• 한국물환경학회지
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• 제20권6호
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• pp.625-630
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• 2004

입상여과는 표준식 정수처리 공정에서 입자물질 제거의 최종공정으로 대부분 사용되고 있다. 따라서 양질의 수돗물을 만들기 위해서는 입상여과에서 높은 수준의 입자물질 제거가 요구되고 있다. 그러나 여과공정에서 모든 입자물질을 제거할 수 없으며, 또한 입자물질의 부착특성은 입자와 용액의 물리화학적 특성에 따라 달라진다. 실험실규모의 여과칼럼과 입경 0.55mm의 유리구슬을 여재로 한 여과실험이 수행되었다. Min-U-Sil 5가 입자물질로 사용되었으며 입자물질을 불안정화하기 위하여 액반을 사용하였다. 운전조건은 표준입상여과와 동일하였으며 여과속도는 5m/h 였다. 입자와 여재가 모두 음의 표면전하를 갖을 경우 작은 표면 전하를 갖는 입자가 여과초기에 여재에 잘 부착되었다. 작은 표면전하를 갖는 입자의 선택적 부착은 유출수의 제타 전위분포를 더 음인 방향으로 이동시켰다. 한편 입자의 표면전하가 양의 값을 갖을 경우는 여과수 입자의 표면전하가 양의 큰 값에서 작은 값으로 변하였는데 이는 입자와 여재사이의 이온전이에 기인하는 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.286-286
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• 2020

인공함양은 대수층함양관리 중 하나의 기법이며 하수처리장 방류수의 영향을 직·간접적으로 받은 물을 지하대수층에 함양하여 수질의 향상을 기대할 수 있다. 그러나 방류수의 영향으로 인해 다수의 미량유해물질들이 대수층으로 유입됨에 따라 함양 후 회수할 때 이들의 검출이 빈번해졌다. 이에 따라 이 미량유해물질의 제거를 위해 인공함양의 후속 공정으로 나노막 여과를 고려하여 인공함양과 나노막 공정을 통하여 미량유해물질의 거동을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 인공함양 지하저수지 모사 컬럼을 설계하여 실험하였다. 서울특별시 탄천 하류에서 샘플링한 물을 원수로 사용하였으며 인공함양에 앞서 염소, 과망간산염, 오존의 3종류 산화 전처리를 통하여 그 영향을 확인하고자 하였다. 함양기간은 2.5일이었으며 함양 후 나노막 장치를 통하여 최종 유출수를 획득하였다. 인공함양 결과 용존유기물은 45%~63% 수준에서 제거가 되어 인공함양시 용존유기물의 제거가 가능함을 확인하였다. 산화 전처리에 따른 동화가능유기탄소의 증가로 인하여 생분해가 주요 기작인 인공함양 처리를 통하여 동화가능유기탄소의 제거율이 유기용존탄소의 제거율에 직접적으로 영향을 주었음을 알 수 있었다. 미량유해물질로 알려진 과불화화합물의 경우 산화 전처리에 따른 제거는 관찰되지 않았으며 잔류의약물질의 경우 대상 물질의 물리·화학적 특성에 따라 산화시 제거가 가능함을 확인하였다. Iopromide와 같은 조영제의 경우 오존 산화를 통하여 98% 이상 제거되어 산화를 통한 제거가 가능함을 확인하였다. 인공함양시 과불화화합물은 분자량이 큰 PFNA, PFDA, PFOS 등이 제거되었으며 그 제거율은 각각 최대 >99%까지 도달하였다. 분자량이 작은 과불화화합물의 경우 인공함양을 통과하는 경향을 보였다. 잔류의약물질의 경우 생분해가 용이한 물질은 제거가 됨을 확인하였으며 carbamazepine 등 제거가 안 되는 물질은 제거율이 18% 미만으로 확인하였다. 나노막 여과 결과 과불화화합물이 최대 >99%까지 제거됨을 확인하였으며 미량유해물질의 경우에도 대부분의 물질이 제거됨을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.141-158
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• 2004

매립지나 오${\cdot}$폐수 저장지 등에서 폐기물 또는 오염물질의 저장 및 차단에 널리 사용되고 있는 Geosynthetic Clay Liner(GCL)의 물에 의한 사전투수 및 벤토나이트 품질이 투수종결기준에 미치는 영향을 평가하기 위해서 소디움 벤토나이트가 주성분인 두 종류의 GCL을 대상으로 증류수와 농도변화를 위해 5, 10, 20, 50, 100 mM 용액을 혼합한 염화칼슘용액을 이용하여 투수시험을 수행하였다. 투수종결기준들로는 물리적 종결기준들(즉, ASTM에 준한 유출량과 유입량간의 비율과 안정화된 투수계수, 최소 공극량 두배에 해당하는 유출, 그리고 안정화된 시료두께)과 유입수와 유출수간의 화학적 평형에 따른 화학적 종결기준들(즉, 전기전도도, pH, 그리고 칼슘이온과 염소이온 농도)이 고려되었다. 염화칼슘을 이용한 투수시험의 경우, 벤토나이트에 이온결합된 나트륨($Na^+$)에 대한 칼슘($Ca^{2+}$) 치환이 GCL의 투수계수에 중대한 영향을 미치는 것에 근거하여 유입수와 유출수 간의 화학적 평형 및 투수계수의 평형이 이루어질 때까지 실시하였다. 염화칼슘농도에 따른 투수실험결과, 소요투수기간은 농도별로 1일 미만에서 900일 이상으로 큰 차이를 보였으며 염화칼슘 용액의 농도가 낮을수록 평형에 도달하기까지 더 많은 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 특히, 염화칼슘 용액의 농도가 20 mM이하의 경우, GCL의 물에 의한 사전투수 여부와 벤토나이트의 품질에 상관없이 유입수와 유출수간의 화학적 평형만이 투수계수의 평형을 보장할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나, 염화칼슘 용액의 농도가 50 그리고 100 mM의 경우, 유출량과 유입량간의 비율과 공극량 두배에 해당하는 유출을 제외한 모든 종결기준들이 투수계수의 평형을 보장할 수 있는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터, 물에 의한 사전투수 여부와 벤토나이트의 품질에 상관없이 오로지 유입수와 유출수간의 농도 평형에 준한 종결기준만이 GCL의 투수시험에 적합할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.464-468
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• 2005

산업활동으로 인해 발생하는 슬래그 등의 폐기물을 적절히 처리하는 방법으로서는 저비용 처리형태와 자연계에서 슬래그 등의 특성을 고려한 Filter 기능을 수행할 수 있도록 수질이 악화된 하천이나 정체수역에 투입시켜 수질을 개선시킬 수 있는 방법의 도입이 필요하다. 현재 POSCO에서 발생하는 슬래그와 폐콘크리트의 화학적 성분은 주로 $CaO,\;SiO_2,\;Al_2O_3,\;Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 공존하고 있다. 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터로 이용하기에 좋은 이점을 가지고 있다. 슬래그나 폐콘크리트를 Mattress/Filter 채움재 및 수질정화용 여재로 활용하면 폐기물처리, 자원 재활용 그리고 수질 환경 개선의 세 가지 효과를 동시에 얻을 수 있는 방법이 된다. 본 연구에서는 슬래그와 폐콘크리트를 활용한 정체수역에서 정화시스템의 정화특성을 조사하기 위하여 유입수와 유출수의 pH, 용존산소, 질소, 인 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선을 위한 Mattress/Filter 시스템의 기본개념은 하천의 오염된 물이 Mattress/Filter의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 생물막이 수질 개선과정에서 나타나는 접촉작용, 생물 흡착작용, 생물산화의 분해작용 등을 촉진시키도록 하였다. Mattress/Filter를 이용한 수중 수질개선시스템에서 채움재로 제철폐기물인 슬래그와 건설폐기물인 폐콘크리트를 사용함으로써 Mattress/Filter의 다공성 및 넓은 표면적이라는 특성에 따른 물리적$\cdot$화학적$\cdot$생물학적 작용이 촉진되고 있음을 확인할 수 있었으며, 그 결과 정체수역에 설치한 Mattress/Filter는 다공질 속에서 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과 증대와 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연생태적 하천정화시스템임을 확인할 수 있었다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.93-102
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• 2007

남한강과 북한강 상류지역에 위치한 11개 하천을 대상으로 강우 시 발생하는 탁수의 생지화학적 특성을 조사하였다. 강우 시 하천에서 POM와 DOM의 유출특성은 유량변동에 따라 다르게 나타났으며, 특히 POM의 유출은 하천의 유역특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 강우의 영향에 따라 DOM내 용존 부식물질(Humic substance)의 비율을 반영하는 SUVA값이 증가하였고, 이는 하천유역으로부터 난분해성유기물의 유입이 증가함을 의미한다. 강우 시 발생된 탁수의 생지화학적 특성을 분석한 결과 농경지역에서 유출되는 탁수가 삼림지역으로부터 유출되는 탁수보다 안정탄소동위원소비가 약 $1{\sim}2%_{\circ}$정도 높게 나타났다. 이는 상대적으로 안정탄소동위원소비가 높은 $C_4$계열의 작물이 농경지역에서 우세한 경우 또는 삼림지역으로부터 유출된 탁수에서 주로 $C_3$계열의 식물체의 리그닌(Lignin)의 함량이 높기 때문이다. 유기물의 기원에 따라 Isotopic mass balance를 적용한 결과 농경지나 경작지의 비율이 높아질수록 $C_4$계열 작물의 기여도가 높아지고 이에 따라 탄소동위원소비가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구결과를 바탕으로 안정탄소동위원소를 이용한 탁수 연구는 유기물의 기원특성을 연구하는데 유용한 지표가 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.283-283
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• 2021

혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 경계부로써 1) 수문학적 관점에서는 하도와 하상간의 물교환이 이루어지는 공간으로 다양한 물리적·화학적 작용이 발생, 2) 생지화학적인 관점에서는 하상 간극수 흐름에 의한 전이대(ecotone)를 형성하여 용존산소·영양물질·용존유기탄소의 이동뿐만이 아니라 지하수로부터 열에너지·무기염류의 공급을 유도하면서 높은 생지화학적 활동과 변환을 야기하는 산화·환원 반응구역, 3) 생태적인 관점에서는 저서생물과 지하 유기체종을 특징으로 하는 서식지이나 잠재적인 레퓨지움(refugium) 등의 관점에서 해석될 수 있다. 국내 하천환경의 생태학적 지속가능성을 위한 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 중요성이 점차 증대되고 있지만 우리나라는 여전히 지하수의 이용 및 보전과 지하수의 안정적인 수량·수질 확보를 목표로 관리를 추진하고 있다. 따라서, 실질적인 지표수-지하수 혼합대에서 발생하는 다양한 현상의 이해나 관리방안에 관한 연구는 아직 미비한 상황이다. 지표수-지하수 혼합대에 관한 보고서, 논문 등을 종합하여 혼합대의 영향인자를 살펴보면 1) 수리수문 특성에는 수리전도도·하천 수위·하천 유속·하천수 수온, 2) 수질 특성에는 유기오염물질·영양염류, 3) 수생태 특성에는 대형무척추동물 등으로 분류할 수 있다. 지금까지 단일 연구분야의 접근방법으로 다양한 현장측정기법 및 모델링을 통한 혼합대 연구가 수행되고 있지만, 혼합대가 가지는 환경적 중요성에 대한 이해와 인식이 부족하고, 혼합대 내부에서 발생하는 복합적인 프로세스로 인해 전문가들조차 연구에 어려움을 가질 것이다. 지표수-지하수 혼합대의 효율적인 관리를 위해서는 수리수문·수질·수생태 등 다양한 시각에서 접근하여 학제간 융합연구를 통해 기초 데이터를 상호교환하고, 기존의 혼합대 조사에 부족한 부분을 해결할 필요가 있다. 향후 하천 기저유출 및 혼합대 기초자료 구축, 혼합대 흐름 정량화, 하천복원사업에 의한 혼합대 영향 규명 등의 연구를 수행함으로써 혼합대를 체계적으로 관리할 수 있는 기술 방안을 제시할 필요가 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1116-1123
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• 2021

해수에 유출된 유류는 대기와 해수와의 접촉을 통해 다양한 풍화 과정(증발, 확산, 분산, 유화, 용해, 산화, 침전 및 생물분해 등)을 통해 물리·화학적 변화와 함께 생물학적 분해과정을 겪는다. 본 연구에서는 여러 가지 풍화작용 중 가장 즉각적이고 빠르며 오염물질의 질량에 가장 큰 영향을 미치는 인자라고 알려진 증발(evaporation)에 대한 영향을 확인해보고자 하였다. 휘발유, 등유, 경유를 대상으로 25 ℃(해수 연평균 온도)와 35℃(적도 부근 온도) 조건에서 유류의 휘발특성을 비교하였다. 이를 위해, 일정 기간마다 채취한 유류를 전처리하여 GC/MS 분석을 수행하고, 탄화수소의 변화량을 계산하여 비교하였다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제15권3호
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• pp.205-212
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• 2009

2007년 6월 14일, OPRC-HNS 의정서의 발효로 해양에서 대형 위험 유해물질(HNS) 오염사고발생시 범국가적 차원에서 신속하고 효율적으로 대응할 수 있는 사고대응체제 구축이 필요하게 되었다. 이에 따라 이미 화학물질에 대한 긴급계획을 수립하여 운영하고 있는 미국에서의 화학물질 해양오염사고에 대한 재난관리 사고대응체제 등 국가방제체제의 특성을 분석하였다. 미국의 국가방제체제에는 단일화된 신고 접수체계와 통합된 사고지휘시스템을 운용하고, 재난대응기관간 원활한 협력을 위한 공동책임제 등의 주요 특징을 가지고 있다. 또한 방제작업은 중소사고의 경우 정부관리 아래서 민간주도로 이루어지나 대규모 사고 등 재난적 규모가 예상되거나 발생시에는 정부 주도로 대응하며 이에 대한 경비는 별도 기금(Superfund)으로 운용 보전하고 있다. 이러한 특징을 바탕으로 국내 실정에 맞는 관련법 정비를 통해 육상 사고기관과의 장비, 인력 및 기술 협력체제를 구축하고, 방제조치의 민간참여 활성화 및 방제지휘체계의 일원화 등을 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권6호
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• pp.681-688
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• 2020

해상을 통하여 운송되는 화학물질은 6,000여종에 이르며, 이러한 화학물질에는 해양을 오염시키거나 해양생물에 해로운 HNS(Hazardous and Noxious Substances)가 포함되어 있다. 해상운송 과정에서 바다로 유출된 HNS는 해상 및 해중에서 물리적, 화학적 변화를 거치게 되는데, 어떤 종류의 HNS는 해저로 침강하여 퇴적되기도 한다. 해저에 침적된 HNS는 해저생태계에 커다란 악영향을 주기 때문에 해저침적 HNS를 탐지·처리하여 회수하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구는 해저침적된 HNS를 회수하기 위한 기계장치를 개발할 때, 최우선으로 고려해야 하는 성능요건을 제시하였다. 해저의 오염물질을 회수하기 위하여 현재 사용되는 다양한 방식의 준설장비에 대하여 조사하고, 준설장비의 방식별 성능지표를 분석함으로써 기계장치에 대한 10가지의 성능지표를 선정하였다. 이러한 성능지표를 활용하여 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 개발을 위한 성능요건을 제안하였다. 국내 항만의 수심을 고려하여, 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 성능요건을 생산율(50 ~ 300 ㎥/hr), 최대운용수심(50 m), 저질 종류(대부분의 저질 형태), 고형률(10 % 이상), 수평 작업 정확도(± 10 cm), 제한 유속(3 ~ 5 knot) 등으로 제안하였다. 이러한 성능요건은 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 개념설계와 기본설계에 활용될 것으로 기대된다.