, 규조토 그리고 이들을 혼합하여 소성한 발포여재에 대한 수질정화기능 실내 평가실험과 제방사면조건에서 강우 유출수를 대상으로 한 식생 매트의 수질정화능 검증 현장실험을 진행하였다. 충진재별 수질정화기능은 발포여재가 SS 46.3%, T-N 29.9%, T-P 33.3%로서 다른 충진재보다 수질정화기능이 우수하였다. 식생 매트의 현장 실험에서는 수질정화능은 SS가 60.1%, T-N이 32.2%, T-P가 20.2%으로서 식생 매트의 우수한 오염저감 능력을 확인할 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제37권1호
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• pp.66-72
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• 2018

본 연구는 하수처리를 위한 VF-HF 조합형 인공습지에서 굴패각이 인공습지 수명에 미치는 영향을 조사하기 위해, 6년간 인공습지에서 총인의 농도 변화를 장기간 모니터링 한 후 이를 토대로 굴패각이 인공습지의 수명 연장에 미치는 영향을 종합적으로 평가하였다. 왕사만 사용한 system A에서 인이 실제 포화에 도달하는 시간은 최대 인 흡착능력에 기반한 이론적 포화치에 비해 4배 이상 긴 것으로 평가되었으며, 특히 인의 포화패턴은 운영 초기에는 일정농도 수준으로 유지되다가 흡착에서 파과점과 같은 지점을 통과하면서 서서히 포화가 진행되어가면서 최종적으로 포화에 도달하였다. 굴패각과 왕사를 혼합한 여재를 사용한 system B에서도 이론적 포화예상시간을 초과하여 안정적으로 인이 처리됨을 확인하였고, 굴패각의 첨가로 system A에 비해 인의 포화시기가 연장됨을 확인하였다. 이상의 결과를 미루어 볼 때 실제 인공습지 여재에 굴패각을 혼합하면 여재의 인 흡착량을 증가시켜 이론적인 포화치보다 인의 포화시기를 더 늘릴 수 있으며, 최종적으로 인공습지의 수명을 연장 시킬 수 있다고 판단된다. 또한 굴패각을 사용하는 것은 굴 양식장에서 발생하는 부산물인 굴패각을 재활용하는 것으로서 폐기물의 재활용 측면에서 환경오염을 줄이기 위한 방안으로도 활용될 수 있을 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제27권1호
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• pp.27-34
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• 2008

농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수를 자연정화공법 의한 인공습지에서 효과적으로 처리하기 위하여 소형 하수처리장치를 호기성조 및 혐기성조로 구분하여 시공한 다음, 최적 하수 부하량을 조사하기 위해 하수 부하량별 오염물질의 처리효율을 조사한 결과 호기-혐기 조합형 소형 하수처리장에서 전반적으로 하수 부하량이 증가함에 따라 오염물질의 처리효율이 점점 감소하는 경향으로 특히 하수부하량 300 $Lm^{-2}day^{-1}$ 이상에서 수처리효율의 감소폭이 약간 컸다. 따라서 본 소형 하수처리장에서 BOD, $COD_{Mn}$, 탁도, T-N 및 T-P를 안정적으로 처리하기 위한 최적 부하량은 300 $Lm^{-2}day^{-1}$ 이었고, 이 때의 방류수 중 BOD, $COD_{Mn}$, 탁도, T-N 및 T-P의 처리효율은 각각 99, 94, 99, 49 및 89%로 현행 방류수 수질기준을 만족하면서 안정적으로 처리되었다. 하지만 본 소형 하수처리장에서 방류수 중의 T-N 및 T-P 함량은 각각 $28.5{\sim}29.4$ 및 $0.9{\sim}2.1mgL^{-1}$ 정도로서 앞으로 질소와 인의 방류수 수질기준이 각각 20 및 2 $mgL^{-1}$로 강화됨에 따라 보다 안정적인 수처리를 위해서는 T-N 및 T-P 처리효율을 향상시켜야 할 것으로 판단된다. 이에 최적 하수 부하량하에서 질소와 인의 강화될 방류수 수질기준(질소 20 $mgL^{-1}$ 및 인 2 $mgL^{-1}$)을 만족시키면서 안정적인 하수처리를 위한 최적의 수처리 공정개선 방안을 조사하였다. 호기-혐기 조합형 소형 하수처리장에서 수처리 공정개선 중 질소 및 인의 처리효율 향상이 가능한 방안은 혐기성조의 깊이 및 여재 입경 변경과 여재에 굴패각을 혼합한 방법이었다. 혐기성조의 깊이 및 여재 입경 변경 조건 중 혐기성조 1.5 m 깊이에서 여재 A(유효입경 1.50 mm)를 사용한 경우 T-N 및 T-P의 처리효율을 각각 10 및 3% 향상시켰고, 여재에 굴패각 혼합한 경우 T-N 및 T-P의 처리효율을 각각 14 및 7% 향상시켰다. 또한 동일한 조의 체적하에서 혐기성조의 깊이를1.5 m로 깊게한 것은 혐기성조 깊이 1 m에 비해 부지면적을 약 33% 정도 감소시킬 수 있을 것으로 판단되며, 또한 굴패각을 사용한 것은 폐기물의 재활용면에서도 매우 효과적인 방안으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.687-692
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• 2006

실험은 C/N 비가 낮은 실제하수 유입시 적용한 유동여재 $A_2O$시스템의 생물학적 탈질특성을 파악하고 외부 탄소원(메탄올) 주입량(C/N비) 변화에 따른 오염물질 제거특성, 각 반응조의 유기물, 질소 거동 특성을 검토하였다. 실험장치는 실험실 규모로 호기조에 유동여재를 투입하여 부유와 부착 미생물이 공존하는 혼합형 형태이다. 유동여재는 $10{\sim}20mm$정도의 육면체로 된 스폰지 형태의 폴리우레탄 재질이다. 실험에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 외부탄소원을 주입하지 않는 하수처리의 경우, 부유성 미생물양이 부착성 미생물양 보다 약 3배 가량 많았다(총 미생물량 80 g). 무산소조에 주입되는 외부탄소원에 의해 성장되는 미생물은 우선적으로 호기조 접촉여재에 일정량 부착된 후에 부유성 상태 미생물로 유지되었다. 유출수 $COD_{Cr}$ 농도는 외부탄소원 주입여부에 관계없이 $13{\sim}29mg/L$으로 안정하게 유지되었다. 유출수의 총무기성 질소(TIN)농도의 경우, 미주입시에는 $20.0{\sim}35.9mg/L$(제거효율 18%)이었으나 주입시에는 $2.5{\sim}9.0mg/L$(제거효율 $71{\sim}83%$)로 염분의 영향은 없었다. 각 반응조의 유기물($COD_{Cr}$) 제거특성은 외부탄소원 미주입시에는 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시에 대부분이 무산소조에서 제거되었다. 과잉주입의 경우 대부분이 호기조에서 제거되었다. 총 무기성 질소(TIN)의 경우, 외부탄소원 미주입시 대부분이 혐기조에서 제거되었으며, 외부탄소원 주입시 불안정한 상태에서는 혐기조에서, 안정한 상태에서는 무산소조에서 대부분 제거되었다.

• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.68-75
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• 2016

본 연구에서는 습지에 널리 적용되는 혼합토양이나 자갈여재 대신 공극율이 90% 이상으로 매우 커서 공극폐색의 염려가 적은 합성섬유를 대체여재로 적용한 수직 흐름형 컬럼습지를 제작하여 서로 다른 수리학적 체류시간, 내부순환빈도 및 오염 부하량 조건에서 축산지역 인공 강우유출수 처리시험을 수행하였다. 모든 습지에서 TSS 제거효율은 94~96%, COD 68~73%, TN 35~58% 이었다. 체류시간 등의 운전인자가 TSS와 COD 제거에 미치는 영향은 미미하였다. 그러나 질소의 경우 부하량과 체류시간, 내부순환빈도가 증가할수록 효율이 증가하였다. 특히 운전기간 동안 합성섬유의 생물학적 분해작용으로 인하여 유기물질이 다량 용출되었으며 탈질을 위한 내부공급 탄소원으로 기여하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 용출기간은 40일 정도 지속되었으므로 그 효과는 매우 제한적이었다. 습지 내부충진 여재로서 합성섬유가 갖는 장점은 가벼우므로 구조체의 시공에 소요되는 비용을 저감할 수 있고, 비표면적이 크고 습지수명을 연장할 수 있다는 점이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권1호
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• pp.42-47
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• 2003

토양 및 지하수 복원 과정에서 벤젠과 에틸렌이 혼합되어 배출될 경우 이를 biofilter에 의해 처리한 결과, 에틸렌은 생분해가 잘 되지 않는 화합물인데도 불구하고 체류시간이 10～15분에서는 96%이상 높은 생물학적 처리를 보여 biofilter운전 가능성이 제시되었다. 2～15분 체류시간에서 혼합 VOCs중 벤젠은 모든 조건에서 100% 제거되었다. 체류시간이 15분일 경우 벤젠과 에틸렌의 최대 제거능은 각각 4.3과 1.4g/$\textrm{m}^3$hr로서 벤젠이 에틸렌에 비해 3배 정도 컸다. 체류시간이 작을수록 에틸렌 분해율 감소로 인하여 이산화탄소 발생도 감소함을 발견하였으며 벤젠과 에틸렌이 모두 제거되는 운전에서 최고 이산화탄소 발생률은 3,169 [mg-$CO_2$/(g-${C_2}{H_4}$＋${C_6}{H_6}$)]이었다. 벤젠 산화 미생물은 Bacillus mycoides와 Pseudomonas fluorescens로 동정되었고, 에틸렌 산화 미생물은 Pseudomonas putida와 Pseudomonas fluorescens로 각각 동정되었다.

• 환경위생공학
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• 제21권3호
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• pp.15-26
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• 2006

As traffic in city-centre around the world continues to increase, so levels of atmospheric pollutants continue to rise. High concentrations of NOx can have negative effects on human health, and we must find new ways to reduce their levels in the air we breathe. Nitrogen oxide gas (NOx), consisting of nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide $(NO_2)$ produced using $O_3$ oxidation, at a low concentration corresponding to that on roads as a result of exhaust from automobiles, was carried out to evaluate the removal characteristics of NOx through a laboratory-scale biofilter packed with soil as a packing material. A mixture media (yellow soil (30%): soil (40%): compost (10%): a used briquet (20%)) was applied. After about 1day of operation, the removal efficiency for $NO_2$ in all experiments with a constant condition ($25^{\circ}C$ and water humidity (60%)) was over 98%. The retention times of the section between phase I and phase II for formation and reduction of $NO_3$ NO and $NO_2$ on the initial $NO_3$ concentration was 50min $(O_3:195\;ppb),\;55min\;(O_3:925\;ppb),\;65min\;(O_3:1743\;ppb),\;70min\;(O_3:2616\;ppb),\;75min\;(O_3:3500\;ppb)$, respectively The soil biofilter system is a unique technology that purifies urban air by utilizing the natural processes that take place in the soil. Although some of the processes are quite complex, they can broadly be summarized as adsorption onto soil particles, dissolution into soil pore water, and biochemical.