• Applied Biological Chemistry
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• 제37권4호
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• pp.277-286
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• 1994

중질소(N-15)를 추적자로 사용하는 동위원소 희석법(isotope dilution technique)을 이용하여 수도를 pot 재배하면서 중질소로 표지된 요소를 15kg N/10a(관행구)와 30kg N/10a(배비구) 수준으로 사용한 후 토양과 수도체의 중질소함량을 안정동위원소비 질량분석기로 분석하여 사용한 요소로부터 유래하는 질소의 수지(balance)를 계산하였다. 수도체 중 시용한 요소로부터 유래하는 질소가 차지하는 비율(NDFF)은 관행구에서 평균 64%, 배비구에서 평균 89%로서 배비구가 높았으나, 수도체에 의한 시용된 요소의 회수율은 관행구와 배비구가 각각 65.5와 54.2%로서 시용된 요소의 효율은 관행구가 높았다. 시용된 요소 중 토양에 무기태 질소의 형태로 남아있는 잔류율은 관행구과 배비구에서 수도를 재배하지 않은 경우 각각 $13.5%(NH_4-N\;5.53%,\;NO_3-N\;7.99%)$와 $16.5%(NH_4-N\;7.49%,\;NO_3-N\;8.98%)$이고, 수도를 재배한 경우 각각 $2.0%(NH_4-N\;0.63%,\;NO_3-N\;1.32%)$와 $2.3%(NH_4-N\;0.87%,\;NO_3-N\;1.40%)$로서 수도를 수확한 직후의 토양에서 관행구와 배비구 모두 시용된 요소는 $NH_4-N$의 형태보다는 $NO_3-N$의 형태로서의 잔류율이 높았다. 시용된 요소 중 토양에 유기태 질소의 형태로 남아있는 잔류율은 수도를 재배한 경우에는 관행구와 배비구가 각각 23.65와 26.93%로서 비슷하였으나, 수도를 재배하지 않은 경우에는 각각 64.98과 41.83%로서 큰 차이가 있었다. 수도체와 토양에 의한 시용된 요소의 전체 회수율은 수도를 재배하지 않은 경우 관행구 78.5%, 배비구 58.3%이고, 수도를 재배한 경우 관행구 91.1%, 배비구 83.4%로서 시용된 요소의 전체 회수율은 관행구가 높았다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1777-1787
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• 2000

본 연구에서는 황-이용 독립영양 탈질을 위한 경제적이면서도 효율적인 알칼리원의 선정을 위하여 숯, 연탄재, 패각 및 석회석을 대상으로 희분식 실험 및 연속실험을 실시하여 $NO_3{^-}-N$ 부하에 따른 탈질효율을 파악하였다. 희분식 실험 결과 패각 및 석회석이 가장 우수한 산 중화능력을 보였으나, 넓은 표면적을 가진 패각이 석회석보다 알칼리도 공급능력이 더 좋은 것으로 나타났으며, 황과 패각간의 혼합비는 1/1 (V/V)이 가장 효율적인 것으로 판단되었다. $NO_3{^-}-N$의 농도를 증가시키면서 수행한 연속실험 결과, 116 g $NO_3{^-}-N/m^3-day$의 부하까지는 90% 이상의 탈질효율을 나타내었으나, 145 g $NO_3{^-}-N/m^3-day$의 부하에서는 탈질효옳이 48%로 악화 되었다. 제거된 $NO_3{^-}-N$ 1 g당 생성된 $SO_4{^{2-}}$의 양은 평균 7.02 g으로 이론값인 7.54 g보다 낮게 나타났다. $NO_3{^-}-N$의 탈질은 반응속도상수가 평균 0.146/hr인 1차 반응으로, 그리고 $SO_4{^{2-}}$의 생성은 반응속도상수가 평균 -53.1 mg/L-hr인 0차 반응으로 나타났다. $NO_3{^-}-N$의 탈질량에 비례하여 가스가 발생되었는데, 질소 물질수지를 따진 결파 제거된 질소중 71~109%, 평균 90%가 $N_2$가스로 회수되었다.

• 한국습지학회지
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• 제22권2호
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• pp.145-152
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• 2020

고속도로는 많은 자동차 운행대수와 함께 높은 주행속도 및 급격한 주행속도 변화구간(휴게소, 영업소 등)으로 인하여 비점오염물질의 배출이 높은 지역에 해당한다. 국내 고속도로는 절토층 및 성토층에 조성됨으로써 적정 토양침투량 확보가 어려워 다양한 종류의 비점오염저감시설이 설치되지 못하고 있다. 본 연구는 토양치환 기법에 대한 연구를 통해 고속도로에 설치 가능한 시설의 종류를 확대하고 비용효율적 침투시설의 설계를 유도하기 위하여 수행되었다. 침투율이 낮은 원지반에 토양치환을 수행할 경우 시설 내 체류시간이 약 30% 지연되고, 시설 내 침투 및 저류율은 약 20% 증대하며, 비점오염물질 Total Suspend Soiled (TSS), Chemical Oxygen Demand (COD), Biological Oxygen Demand(BOD), Total Nitrogen(TN) 및 Total Phosphorus(TP) 제거효율이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 원지반 내 침투율이 낮은 곳에 토양치환을 수행할 경우 저류량, 체류시간 및 침투면적이 증가하여 침투율이 향상되는 것으로 나타났다. 원지반 토양의 침투능이 낮은 토양에 침투시설을 적용하기 위해서는 물환경보전법 시행규칙 별표17(비점오염저감시설의 설치기준)의 개선이 필요하며, 이 경우 토양 침투율이 시간당 13 mm 이하일 때 토양치환을 통해 법적 처리용량을 확보하도록 요구할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제23권2호
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• pp.36-46
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• 2015

경축순환농업은 축산농가에서 발생하는 가축분뇨를 비료자원으로 인식하여 농경지로 환원하는 지속 가능한 농업체계로 부상하였다. 하지만 우리나라의 경축순환농업 체계는 아직 미비하여 가축분뇨 처리 및 자원화에 애로를 겪고 있는 지역을 쉽게 찾아볼 수 있다. 본 연구에서는 1) 지역 특성을 고려한 맞춤형 경축순환농업 모델을 제시하고 2) 가축분뇨의 농경지 환원 시 잠재적 양분 공급량 및 작물의 양분 요구량에 관한 관계분석을 바탕으로 제시된 모델의 바이오매스 물질흐름 분석을 그 목적으로 한다. 개별농가 시설을 통한 경축순환농업을 실행하고 있는 우리나라 지역 두 곳과 (YC, JJ)과 공동자원화시설을 위탁처리하고 있는 두 곳 (NW, NS)을 선정하여 NS의 두 지역, NW의 세 지역, YC의 세 지역, JJ의 네 지역 등 총 열두 곳의 지역별 현장조사 및 면접을 실시하였고, 설문조사를 위한 농가들은 NW의 54농가, YC의 51농가, JJ의 44농가로 총 149농가의 설문조사를 수행하였다. JJ지역의 공동자원화시설은 퇴 액비화 역할뿐만 아니라 에너지화 모델로의 공동추진(two track model)이 보다 효과적일 것으로 판단된다. YC지역의 경우, 중규모(30톤 내외)의 분산형 공동자원화시설 3~4개를 축산농가가 밀집된 면(面)에 설치하는 모델이 적합할 것으로 판단된다. 기존 처리현황 대비 공동자원화시설이 적용된 시나리오의 양분흐름을 비교해 보면 두 지역 모두 인과 칼리량은 늘어나고(최대 7%까지) 질소량은 감소하는(최대 15%까지) 경향을 보이는 것으로 나타났다. 모델이 적용된 YC지역의 가축분뇨 유래 질소, 인산, 칼리는 전반적으로 비슷하게 고른 값을 보이고 있으나, 작물의 양분요구량과 양분의 토양 환원량을 비교해 보면 연간 질소가 719톤, 인이 1,269톤씩 각각 과잉 공급되고 있음을 알 수 있다. JJ지역의 경우 작물 양분요구량 대비 질소 671톤/년의 추가공급이 필요할 것으로 추정되며 이는 화학비료로 대체될 수 있음을 의미한다. 인의 경우 32톤이 과잉공급되어 JJ와 YC 지역 모두 인의 지표수 유출(runoff)에 기인한 부영영화(eutrophication)를 고려하여 경축순환농업 모델을 구축해야 할 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권5호
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• pp.354-361
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• 2008

본 연구에서는 깔개물질에 의한 양분 유입 및 축사 내 분뇨 방치 및 퇴비화 과정 중 발생하는 양분손실이 양분순환에 미치는 영향을 조사하기 위해 전남 지역 한우 농가(사육두수 100두, 경지 면적 2.5 ha)를 대상으로 사료$\rightarrow$ 가축 $\rightarrow$ 분뇨 $\rightarrow$ 퇴비 $\rightarrow$ 토양 $\rightarrow$ 사료의 양분순환구조를 분석하였다. 분뇨에 의해 발생한 질소와 인산을 기준으로 비교했을 때, 톱밥을 깔개물질로 사용할 경우 질소 1.6%, 인산 3.1%, 왕겨의 경우 질소의 14.2%와 인산 27.4%가 추가로 공급 되는 것으로 나타났다. 따라서, 양분수지 또는 양분순 환구조 분석에서 깔개물질의 종류와 사용량도 고려할 필요가 있다. 양분순환구조의 가장 큰 특징은 우사내 분뇨의 야적기간(21일)과 퇴비화 기간(90일) 동안에 발생하는 물질과 양분의 손실이었다. 톱밥퇴비의 경우 이 기간 동안 질소의 78.4%, 인산의 9.5%가 손실되었으며, 왕겨퇴비의 경우 각각의 손실률은 81.6%와 10.3%였다. 톱밥 퇴비의 물질 및 양분 손실률이 낮은 것은 톱밥의 C/N 비와 난분해성인 리그닌 함량이 높아서 유기물 분해가 상대적으로 느리게 일어났기 때문으로 판단되었다. 기존의 양분수지 연구는 대부분 분뇨 발생 시점의 양분함량을 기준으로 계산하였지만, 본 연구의 결과에 의하면 분뇨 발생 이후부터 농 경지 시용 이전까지 발생하는 양분손실과 이에 영향 을 미치는 깔개 물질의 특성을 고려하여야만 정확한 양분수지 구명이 가능한 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.405-415
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• 2000

전자공여체로 황 입자를 충전시킨 상향류 고정상에서 유입수의 $NO_3{^-}$-N 농도를 일정하게 유지하고 체류시간과 온도를 변화시키면서 독립영양 탈질실험을 실시한 결과, 체류시간 및 온도가 감소함에 따라 처리수의 $NO_2{^-}$-N 및 발생가스의 $NO_2$ 농도가 증가하면서 탈질효율이 악화되고 가스발생량은 감소하였다. 제거된 $NO_3{^-}$-N 1g당 소모된 알칼리도의 양은 실험조건에 따라 차이를 나타내어, 체류시간 영향 실험에서는 3.44~5.71 g. 평균값 4.67 g로 이론값인 4.57 g에 근사하였으나, 온도 영향 실험에서는 6.58~13.41 g, 평균값 9.12g은 이론값의 2배 정도되었다. 제거된 $NO_3{^-}$-N 1 g당 생성된 $SO_4{^{2-}}$의 양은 체류시간 영향 실험에서는 6.99~9.69 g, 평균 8.20 g이었으며, 온도 영향 실험에서는 6.44~8.16 g, 평균 7.51g으로 이론값인 7.54 g에 가깝게 나타났다. 반응조 길이 방향에 따른 탈질은 반응속도상수가 0.1648/hr인 1차반응으로 그리고 황산염 생성은 반응속도상수가 241/hr인 0차반응으로 나타났으며, 온도보정계수는 평균 1.130으로 계산되었다. 그러나 질소수지를 따진 결과 이론치와 실측치간에 큰 차이를 보여 이의 규명을 위한 연구가 요망된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.293-301
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• 2017

초임계 이산화탄소 발전사이클의 다양한 특성을 분석하기 위하여 Sub-kWe급의 소형 실험장치를 설계, 제작하였으며, 터보발전기를 개발하였다. 초임계 이산화탄소 발전용 터빈에서는 팽창비가 작고, 유량이 작기 때문에 터보발전기의 회전수가 높아지게 되고, 이에 따라 회전 부품의 선정, 터빈 공력설계, 축력 및 회전체 동역학 설계가 어려워지게 된다. 이에 터보발전기의 회전수를 줄이기 위하여 노즐의 여러 채널 중 1개의 노즐만 사용하는 부분유입 방법을 세계 최초로 초임계 이산화탄소 발전용 터보발전기에 적용하였으며, 회전체의 진동을 측정하여 부분유입 노즐을 적용함에도 회전체 안정성은 허용 범위내에 있음을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권6호
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• pp.708-722
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• 2016

LOICZ(Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone) 모델을 이용하여, 목포항 주변의 하구역(영산호 하구역, 영암호-금호호 하구역)에서 일어나는 생지화학적인 순환 과정을 이해하고자 계절별 영양염 수지를 산정하였다. 비성층화 시기인 2008년 5월, 9월, 11월에는 simple three-box model을 적용하였고, 성층이 발생했던 7월에는 two-layer box model을 적용하였다. 물질 수지를 산정한 결과, 5월과 7월에 외해역으로부터 영양염이 역유입되었고, 외해수와의 혼합에 의한 교환($V_{X-3}$, 또는 $V_{deep}$)을 통해 하구역으로 유입되는 영양염(DIP) 부하량이 인공 호수의 대규모 방류 영향을 받은 육상기인 유입량보다 더 많았다. 그리고 9월 물질 수지 결과에서는 하구역과 외해역의 영향을 동시에 받는 하구역 입구(sub-region III)에서 영양염의 과잉 적체가 발생되었다. 저수온기(11월)에 인공 호수(영산호)의 방류 영향이 없는 하구역에서는 영양염이 제거되었고, 담수 방류(영암호-금호호)의 영향을 받은 하구역에서는 수주 내 영양염이 축적되는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과들은 목포항 주변 하구역으로 유입되는 영양염들이 육상에서 기인할 뿐만 아니라, 외해역 그리고 하구역 내에서도 추가 공급되고 있다는 점을 시사하고 있다. 따라서 목포항 주변 하구역의 수질 관리를 위해서는 담수를 통한 육상기인 영양염 부하량을 저감하는 방안과 함께, 주변 해안으로의 영양염 유입도 저감하기 위한 통합 환경관리 대책이 수립되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.85-92
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• 2005

도시하수 1차슬러지의 가수분해와 산발효특성 향상을 위해 슬러지상 형태를 가진 새로운 회분식 및 반연속시 발효시스템의 운전특성을 운전 온도와 pH를 함수로 평가하였다. 본 공정에서 적용한 산세정 슬러리 반응조는 pH 9와 고온($55^{\circ}C$)의 운전조건하에서 비교적 짧은 체류시간내 유출수내 다량의 유기산을 생산하는 우수한 운전특성을 가지고 있다. 가수분해 특성은 대상기질인 슬러지의 특성에 미치는 계절적 특성에 상당한 영향을 받았으나, 반면에 산형성특성은 거의 영향을 받지 않았다. 우기계절을 기준으로 할 때 최적 운전조건하에서의 휘발성 유기산의 생성과 회수율은 $0.18\;g\;VFA_{COD}\;g^{-1}\;VSS_{COD}$과 63.3%이었으며, 발효부산물로써 질소와 인의 용출율은 각각 $0.006\;g\;N\;g^{-1}\;VSS_{COD}$ 및 0.003 g $P\;g^{-1}\;VSS_{COD}$이었다. 실규모 처리장($Q=158,880\;$m^3\;day^{-1}$)에서의 물질수지 결과 우기계절동안의 휘발성 유기산과 비휘발성 유기산의 생산량은 약 $3,110\;kg\;VFA_{COD}\;day^{-1}$ 및 $1,800\;kg\;COD\;day^{-1}$이었는데, 이는 유입 하수기준으로 약 $31\;mg\;COD\;L^{-1}$, $20\;mg\;VFA_{COD}\;L^{-1}$, $0.7\;mg\;N\;L^{-1}$ 및 $0.3\;mg\;P\;L^{-1}$의 수질향상을 가져올 것으로 평가되었다. 이 공정의 적용에 따라 유입하수 $1,000\;m^3$ 당 약 $67 (에너지 비용 제외시)의 경제적 이득이 있으며, 건기계절시에는 이보다 더 높은 경제성을 가질 것으로 기대된다. 또한 본 연구결과 고성능 발효조는 병원성균이 없는 안정화된 고형물 생산, 우수한 고형물 분리특성 및 경제성 등 다양한 장점이 있는 것으로 나타났다.