• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.151-164
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• 2024

상수도 공급을 위한 정수장에서 전염소 또는 중염소 공정이 도입된 수처리 공정의 염소농도 관리에 필요한 공정제어를 위하여 AI 기술을 활용한 수질예측 기법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 정수장 수처리 공정에서 실시간으로 관측, 생산되고 있는 수량·수질자료를 이용하여 염소소독 공정제어 자동화를 목적으로 침전지 후단의 잔류염소 농도를 예측하기 위한 AI 기반 예측모형을 개발하였다. AI 기반 예측모형은 과거 수질 관측자료를 학습하여 이후 시점의 수질에 대한 예측이 가능한 기법으로, 복잡한 물리·화학·생물학적 수질모형과 달리 간단하고 효율적이다. 다중회귀 모형과 AI 기반 모형인 랜덤포레스트와 LSTM을 이용하여 정수장의 침전지 후단 잔류염소 농도를 예측하여 비교하였다. 최적의 잔류염소 농도 예측을 위한 AI 모형의 입출력 구조로는 침전지 전단의 잔류염소 농도, 침전지 탁도, pH, 수온, 전기전도도, 원수의 유입량, 알칼리도, NH₃ 등을 독립변수로, 예측하고자 하는 침전지 유출수의 잔류염소 농도를 종속변수로 선정하였다. 독립변수는 침전지 후단의 잔류염소에 영향이 있는 정수장에서 확보가 가능한 관측자료중에서 분석을 통해 선별하였으며, 분석 결과 연구대상 정수장인 정수장에서는 중회귀모형, 신경망모형, 모델트리 및 랜덤포레스트 모형을 비교한 결과 랜덤포레스트에 기반한 모형오차가 가장 낮게 도출되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제시하는 침전지 후단의 적정 잔류염소 농도 예측값은 이전 처리단계에서 염소주입량의 실시간 제어가 가능토록 할 수 있어 수처리 효율 향상과 약품비 절감에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국환경과학회지
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• 제11권4호
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• pp.347-353
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• 2002

본 연구의 시료는 현재 서울특별시와 수도권 도시들에서 상수원수로 이용하고 있는 한강수를 대상으로 수행되었다. 배ㆍ급수계통의 2차 소독을 위한 클로라민소독의 특성에 관하여 고찰하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1) $25^{\circ}C$, Cl$_2$ / NH$_3$-N비 1:1 ~ 14:1에서 PH6, 7, 8의 불연속점은 각각 Cl$_2$ / NH$_3$-N비 11:1, 9:1, 10:1이었다. pH6의 경우, Cl$_2$ / NH$_3$-N비가 9:1일 때 총 잔류염소량이 최대인 반면, pH 7, 8의 경우 Cl$_2$ / NH$_3$-N비가 각각 6:1, 5:1 일 때 최대가 되었다. 2) pH가 6, 7, 8로 증가함에 따라 모노클로라민이 최대로 생성되는 Cl$_2$ / NH$_3$-N비는 7:1에서 5:1로 이동하였으며, pH6 ~ 8 범위에서 pH가 증가함에 따라 모노클로라민의 생성량이 많았다. 3) 클로라민의 분해는 Cl$_2$ / NH$_3$-N비가 증가하고 pH가 낮을수록 증가하였다. 클로라민의 잔류성은 유리염소보다 월등히 좋았다. pH6에서 모노클로라민과 디클로라민이 생성된 이후, 접촉시간이 경과함에 따라 디클로라민의 분포비가 증가하였다.

• Molecular & Cellular Toxicology
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• 제1권1호
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• pp.46-51
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• 2005

Mutagen X (MX) exists in our drinking water as the bi-products of chlorine disinfection. Being one of the most potent mutagen, it attracted much attention from many researchers. MX and its analogs are tested and modeled by quantitative structure activity relationship (QSAR) methods. As a result, factors affecting this class of compounds have been found to be steric and electrostatic effects. We tried to collect all the data available from the literature. The quantitative structure-activity relationship of a set of 29 MX was analyzed using Molecular Field Analysis (MFA) and Receptor Surface Analysis (RSA). The best models gave $q^{2}=0.918,\;r^{2}=0.949$ for MFA and $q^{2}=0.893,\;r^{2}=0.954$ for RSA. The models indicate that an electronegative group at C6 position of the furanone ring increases mutagenicity.

• 상하수도학회지
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• 제10권1호
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• pp.78-84
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• 1996

The presence of ammonia, usually in the form of ammonium ion ($NH_4{^+}$), can enhance bacterial growth m the distribution system and make the production of drinking water more costly if ammonium must be removed to ensure good disinfection. Removal of ammonia by biological oxidation could be economical which prevents excess chlorine dosage In this research, effects of hydraulic retention time (HRT) and media type on the ammonia removal efficiencies of submerged biofilm reactor were investigated. The biofilm reactors combined the characteristics of high biological solids capture efficiency and good hydraulic control. The results indicate that biofilms can remove over 77 percent of the ammonia with HRT of longer than 2 hr even at low temperature ranging from 14.6 to $16.6^{\circ}C$. The HRT has a significant effect on nitrification. The overall nitrification and efficiency of ammonia removal increase with increasing HRT. It has also been observed that when the fibrous media was used, the ammonia removal, nitrification rate and endurance to shock improved.

• Applied Microscopy
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• 제19권2호
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• pp.17-26
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• 1989

The cells of Campylobacter jejuni treated with physical or chemical disinfection agents were comparatively examined by scanning and transmission electron microscopies for their morphological features and internal ultrastructures. The normal cells of C. jejuni, showed typical spiral rod shapes. The ribosomes, nucleoids, and other cellular constituents were observed to be distributed evenly throughout the cytoplasm. The cells treated with heat or UV-light were changed to spherical or irregular shapes and their cell envelopes were destroyed to form ghost cells by liberating their cytoplasmic components. The cells treated with chlorine or monochloramine were also changed into irregular round shapes. The chlorinated cells showed very rough surface structures with many blob-like protrusions, while the surface of the monochloramine-treated cells appeared to be relatively smooth.

• 상하수도학회지
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• 제21권1호
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• pp.3-11
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• 2007

THM models have been developed in several researchers in order to better understand and manage the presence of THM in water distribution system. Several developed models were demonstrated in this study for estimating THM concentrations in target water distribution system. In order to investigate the performance of developed THM models, lab and field test were investigated. Predicted THM concentrations by all kind of models were showed good correlation with observed values. When the developed models were compared with lab and field test, the Rodriguez model during tested models was most predictive than the other models.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.364-369
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• 2004

It has been confirmed that some Trihalomethanes (THMs) suspected as carcinogens, can be formed during chlorination for water supply through the reaction of chlorine and humic substances in water. The electrochemical characteristics on activated carbon fiber filter (ACF) electrode were investigated to remove the THMs in the chlorination process of drinking water. The electrochemical removal efficiency depended on the applied voltage and flow rate. In this study, the best result showed that the removal efficiency of THMs was higher than 99%.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제14권1_2호
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• pp.35-43
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• 1999

A number of disinfection by-products (DBPs) are formed as a result of the addition of chlorine into the public water supply and some of them have been suggested to cause adverse health effects on humans. However, the estimation of human ingestion exposure to each DBP has been performed simply by multiplying the concentration of a chemical in the cold tap water by the volume of water consumed during a given period of time. However, a questionnaire concerning water consumptions administered to sixty people residing in Chunchon showed that the volume of tap water consumed accounted for approximately 70% of the total volume of water consumed and that of heated water represented approximately 94% of tap water ingested. Heating durations for water-containing foods (e. g., soups and pot stews) and heated beverages (e. g., barley tea) were grouped into 10, 20, 30, and 35 minutes. Based on these time frames, an aluminum pot containing one liter of tap water was heated for the above respective time periods using a gas range to determine the variations of the concentrations of individual DBPs by heating. The pH and total residual chlorine were measured before and after heating. Collected water samples were carried to the laboratory and analyzed for eight DBPs and total organic carbon. Chloroform, bromodichloromethane, chloral hydrate, 1, 2-dichloro-2-propanone, 1, 1, 1-trichloropropanone, and dichloroacetonitrile were not detected following heating for 10 minutes and longer. The concentration of dichloroacetic acid (DCAA) was elevated with heating duration, resulting in the averages of 2.0, 3.1, 4.7, and 12 times the initial concentration, respectively, for 10, 20, 30, and 35 minute heating periods. On the other hand, the concentration of trichloroacetic acid (TCAA) decreased with heating duration, with 0.65, 0.40, 0.34, and 0.19 times lower than the initial concentration. Therefore, it is suggested that ingestion exposure to DCAA increases with heating duration but that ingestion exposure to TCAA decreases. In addition, while the amount of DCAA was elevated at the initial time periods (10 or 20 minutes) and then slowly decreased, that of TCAA was rapidly decreased. In conclusion, water-heating processes during cooking influence the concentrations of individual DBPs in the tap water, with lower levels for volatile DBPs and TCAA, and higher levels for DCAA. Therefore, concentration change needs to be taken into consideration in the estimation of human ingestion exposure to DBPs.

• 대한환경공학회지
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• 제29권4호
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• pp.412-418
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• 2007

THM 생성은 염소접촉 후 4시간까지 선형적인 증가추세를 보이며, 많은 양의 THM이 생성되는 것으로 나타났으며, 반응 30분만에 168시간 동안 생성된 양의 총 $25\sim43%$의 비율을 차지하였다. 또한, 수중의 브롬이온 농도에 따른 THM 생성특성 조사에서 유기성 전구물질인 humic acid의 농도는 일정하고, 브롬이온의 농도만 $0\sim50{\mu}g/L$까지 변화시켜 염소처리하였을 경우에는 생성되는 총 THM의 농도는 접촉시간 별로 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 수온변화에 따른 THM 생성특성 조사에서 수온이 낮은 $4^{\circ}C$일 때는 PF(parabolic formation) phase로 접어들어서도 THM 생성량이 계속적으로 증가하는 양상을 나타내었으며, $20^{\circ}C$와 $35^{\circ}C$의 경우에는 IF(instantaneous formation) phase까지 급격한 증가추세를 보인 후 PF phase에 도달하여서는 그 증가추세가 둔화되는 것으로 나타났다. pH 변화에 따른 THM 생성특성 조사에서 pH가 5일 경우 IF phase까지 증가추세를 보인 후, PF phase로 접어들어서도 계속적으로 증가하는 것으로 나타났지만 pH가 7과 pH가 9의 경우에는 IF phase까지 급격한 증가추세를 보인 후 PF phase에 도달하여서는 그 증가 경향이 아주 둔화되는 것을 볼 수 있으며, 이런 현상은 pH가 9일 경우에는 더욱 두드러지게 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제29권6호
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• pp.403-413
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• 2020

최적의 염소 소독 전략을 구축하기 위해 8개의 연립 준선형 편미분방정식으로 구성된 수학적 모형이 제안되었다. 다차원 수치 프로그램을 개발하기 위해 상류 가중 유한요소법을 사용하였다. 프로그램은 세 가지 유형의 반응기에서 측정된 농도에 대해 검증되었다. 16개의 실험 결과에 대해 경계 조건 및 반응 속도를 보정하여 측정된 값을 재생시켰다. 모델링 결과로부터 8개의 반응 속도계수가 추정되었다. 반응 속도계수는 pH 및 온도로 표현되었다. 반응 속도계수를 추정하기 위해 수치 오차의 제곱의 합을 최소화하는 자동 최적 알고리즘의 프로그램을 개발하고 모형에 결합하였다. 최종 사용지에서 염소 및 오염물의 농도를 최소화하기 위해서는 정수장의 염소소독공정으로부터 최종 사용지까지의 수질 변화를 모형에 의해 예측하고 이를 기반으로 유입수 수질에 따라 염소소독공정을 운영하는 실시간 예측 제어 시스템이 필요하다. 본 모형을 이용하여 정수장에 이러한 시스템을 구축할 수 있을 것이다.