• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.288-288
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• 2018

점착성 유사는 응집 현상을 겪는 유사로, 응집 현상(Flocculation Process)는 응집 과정(Aggregation Process)와 파괴 과정(Breakup Process)의 경쟁으로 이루어진다고 여겨진다. 응집 현상을 통해 점착성 유사는 물과 점착성을 띠는 작은 입자들의 덩어리인 플럭(Floc)을 형성하여 흐름 내에서는 대부분이 플럭의 형태로 이동한다. 점착성 유사의 응집 모형 중 하나인 플럭 성장모형(Floc Growth Model, FGM)은 상미분 방정식으로 시간에 따른 플럭의 크기를 계산하는 모형이다. 응집과 파괴의 평형 상태에서 평균 입경을 얻는다. 이러한 FGM은 낮은 수치 계산 비용으로 합리적인 계산 결과를 얻을 수 있으며, 유사 이동 모형 혹은 흐름 모형과의 결합이 수월한 장점을 가진다. 또한, 닫힌 계(Closed System)에서 질량이 보존되는 특징이 있다. 반면, 결정론적인 특성을 띠면서 특정 플럭 크기만을 계산하기 때문에 점착성 유사의 입도 분포에 대한 정보를 얻을 수 없다. 결정론적 특성을 띠는 FGM에 추계학적 방법을 적용함으로써 특정 확률 분포형을 가지는 플럭의 입도 분포를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 기 개발된 추계학적 FGM과 유사 이동 모형의 결합을 통해 변화하는 유수동역학적 조건에서 플럭의 입도 분포를 산정하고자 한다. 이전의 많은 실험실 실험 결과들은 부유가 발생한 상태를 유지하면서 수행되는 것으로, 특정 난류 특성(난류 소산 매개변수)와 특정 유사 농도 조건에서의 입도 분포를 얻는다. 그러나 하구부 및 하천의 하류는 조류의 영향을 받는 구간으로, 점착성 유사의 특성을 분석하기 위해서는 변화하는 유수동역학적 특성에 관한 고려가 필수적이라 할 수 있다. 결합된 점착성 유사 입도 분포 모형은 플럭의 침강과 재부유를 고려할 수 있는 특징을 가지며, 실측자료와의 비교를 통해 입도 분포를 합리적으로 모의하는 것으로 나타난다. 본 연구에서 개발된 점착성 유사 입도 분포 모형은 나아가 비점착성 유사의 입도 분포 모형과의 결합을 통해 두 종류의 유사가 혼재하는 구간에서도 합리적인 입도분포와 유사의 이동을 모의할 수 있을 것으로 예측된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3336-3344
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• 2014

본 연구의 목적은 소규모 응집침전모듈의 개발 및 lab-scale 테스트를 통한 실증이다. 최근 하수처리율이 높아짐에 따라 비점오염원 관리에 대한 관심이 높아지고 있어 소규모 처리장치 개발의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구의 응집침전모듈은 응집공정 이후 외부 영역에서 선회류를 통한 플럭(floc)의 추가 성장 및 미세 플럭 수의 감소, 내부 침전 영역에서 수직 수평류 복합침전방식을 통한 침전효율 증대로 효과적인 고액분리가 가능토록 하였다. 응집침전모듈은 수직 수평류 복합침전 방식을 통해 재래식침전조에 비해 같은 체적에서 침전면적 및 표면부하율을 4.4배 증가시킬 수 있었다. 본 연구에서 외부 및 내부 침전 영역에서의 선회류 형성 유지와 내부 침전영역에서의 균등한 유량분배를 본 공정의 중요한 설계인자로 선정하였고, 이의 도출을 위해 유체유동해석 모델인 FLUENT를 이용하였다. 선회류 유동경향 모사를 통해 유입속도, 외부조의 규격, 하부콘호퍼 깊이 등을 결정하였고 속도분포 및 유량분배 해석을 통해 유출공 직경과 개수, 유출홀 직경 등 내부 침전영역의 세부 규격을 도출하였다. $60{\ell}/hr$규모의 파일럿 테스트 결과 20분의 체류시간 동안(표면부하율은 $37.3m^3/m^2$일)탁도 300~800 NTU의 폐수를 고분자응집제 주입 없이 10 NTU 이하로 처리할 수 있었으며, 유체유동해석 모델을 활용한 설계인자 도출의 가능성을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.572-581
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• 2012

In this study, we compared growth pattern, floc yield, Exo-polysaccharides (EPS) production, Poly-${\beta}$-hydroxybutyrate (PHB) accumulation, resistance to osmotic and acid stress in Methylobacterium strains CBMB20, CBMB27, CBMB35, and CBMB110. Modified high C:N ratio medium denoted as HCN-AMS medium was used with a C:N ratio of 30:1. The HCN-AMS medium favored increased growth in all the studied strains. All Methylobacterium strains tested positive for EPS production and showed positive fluorescence with calcoflour stain. Elevated levels of EPS production from 4.2 to 75.0% was observed in HCN-AMS medium. Accumulation of PHB in HCN-AMS medium increased by 3.8, 36.7, and 12.0% in strains CBMB27, CBMB35, and CBMB110 respectively. Among the abiotic stresses, osmotic stress-induced growth inhibition of Methylobacterium strains was found to be lowered when grown in HCN-AMS medium. Likewise, growth inhibition due to acid stress at pH 5.0 was lower for strains grown in HCN-AMS medium compared to growth in AMS medium. Enhanced survivability under stress conditions may be attributed to the high EPS and PHB production at increased carbon concentration in the growth medium.

• 상하수도학회지
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• 제18권5호
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• pp.649-655
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• 2004

The behavior of biological particles in DAF (dissolved air flotation) process was analyzed by employing PBT (Population balance theory). After decline growth phase of activated sludge, the value of the initial collision-attachment efficiency was increased over than 0.35 corresponding relatively high value in the whole life cycle of microorganism. For practical application of DAF as a solid separation process. It is desirable that microbial particles should be operated to perform high solid removal efficiency in biological wastewater treatment.

• 환경생물
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• 제37권2호
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• pp.129-135
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• 2019

이 연구는 초기 넙치종묘(2.69±0.35 g)를 바이오플락으로 6개월간 1차 양성한 넙치를 이용하여, 침전조 매질(대조구, 바이어볼, 파판)별 7개월간 사육양성을 수행하였다. 7개월간 모니터링 결과 수질은 초기 이후, 주요 독성물질인 암모니아 및 아질산 1 mg L^-1 이하로 안정적으로 유지되었다. 사료계수(FCR)는 사육 5~6개월에 대조구에서 유의적으로 낮게 나타났지만, 사육 7개월에는 높은 성장을 나타내며 다른 구간과 비슷한 사료계수를 나타내었다. 본 실험에서 모든 시스템에서 안정적인 성장과 수질환경이 유지되었으며, 본 실험 모니터링 결과는 최근 환경오염으로 문제가 되고 있는 유수식 넙치양식에서 친환경 미래양식인 바이오플락으로의 전환을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 상하수도학회지
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• 제21권2호
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• pp.243-252
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• 2007

Effects of alum dosage on the particle growth were investigated by monitoring particle counts in a rapid mixing process. Kaolin was used for turbid water sample and several other chemicals were added to adjust pH and ionic strength. The range of velocity gradient and mixing time applied for rapid mixing were $200{\sim}300sec^{-1}$ and 30~180 sec, respectively. Particle distribution in the synthetic water sample was close to the natural water where their turbidity was same. The number of particles in the range of $10.0{\sim}12.0{\mu}m$ increased rapidly with rapid mixing time at alum dose of 20mg/L, however, the number of $8.0{\sim}9.0{\mu}m$ particles increased at alum dose of 50mg/L. The number of $14.0{\sim}25.0{\mu}m$ particles at alum dose of 20mg/L was 10 times higher than them at alum dose of 50mg/L. Dominant particle growth was monitored at the lower alum dose than the optimum dose from a jar test at an extended rapid mixing time(about 120 sec). The number of $8.0{\sim}14.0{\mu}m$ particles was lower both at a higher alum doses and higher G values. At G value of $200sec^{-1}$ and at alum dose of 10-20mg/L, residual turbidity was lower as the mixing time increased. But at alum dose above 40mg/L and at same G value, lower residual turbidity occurred in a short rapid mixing time. Low residual turbidity at G value of $300sec^{-1}$ occurred both at lower alum doses and at shorter mixing time comparing to the results at G value of $200sec^{-1}$.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권3호
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• pp.147-153
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• 2018

This study investigates the role of microbial extracellular polymeric substances (EPSs) as bioflocculants to harvest microalgae (water-microalgae separation). The EPS extracted from waste activated sludge (WAS) by heat extraction were fractionated into soluble EPS (S-EPS), loosely-bound EPS (LB-EPS) and tightly-bound EPS (TB-EPS) forms. All the EPSs facilitated the flocculation of microalgal cells from stable growth medium. Of those EPSs, the TB-EPS showed the highest flocculating activity (FA) resulting in the substantial decrease in the amount of EPS added in terms of total organic carbon (TOC) during flocculation. The FA of microalgae was improved with the increase in TB-EPS dose, however, excessive dose of TB-EPS adversely affected it due to destabilization. Both LB- and TB-EPS could be utilized for flocculating microalgae as a sustainable option to the existing chemical-based flocculants. In addition to the conventional assessments, the effectiveness of the two bioflocculants for floc forming was also confirmed using a novel assessment of lens-free shadow imaging technique (LSIT), which was firstly applied for the rapid and quantitative assessment of microalgal flocculation.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권4호
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• pp.630-637
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• 2018

The high rate algal ponds (HRAP) powered and mixed by a paddlewheel have been widely used for over 50 years to culture microalgae for the production of various products. Since light incidence is limited to the surface, water depth can affect microalgal growth in HRAP. To investigate the effect of water depth on microalgal growth, a mixed microalgal culture constituting three major strains of microalgae including Chlorella sp., Scenedesmus sp., and Stigeoclonium sp. (CSS), was grown at different water depths (20, 30, and 40 cm) in the HRAP, respectively. The HRAP with 20cm of water depth had about 38% higher biomass productivity per unit area ($6.16{\pm}0.33g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$) and required lower nutrients and energy consumption than the other water depths. Specifically, the algal biomass of HRAP under 20cm of water depth had higher settleability through larger floc size (83.6% settleability within 5 min). These results indicate that water depth can affect the harvesting process as well as cultivation of microalgae. Therefore, we conclude that water depth is an important parameter in HRAP design for mass cultivation of microalgae.

• 한국양식학회지
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• 제21권4호
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• pp.339-345
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• 2008

서해안의 주요 양식종인 대하는 최근 바이러스를 포함한 질병으로 인하여 생산성이 크게 저하되고 있다. 이에 대한 대책으로 2003년 이식된 흰다리새우는 급속도로 양식이 확산되어 2007년 전국새우양식 생산량의 62.5%를 점유하였으나 흰다리새우의 특성에 맞는 양식기술은 거의 연구되지 않았다. 새우유생의 중간육성은 생존율과 사료효율의 향상, 생산량 증대, 바이러스성 질병피해 감소 뿐 아니라 양성기간의 단축 등의 장점이 있다. 본 연구에서는 사육수 비교환 방식으로 시설된 4개의 raceway 수조에 흰다리새우 postlarva (${PL_3}-{PL_{10}}$)를 $3,750-9,090/m^3$의 밀도로 입식하고 중간육성을 실시하였다. 35일의 사육 결과, 생존율은 $4,090/m^3$ 밀도의 수조에서 93.6%로 가장 높았으며, $9,090/m^3$의 tank에서 58.1로 가장 낮았다. 수확시 평균 체중은 0.071-0.108 g이었으며 FCR은 0.59-0.70으로 매우 낮았다. TAN농도는 사육 10일째 전 tank에서 20 ppm까지 상승한 이후 점차 감소하여 3주째부터 크게 낮아졌으며 아질산염 농도는 3주째부터 급격하게 상승하여 타가영양상태로의 전환이 관찰되었다. 본 연구 결과는 일부 시스템의 보완과 규모의 확대를 통하여 양식현장에서 직접 응용 가능할 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권2호
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• pp.279-289
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• 2000

본 연구에서는 정수공정에서 응집제 종류와 고액분리방법이 조류제거에 미치는 영향을 조사하였다. 따라서, 원수의 특성을 탁도, $KMnO_4$ 소비량, UV-254, chlorophyll-a 등으로 파악하고 이들 수질인자간의 상관관계를 분석하였다. 또한 시판중인 Alum계열 응집제(Alum, PAC, PACS)가 조류제거에 미치는 영향을 실험실 쟈테스트를 이용하여 탁도 및 유기물제거, pH 저하특성 및 알카리도 소모특성 및 개체수 제거율 등으로 연구하였다. 상관관계 분석에 의하면 유기물항목인 UV-254, $KMnO_4$ 소비량, chlorophyll-a와 탁도의 상관계수는 각각 0.775, 0.674 및 0.623으로 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다. 조류발생시 응집제 종류별 응집침전에서 유기물 제거특성은 조류의 농도가 적을 경우에는 유사한 효율을 보였으나 조류농도 증가에 의한 높은 유기물 농도($KMnO_4$ 소비량 20mg/l 이상)와 높은 탁도(100NTU 이상)에서는 PAC, PACS와 같은 무기고분자 응집제가 Alum보다 제거효율이 우수하였다. 조류번성시 응집공정을 거친 후 침전과 부상공정의 비교실험에서 부상분리공정을 사용할 경우 Alum이 모든 분석항목에서 고분자 응집제인 PAC, PACS보다 우수하였으며, 95% 이상의 제거율을 나타내었다. 반면에 PAC와 PACS의 경우는 침전공정이 부상공정보다 효율이 높았으며, $KMnO_4$ 소비량의 경우 부상법 제거율의 2배 이상 효율을 보여주었다. 따라서 조류제거를 향상시키기 위해서는 Alum을 사용할 경우 부상분리, PAC, PACS를 사용할 경우 침전공정이 바람직한 것으로 나타났다. 대상원수에서는 남조식물문의 Microcystic와 녹조식물문의 pediastrum simplex 등 두 가지의 속이 다수 속으로 출현하였으며, Alum, PAC, PACS의 투입후 침전실험에서 27%, 45%, 22%의 조류개체수의 제거율을 보였으나, 용존공기부상법(DAF)을 적용한 경우에는 모든 응집제에서 동, 식물플랑크톤 모두가 100%에 가까운 제거율을 보여주었다.