• 한국대기환경학회지
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• 제20권3호
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• pp.361-369
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• 2004

A metal fiber bed has seldom been applied to the practical filtration process despite its excellent mechanical and chemical stability. The filter-bed used in this work was highly porous with open structure, of which apparent porosity was 80 ∼ 90%. Although pressure loss across the filter-bed was very low, separation efficiency was found to be quite high. This paper focuses on the basic filtration mechanisms of a metal filter-bed and a thin ceramic filter from fly ash for reference. The experimental parameters were face velocity, dust loading and porosity of filter-bed. Pressure drop increased with increasing face velocity and dust feeding load for both filters. It also showed that dust particles deposited in the deep flow path, finally resulting in clogging the pore channels. It thereby indicates that the dominating mechanism of the metal filter-bed would be depth filtration. Meanwhile, the thin fly ash composite filters trapped the aerated dust mainly on the surface of the filter medium, so that the instantaneously formed dust layer might cause a steep increase of pressure drop across the filtration system.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.459-472
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• 2001

모형실험장치를 이용하여 심층여과지에 대한 여층구성별 여과효율 평가를 통해 여과지 설계시의 여층구성에 대한 기초자료를 제공하는 것이 본 연구의 목적이다. 여과지속시간에 따른 손실수두 발달특성을 보면 여과초기의 수두손실은 이중여재 여과지가 높지만 탁질 억류에 의한 수두손실의 증가는 완만하여 여과속도 180 m/day의 동일한 여과속도를 적용하였을 경우, 조림심층 모래여과지에 비해 단위정수생산량이 30-40% 정도 증대되는 것으로 나타났다. 여과수질은 각각 여과속도 180 m/day, 240 m/day로 운전한 결과 여과속도에 관계없이 모두 0.1 NTU 이하를 나타내어 만족하는 여과수질을 보였다. 그러나 여과초기 탁질 누출 특성을 보면 상대적으로 조립심층 모래여과지의 누출 경향이 크게 나타났고, 여과속도 240 m/day로 증대됨에 따라 그 경향은 보다 뚜렷하게 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제19권2호
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• pp.144-148
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• 2005

The industrial development of large scale deep bed filters has been a very important step in the process of drinking water production and more recently in the tertiary treatment of wastewater. The target of deep bed filtration is the retention is the retention of small particles generally smaller than 30 microns at relatively small concentration, generally less than 30 mg/l from natural water (surface water or aquifers) or secondary treated wastewater. The relation between the retention efficiency and the characteristics of the particles has been extensively studied experimentally and through different models of retention. During the last years the development of new technologies (fiber filter, membrane modules) lead to more intensive processes compared to conventional sand filtration. Fiber filters can combine intensification with a decrease in specific energy needed however they cannot be operated under gravity like sand filters. Membrane filters (UF or MF) are much more intensive and efficient than sand filters. The specific energy needed is not so high (about $0.1Kwh/M^3$) but is higher than sand or fiber filter. A Life Cycle Analysis (LCA) has to be made for a complete comparison between these technologies taking in account that the efficiency of particle retention obtained by membrane filters is unique.

• International Journal of Safety
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• 제4권1호
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• pp.18-22
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• 2005

A model was proposed for investigating the particle removal from suspension with particles of different sizes by deep-bed filtration, and the collection efficiency was predicted by computer simulation. Deposited particles on the pore surface may act as additional collector and reduce the pore size, which contribute to the improved collection efficiency with increase of deposition. Computer experiments for suspension of particles of three sizes and its equivalent size of mono particles were carried out and compared. The collection efficiency of suspension with poly-dispersed particles shows higher efficiency than that of suspension with mono-dispersed particles. Also the collection efficiency of smell particle of mixture is higher that that of same uniform size particles.

• 청정기술
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• 제7권3호
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• pp.161-167
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• 2001

입상여과를 이용하여 현탁액에 포함되어 있는 비균일 입자를 제거하는 공정에 대한 모델을 제시하였고 전산모사를 통하여 여과가 진행됨에 따라 입자 제거 능력을 조사하였다. 여과재 표면에 포집된 입자들은 여과재의 세공을 좁게 하며 따라서 여과가 진행됨에 따라 입자제거능력이 증가하게 된다. 여러 가지 크기의 입자들이 포함된 현탁액의 여과 공정의 경우에는 입자들의 부피평균에 의한 단일입자의 경우보다 향상된 여과효율을 나타내었다. 이는 크기가 큰 입자들이 세공표면에서 추가의 여과재 역할을 하며 또한 유체가 흐르는 세공을 좁게 하므로서 작은 입자들이 여과재의 표면과 접촉하는 기회를 증대시켜 결과적으로 총괄 여과효율의 증가를 나타낸다.

• 청정기술
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• 제12권4호
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• pp.224-231
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• 2006

현탁액중의 부유입자를 제거하는 입상여과공정을 Network 모델을 이용하여 여과효율과 압력손실에 대해 예측하였다. 구형 여재로 구성되어 있는 여재 층을 node와 원통형 bond로 구성된 network로 가정하였으며 여과 공정을 통해 부유입자는 bond 표면에 포집된다. 원통형 bond에서의 여과효율은 bond의 세공부피를 단위 cell의 유체 막 부피로 가정하여 입자의 경로 분석을 이용하여 구하였으며, 포집된 부유입자가 추가적인 여재로서의 역할은 bond 세공이 좁아짐에 따른 효율 증가로 나타내었다. 또한 세공이 좁아짐에 따른 압력손실도 예측하였다. 본 network 모델의 세공 분포를 부여하는 과정의 stochastic한 성질로 인하여 많은 전산모사가 필요하지만, 본 모델을 이용하여 여과효율과 압력손실을 동시에 예측할 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.127-136
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• 2006

Prediction of diesel particulate filtration is typically made by virtue of modeling of particulate matter(PM) collection. The model is closed with filtration parameters reflecting all small scale phenomena associated with PM trapping, and these parameters are to be traced back by inversely analyzing large-scale empirical data-the pressure drop histories. Included are soot cake permeability, soot cake density, soot density in the porous filter wall, and percolation constant. In the present study, a series of single channel DPF experiment is conducted, pressure histories are inversely analyzed, and the essential filtration parameters are deducted by DPF filtration model formulated with non-linear description of soot cake regression. Sensitivity analyses of model parameters are also made. Results showed that filtration transients are significantly altered by the extent of percolation constant, and the soot density in the porous filter wall is controlling the filtration qualities in deep-bed filtration regime. In addition, effect of soot particle size on filtration quality is distinct in a period of soot cake regime.

• Environmental Engineering Research
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• 제13권1호
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• pp.1-7
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• 2008

Recently a new technology called the flexible-fiber deep-bed filter (FDF) claimed to replace the conventional sand filter including coagulation and sedimentation filter (CSF) processes in the water treatment plant. Therefore the life cycle assessment (LCA) approach was applied for evaluating the life cycle impacts of FDF compared with those of CSF. The used LCA softwares were the Simapro 6 and PASS and their life cycle impact assessment (LCIA) methodologies were the Eco-indicator 99 and the Korean Eco-indicator, respectively. The goal of this LCA was to identify environmental loads of CSF and FDF from raw material to disposal stages. The scopes of the systems have been determined based on the experiences of existing CSF and FDF. The function was to remove suspended solids by filtration and the functional unit was $1\;m^3$/day. Both systems showed that most environmental impacts were occurred during the operation stage. To reduce the environmental impacts the coagulants and electricity consumptions need to be cut down. If the CSF was replaced with the FDF, the environmental impacts would be reduced in most of the impact categories. The LCA results of Korean Eco-indicator and Eco- indicator99 were quite different from each other due to the indwelling differences such as category indicators, impact categories, characterization factors, normalization values and weighting factors. This study showed that the life cycle assessment could be a valuable tool for evaluating the environmental impact of the new technology which was introduced in water treatment process.

• 대한환경공학회지
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• 제34권10호
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• pp.684-693
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• 2012

도로와 차량의 증가에 의해 강우시 도로 유출수가 주변 수계의 오염을 크게 악화시키고 있다. 강우 유출수에 의한 비점오염 저감시설로 여과시설이 가장 널리 사용되고 있으나, 이들은 역세척이 불가능하므로 여재의 폐색과 오염물의 재유출 등을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 강우유출수 SS 처리를 위한 하향류식 여과 특성을 검토하였다. 여재로 여과사, 왕사-활성탄, 발포 폴리프로필렌(EPP)을 검토한 결과, 간극이 큰 입상여재인 왕사-활성탄이 단위면적당 SS 처리량 $8.498kg/m^2$ 이상, 평균 SS 제거율 95% 이상이며, 손실수두가 적어 가장 우수한 특성을 나타냈다. EPP 역시 수두손실은 거의 없었으나, 간극의 크기와 간극률이 매우 크기 때문에 SS 제거율이 불안정하고 낮았다. 또한, 비점오염 여과시설에 가장 많이 사용되는 여과사는 $1.395kg/m^2$의 SS 처리량과 평균 95% 정도의 SS 제거율을 나타냈다. 여과사의 경우, 선속도는 SS 처리량에는 큰 영향이 없으나, 선속도가 낮을수록 운전시간이 증가하고 SS가 보다 깊은 여재층에서 제거되었다. 또한, 유입 SS 크기가 작을 때에는 여재의 수명이 크게 증가하고 심층여과 현상을 나타냈으나, 장기운전 시에는 포획된 SS 유출에 의해 SS 제거율이 감소하였다. SS 크기가 클 때에는 표면여과에 의해 SS가 제거되며 손실수두 증가가 빨라지는 것으로 나타났다. 비점오염 저감시설은 수리학적 부하의 변동이 크고 다양한 특성의 SS가 유입되므로, 하향류식 여과시설 설치 시, 선속도, SS 크기, 여재 특성과 현장 조건을 충분히 고려하여 설치하여야 할 것으로 판단된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권3호
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• pp.103-115
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• 2000

갈색 침전물의 생성은 우리나라 지하수의 개발 및 공급에 있어 흔히 발생하는 문제 중의 하나인데, 이에 따라 색도, 맛, 탁도 및 용존 철 함량 등의 항목에 있어 먹는 물 수질 기준을 초과하게 되고, 물 공급 시스템에 스케일링의 문제를 야기하게 된다. 경기도 파주 지역 지하수의 경우에도 양수 후 몇 시간 내에 갈색 침전물이 형성되어 수질을 악화시키고 있다. 본 연구에서는 지하수의 탁도를 유발하는 원인과 지화학적 반응 경로를 이해하고자, 평형열역학 및 반응속도론적 접근을 통하여 갈색 침전물의 형성과정을 파악하였다. 본 연구결과는 침전물의 형성을 최소화하기 위한 적정 양수 기법은 물론 수질 향상을 위한 최적 수처리 기법을 설계하는데 있어 중요한 자료로 활용될 것이다. 파주 지역의 암반 지하수는 물/암석(편마암)반응에 의해 Ca-$HCO_3$형의 수질 특성을 보인다. SEM-EDS 및 XRD 분석 결과, 갈색 침전물은 비정질의 함철 산화물 또는 수산화물로 해석된다. 다양한 공극 크기(6, 4, 1, 0.45, 0.2 $\mu\textrm{m}$)를 갖는 여과지를 이용한 다단계 여과 결과, 이들 침전물은 크기에 있어 대부분 1 내지 0.45$\mu\textrm{m}$의 입도를 갖는 콜로이드 형태이지만, 질량 분포로 볼 때는 1 내지 6$\mu\textrm{m}$범위가 우세함(총 질량의 약 81%)을 알 수 있다. 다량의 용존 철(II)은 지하수 유동 중에 철 함량이 높은(최대 3wt.%) 단층 파쇄암 내의 녹니석(clinochore)의 용해로부터 기원하는 것으로 판단된다. PHREEQC 프로그램을 이용한 포화지수 계산 및 pH-Eh 관계도에 대한 검토 결과, 침전물은 함철 수산화물임이 확인되며, 환원 조건에 있던 심부 지하수가 양수에 의해 산소에 노출되면서 화학성 변화(특히, 산화)에 의하여 침전함을 알 수 있다. 양수 이후의 시간 경과와 더불어 양수된 지하수의 pH, DO, 알칼리도는 점차 감소하며. 탁도는 증가하다가 일정 시간 경과 후 감소하는 경향을 보인다. 양수 이후의 경과 시간에 따른 용존 철(II)의 농도 감소율(즉, 반응 속도)은 Fe(II)=10.l exp(-0.0009t)로 표현된다. 따라서 갈색 침전물의 생성 반응은 양수 및 양수 후 저장 과정 중에 산소의 유입에 따른 산화 반응에 기인하며, 그 반응은 시간, 산소분압 및 pH에 의존함을 알 수 있다. 탁도를 제거하여 음용 가능한 수질을 확보하기 위해서는, 충분한 시간 동안 충분한 크기를 갖는 탱크 내에서의 다단계 저장 및 폭기를 거친 이후에 응집된 침전물에 대한 여과가 제안된다. 이때, 비용 절감 차원에서 상이한 입도 조건에서의 다단계 여과가 효과적일 것으로 생각된다. 한편, 개발 관정 내에서의 스케일링을 최소화하기 위해서는 심부 지하수로 산소가 풍부한 천층 지하수가 유입되는 과정을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 적정 채수량 범위 내에서의 지속적인 양수가 효과적일 것이다. 아울러, 산소가 풍부한 천층 지하수의 채수를 위한 별도의 관정 설치도 고려할 수 있을 것이다.