• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.909-918
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• 2009

급수시스템에서 박테리아 재성장의 영양원이 되는 DOC를 정수처리 공정에서 효과적으로 저감시키기 위하여 생분해와 흡착으로 구분하여 네 종류의 DOC로 분획하였고 각각의 제거특성을 연구하였다. 네 종류의 분획 DOC는 흡착성을 가지면서 생분해성이 없는 AnBDOC, 흡착성이 없고 생분해성만이 있는 nABDOC, 흡착과 생분해성을 동시에 나타내는 ABDOC, 흡착과 생분해가 되지 않는 nAnBDOC로 구분하여 분석하였다. 낙동강 중류에 위치한 정수처리장 원수의 조사결과, ADOC가 BDOC보다 약간 높은 비율로 존재하고 있으며, 오존산화 후에는 분획 DOC 중에서 AnBDOC 농도가 가장 많이 제거되었으며, 제거율은 nAnBDOC가 49.5%로 가장 높았다. BAC 공정으로 제거된 분획 DOC 중에는 ADOC가 약 91%를 차지하고 있으므로 흡착에 의한 제거가 우수한 것으로 나타났고, 잔류하는 TDOC 0.50 mg/L 중에는 ADOC가 0.46 mg/L(67.7%)을 차지하고 있으므로 배수관내 미생물 증식 및 소독부생성물의 생성 방지를 위하여 BAC 공정상에서 EBCT증가, 재생주기 등의 운전조건을 개선해야 하는 것으로 나타났다. 정수처리 공정에서 DOC분획 결과로부터 흡착이나 생분해 등으로 제거 가능량을 파악할 수 있으므로 정수처리 공정에 유용한 것으로 나타났다. 염소처리하는 정수처리 공정에서 DOC분획 농도와 밀접한 관계를 가지는 AOX의 분석결과, AOX 7.1 ${\mu}g$/L은 오존산화와 활성탄흡착 공정으로 0.51 ${\mu}g$/L까지 충분히 제거되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권6호
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• pp.601-608
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• 2008

본 연구의 목적은 파일롯 규모의 입상활성탄지에서 흡착과 생물학적 제거 기작이 진행되는 장기간의 운전동안 전처리공정으로서 오존처리의 영향을 평가하는 것이다. 공정별로 용존 또는 생분해성 유기물질의 제거, DOM의 성상과 특성변화와 미생물의 증식의 변화를 평가하였다. 오존공정이 존재하는 입상활성탄 공정(전오존처리+활성탄 여과지; Pre O$_3$ + F/A, 후오존처리 + 활성탄 흡착지; Post O$_3$ + GAC)은 오존의 위치(전오존 후오존)에 상관없이 입상활성탄 단독공정(활성탄 여과지; F/A, 활성탄 흡착지; GAC)에 비해 생물학적 제거능이 활성화된 장기간 운영 후에 DOC, 친수성 용존유기물(HPI), BDOC와 AOC의 제거율이 10$\sim$20% 정도로 높았다. 오존공정은 전반적인 DOC 제거에는 큰 영향을 주지는 못했지만, AOC를 약 20% 정도로 감소시켜 관로내 미생물의 재증식을 저감하는데 기여할 것으로 생각된다. 활성탄 여재에 고정된 미생물의 생체량인 Biomass는 전처리로서 오존처리의 유.무에 상관없이 공정별로 큰 차이를 보이지 않은 반면에, 유출수에서의 HPC는 F/A나 GAC에 비해 Post O$_3$ + GAC에서 매우 낮았다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권5호
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• pp.61-69
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• 2005

다양한 pH 조건하에서 휴믹물질 흡착적 분획현상에 의해 변화하는 용존 및 kaolinite에 흡착된 휴믹물질(Aldrich 휴믹산)과의 pyrene의 결합변화를 조사하였다. 먼저 흡착효과를 배제한 흡착 전 상태에서 bulk 휴믹산은, pH에 따른 분배(partitioning)과 크기별 배제효과 영향 차이에 의해 유기탄소 결합계수의 변화를 보였다. 모든 용액 pH 조건에 서 Aldrich 휴믹산은 kaolinite에 흡착하는 과정에서 분자량별 분획이 일어났으며 용존 휴믹산의 분자량은 흡착전의 분자량과는 달랐다. 그에 따라 흡착 후 남은 휴믹산과의 pyrene 결합계수는 흡착 전의 경우와 달랐다. pH 7과 9 조건에서 흡착 후 남은 휴믹산은 그 분자량과 pyrene 결합계수 사이에 양성 상관관계를 보였으나 그러한 상관관계가 pH 4의 조건하에서는 관찰되지 않았다. 이러한 차이는 흡착적 분획과정에서 pH 4인 경우 고분자에 대한 독점적 분획현상이 없었고 분자량에 대해 다소 균일한 분획이 일어났다는 점으로 설명할 수 있었다. 또한 관찰되는 분획현상 차이는 pH 조건에 따라 달라지는 흡착포화 정도 차이 때문인 것으로 사료된다. 흡착된 PAHA의 경우, 형태변화 (conformational changes) pyrene 결합에 중요한 것으로 나타났다. pH 7과 9 조건 하에서, 흡착전의 휴믹산의 경우 더 낮은 pyrene 결합계수를 보였고 이러한 형태변화효과는 pH가 높을수록 더 크게 나타났다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
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• pp.361-364
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• 2002

본 연구에서는 오존과 생물활성탄을 연계시킨 공정을 통하여 용존 유기물질의 제거 경향을 살펴보았다. 오존 처리를 거치면서 원수중의 난분해성 용존 유기물질과 같이 생물학적 분해 속도가 느린 화합물의 상당량이 저분자 형태로 전환되었음을 파악할 수 있었으며, 오존 처리후의 생분해성의 향상에 의해 흡착의 부담이 경감되어 활성탄의 수명이 연장되는 것으로 조사되었다. 생물활성탄 반응조 내에서 여층 깊이에 따른 DOC 제거 경향을 알아본 결과, 전체 제거량의 약 50%가 column 상단에서 제거되었으며, 따라서 짧은 EBCT 에서도 용존 유기탄소의 제거는 용이한 것을 사료된다. 또한 유기 오염에 대한 지표로서 국내외에서 일반적으로 고도정수처리의 처리 대상물질로 선정되어 있는 암모니아성 질소의 제거는 75.9%로 상당히 높은 제거율을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1093-1097
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• 2006

하천수계는 여러 인자들의 상호작용을 통하여 변화하게 되며, 하천 자정능력에 관한 연구는 이를 중심으로 진행되어 왔다. 여러 환경 요인 중 하상재료는 하천의 조도와 수생태계의 특성을 변화시키게 되며, 유입수의 성상에 따라 수저퇴적물이 쌓이거나, 생물막이 형성되는 매개체 역할을 하게 된다. 특히, 하천의 폭이 좁고 수심이 얕은 개울에서는 하상 퇴적물이 수질에 기여하는 영향이 큰 것으로 알려져 있다. 국내하천의 경우 하상재료가 주로 모래와 자갈이 주를 이루고 있으며, 수심이 낮아 빛의 투과성이 양호하여 부착조류의 증식 및 하상재료(모래 및 자갈 등)를 기질로 한 생물막 형성 등 하상재료는 하천환경의 변화 및 수질변화가 일어나는데 상당한 기여를 하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 하천의 하상재료가 설치된 수로를 이용하여 이화학적요소를 조사, 분석함으로써 하상재료를 통한 수질변화 특성을 비교.검토 하였다. 그 결과 하상재료의 입경이 클수록 DO 변화가 더 큰 폭으로 증가 하였으며, 수위와 유속의 경우 수위가 낮으면서 유속이 적정수준일 경우 DO 증가가 나타나는 것으로 관측되었다. 하천수가 수로에 의해 순환되면서 유기물 저감속도의 측정결과 초기 흡착, 침전 등의 물리적 작용이 부착조류 증식 등의 생물학적 작용보다 우선되면서 입자성 유기탄소(POC)의 제거속도가 용존성 유기탄소(DOC) 의 경우보다 더 빠르고 우선되는 것으로 조사되었다. 영양염류의 경우 부착성조류에 의한 질소 제거능은 실제 질산화작용은 활발히 이루어졌으나 탈질작용에 의한 총질소의 제거는 미비한 것으로 나타났으며, 총인은 입자성유기탄소가 제거되는 것과 유사한 경향을 나타내 제거 기작이 대부분 흡착, 침전에 의한 물리적 자정 작용에 기인한 것으로 조사되었다. 또한 하상재료 입경 변화에 따른 수질변화 특성은 기질(하상재료)의 입경이 작을수록 오염물질의 분해능이 큰 것으로 나타났다. 이와 같이 여러 하천환경 요인 중 하상재료에 의한 하천환경의 다양한 변화는 수질변화 및 자정능력에 큰 영향을 미치게 된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권3호
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• pp.12-19
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• 2004

정제된 Aldrich 휴믹산(PAHA)과 한외 여과된 다양한 크기의 PAHA 성분들(PAHA UF fractions)을 이용하여 여러 고리 방향족 탄화수소(PAH)와의 결합 메커니즘을 조사하였다. 유기탄소 결합계수($K_oc$)는 전통적인 Stern-Volmer 형광 소광법과 변형 형광 소광법 두 가지를 이용하여 구하였다. 구해진 Pyrene $K_oc$ 값은 PAHA 농도와 자유 용존 pyrene 농도에 의존하였다. 이러한 비선형 흡착결합 양상은 두 물질간의 흡착성 고유상호작용이 존재한다는 것을 암시하였다. 상대적으로 분자크기가 작은 naphthalene은 중간 크기의 PAHA UF fractions과의 결합에서 높은 $KK_oc$ 값을 보여준 반면 분자 크기의 큰 PAH,즉 pyrene의 경우에는 PAHA UF fractions 크기가 크면 클수록 더 결합이 잘 되었다. 이러한 두 PAH 물질간의 불일치한 크기별 결합양상은 현재까지 제시된 고유 결합 메커니즘들 중의 하나 인 크기별 배제(size exclusion) 효과로 잘 설명되었다. 다양한 pH 조건하에서의 PAH $K_oc$ 실험에서는 일반적으로 pH가 낮아질수록 휴믹산의 산성작용기가 중화되고 그에 따라 휴믹산내의 소수성 영역이 커짐으로 인해 pyrene과 휴믹산과의 결합정도는 커졌다. 그러나 큰 사이즈의 PAHA UF fraction(>100K Da)을 사용한 실험에서는 낮은 pH가 아닌 특정 pH 범위에서 또 하나의 높은 pyrene $KK_oc$ 값을 보여줌으로서 크기별 배제 효과가 존재함을 뚜렷이 보여주었다. 이러한 크기별 배제 효과는 휴믹산의 홀(hole)구조가 PAH 크기에 적합하게 구성되어 있는 조건(휴믹성분 크기 혹은 pH)에서만 작용하는 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1141-1147
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• 2006

경제성을 고려한 새로운 PAC 선정방법을 적용하고자 상수원수 내 MIB와 유기물 제거를 위한 PAC 흡착실험을 수행하였다. PAC 투입량이 증가함에 따라 MIB 제거율은 증가하는 경향을 보였으며, 석탄계 PAC가 목탄계 PAC에 비해 MIB 제거율이 우수한 것으로 나타났다. DOC 및 $UV_{254}$의 제거율은 PAC와 원수 종류에 따라 큰 차이를 보이지는 않았으나, MIB 제거율에 비해 떨어지는 결과를 보였다. MIB, DOC, 그리고 $UV_{254}$ 제거율은 실험에 사용한 PAC들 중에서 P-1000 PAC가 가장 좋았다. EEM 결과에 의하면 모든 시료에 존재하는 대부분의 유기물은 Fulvic산과 유사한 물질인 것으로 판명되었다. 특히, PAC 접촉 이후 대상 시료에 존재하는 유기물 중에서 Fulvic산과 유사한 유기물, Humic과 유사한 유기물, 그리고 SMP와 유사한 유기물 등이 줄어드는 경향을 보였다. 경제성을 고려한 PAC 선정방법에 의해 MCI 값이 가장 낮은 P-1000이 가장 적합한 PAC로 선정되었다. 최종적으로 선정하기에 앞서 PAC의 효율성 및 취급용이성, PAC의 입자크기 및 분포, 그리고 DOC 농도에 따른 PAC 투입비용 등도 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.247-256
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• 2013

본 연구에서는 페놀계 화합물의 산화-변환 반응매개체로 알려진 버네사이트를 고정화한 알긴산 겔 비드(birnessite entrapped alginate beads, Bir-AB)를 제조하고, 1-naphthol (1-NP)의 제거반응 특성을 회분식 실험을 통하여 조사하였다. SEM (Scanning Electron Microscopy)분석 결과, 버네사이트 입자는 알긴산 겔을 가교로 하여 비드에 고정화됨을 확인하였다. Bir-AB에 의한 1-NP의 제거는 유사일차 속도반응(pseudo-first order kinetic)을 따랐으며, 반응속도상수(k)는 알긴산(AG)에 대한 버네사이트(Bir) 입자의 혼합비(Bir : AG=0.25 : 1~1 : 1 w/w)가 2배 증가할 때마다 약 1.5배씩 증가하였다. Bir-AB에 의한 1-NP 제거는 pH의 영향을 받았으며 pH가 10에서 4로 감소하면서 반응속도 상수(k, $hr^{-1}$)는 0.361에서 0.661로 약 1.8배 증가하였다. 반응상등액에 대한 총유기탄소(TOC) 분석결과 Bir-AB는 버네사이트 분말입자를 사용한 경우에 비교해 상대적으로 높은 용존 유기탄소 제거 효과(74% vs 92%)를 보였으며, 반응 후 분리한 비드에 대한 탈착실험(CH3OH)과 HPLC 크로마토그램 분석 결과로부터 1-NP의 중합체 생성물은 Bir-AB에의 고정화를 통해 수용액으로부터 제거될 수 있음을 확인하였다. 또한, 반응상등액에 대한 원자흡광분석(AAS) 분석결과 반응과정에서 용출되는 Mn이온은 Bir-AB에의 재흡착을 통해 제거되었다. Bir-AB는 간단한 여과를 통해 모두 회수가능하며, 2회 재사용에 따른 1-NP의 제거효율을 평가한 결과, 초기에 비교한 큰 반응성의 감소(제거율<20%) 없이 재사용이 가능한 것으로 나타났다.