• 생명과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1294-1303
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• 2019

퍼클로레이트는 물에 용해도가 높고 안정되어 잔류하는 음이온성 오염물이다. 이 오염물은 토양/지하수는 물론 지표수, 먹는물, 식품, 어류, 농작물에도 검출이 되었다. 퍼클로레이트는 갑상선에 요오드가 흡수되는 것을 방해함으로써 대사조절에 중요한 갑상선 호르몬 생산을 감소시키는 것으로 알려졌다. 오염된 환경으로부터 퍼클로레이트를 제거하기 위한 다양한 기술이 개발되었으나 미생물에 의한 생분해가 가장 환경 친화적이고 경제적인 것으로 알려졌다. 그러나 염수와 같은 염이 있는 환경에서의 퍼클로레이트 생분해에 대한 정보는 비교적 제한적이다. 본 논문에서는 미생물을 이용한 염수의 퍼클로레이트 제거와 이와 관련된 미생물에 대해 기술하였다. 대부분 염수의 퍼클로레이트 생분해 연구는 acetate와 같은 유기물을 전자공여체로 사용하는 종속영양방식으로 이루어졌으며 폐재생액(염수) 내의 퍼클로레이트 처리에 중점을 두었다. 폐재생액은 퍼클로레이트로 오염된 지하수를 정화하는데 주로 사용되는 이온교환법에서 발생한다. 내염성 미생물을 농화배양하여 식종한 생물반응기를 통해 최고 10% NaCl 농도에서도 퍼클로레이트의 연속제거가 가능한 것으로 보고되었으나 장기적으로 안정적인 제거는 제시되지 않았다. 염수 내의 퍼클로레이트 제거에 사용된 생물반응기에는 주로 ${\beta}$-와 ${\gamma}$-Proteobacteria가 우세한 것으로 나타났다. 본 논문에서 기술한 이러한 정보는 생물공학기술 개발을 위해 염수의 퍼클로레이트 생분해에 대한 이해를 하는데 도움을 줄 것이다.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권2호
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• pp.186-196
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• 2020

Pillared clays with Zr and Fe/Cu/Zr polycations have been prepared from natural clays found in large deposits of Kazakhstan and assessed as catalysts for the catalytic wet peroxide oxidation (CWPO), using 4-nitrophenol (4-NP) as model compound. The performance of the catalysts was followed by measuring the concentration of 4-NP, H₂O₂ and the total organic carbon (TOC), considering C_4-NP = 5 g L^-1, $C_{H_2O_2}$ = 17.8 g L^-1, C_cat = 2.5 g L^-1, initial pH = 3.0 and T = 50℃. At those selected conditions, the pillared clays showed higher activity than natural clays in the CWPO of 4-NP. The conversion of the model pollutant was complete when Fe/Cu/Zr-PILCs were used, with the TOC removal reaching 78.4% after 24 h with the best Fe/Cu/Zr-PILC. The H₂O₂, 4-NP and TOC time-evolution was well described by a kinetic model based on TOC lumps in three blocks, considering the initial TOC (corresponding to 4-NP), the production of oxidizable intermediates and the formation of refractory products.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권5호
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• pp.375-381
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• 2010

본 연구에서는 선박오수 고도처리시스템 개발을 목적으로 SBR 공법을 도입하여 선박용 오수처리장치를 제작한 후 성능 평가를 수행하였다. Lab scale 과 Pilot Plant 규모의 기초 실험을 토대로 제작한 시제품은 시운전 결과 IMO의 Res.MEPC.159(55) 성능 기준을 충분히 만족시켰으며, 질소와 인의 동시처리도 가능하여 강화되어 가는 해양환경기준을 충분히 만족시킬 수 있을 것으로 평가되었다. 선박오수와 유사한 실 하폐수를 대상으로 한 제품 가동 결과 유기물의 경우 90% 이상, 질소와 인의 경우 50% 이상의 처리 효율을 나타내었으며, 운전 기간 내내 안정적인 처리 효율을 보이며 선박이라는 특수한 환경과의 접목성도 매우 우수한 시스템으로 확인되었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제10권1호
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• pp.57-65
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• 2019

This study assessed the contribution of emergent vegetation (Phragmites australis, Typha latifolia, and Nelumbo nucifera) to the submerged surface area, the amount of biofilms attached to the submerged portions of the plants, and the treatment performance of a free water surface (FWS) constructed wetland. Results showed that a 1% increase ($31m^2$) in the vegetative area resulted in an increase of $220m^2$ of submerged surface area, and 0.48 kg Volatile Suspended Solids (VSS) of attached biofilm. As the vegetation coverage increased, effluent organic matter and total Kjeldahl nitrogen decreased. Conversely, a higher nitrate concentration was found in the effluent as a result of increased nitrification and incomplete denitrification, which was limited by the availability of a carbon source. In addition, a larger vegetation coverage resulted in a higher phosphorus in the effluent, most likely released from senescent biofilms and sediments, which resulted from the partial suppression of algal growth. Based on the results, it was recommended that constructed wetlands should be operated with a vegetation coverage of just under 50% to maximize pollutant removal.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권6호
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• pp.859-872
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• 2015

Pebble matrix filtration (PMF) is a water treatment technology that can remove suspended solids in highly turbid surface water during heavy storms. PMF typically uses sand and natural pebbles as filter media. Hand-made clay pebbles (balls) can be used as alternatives to natural pebbles in PMF treatment plants, where natural pebbles are not readily available. Since the high turbidity is a seasonal problem that occurs during heavy rains, the use of newly developed composite clay balls instead of pure clay balls have the advantage of removing other pollutants such as natural organic matter (NOM) during other times. Only the strength properties of composite clay balls are described here as the pollutant removal is beyond the scope of this paper. These new composite clay balls must be able to withstand dead and live loads under dry and saturated conditions in a filter assembly. Absence of a standard ball preparation process and expected strength properties of composite clay balls were the main reasons behind the present study. Five different raw materials from industry wastes: Red Mud (RM), Water Treatment Alum Sludge (S), Shredded Paper (SP), Saw Dust (SD), and Sugar Mulch (SM) were added to common clay brick mix (BM) in different proportions. In an effort to minimize costs, in this study clay balls were fired to $1100^{\circ}C$ at a local brick factory together with their bricks. A comprehensive experimental program was performed to evaluate crushing strength of composite hand-made clay balls, using uniaxial compression test to establish the best material combination on the basis of strength properties for designing sustainable filter media for water treatment plants. Performance at both construction and operating stages were considered by analyzing both strength properties under fully dry conditions and strength degradation after saturation in a water bath. The BM-75% as the main component produced optimum combination in terms of workability and strength. With the material combination of BM-75% and additives-25%, the use of Red Mud and water treatment sludge as additives produced the highest and lowest strength of composite clay balls, with a failure load of 5.4 kN and 1.4 kN respectively. However, this lower value of 1.4 kN is much higher than the effective load on each clay ball of 0.04 kN in a typical filter assembly (safety factor of 35), therefore, can still be used as a suitable filter material for enhanced pollutant removal.

• 한국습지학회지
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• 제26권2호
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• pp.168-181
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• 2024

인공습지는(CW)는 침투, 흡착, 저류, 식물과 미생물의 증발산 등과 같은 수문학적 및 생태학적 기작에 의하여 오염물질 제거, 탄소흡수 및 저장, 생물다양성 향상 등의 생태계서비스를 제공한다. 본 연구는 수평지하흐름 인공습지(HSSF CW)의 미생물 군집과 토양의 물리·화학적 특성 및 처리효율의 상관관계를 분석하기 위하여 수행되었다. 연구를 위한 모니터링은 강우시 수질특성, 토양특성, 미생물 분석이 수행되었다. 따뜻한 계절(>15℃) 에서 TSS, COD, TN, TP 및 중금속(Fe, Zn, Cd) 제거효율이33~74% 범위로 나타났다. 그러나 추운 계절(≤15℃)에서 TOC 35%로 가장 높은 제거 효율이 나타났다. 인공습지 내 토양은 인근에서 채취한 토양의 토양유기탄소(SOC) 함량보다 3.3배 더 높은 함량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 유입부와 유출부의 탄소(C), 질소(N) 및 인(P)의 화학양론비(C:N:P)는 각각 120:1.5:1 및 135.2:0.4:1로 나타났으며, 탄소에 비해 질소와 인의 비율이 매우 낮아 미생물 성장에 문제가 발생될 수 있다. 미생물 분석에서는 생물다양성 지수를 통해 미생물 군집의 풍부도, 다양성, 균질성 및 균일성이 따뜻한 계절이 추운 계절에 비해 높게 나타났다. 인공습지의 강우유출수 오염물질 중 질소고정 미생물인 Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes가 우점종으로 미생물 생장을 촉진하는 것으로 평가되었는데 이는 특정 토양특성 및 유입수 특성이 미생물 풍부도와 밀접한 관련이 있음을 의미한다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권3호
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• pp.292-297
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• 1999

수중에서 유기합성화합물의 oxidative coupling을 통한 제거에 촉매제로서 식물체의 직접적인 이용 가능성을 검토하기 위하여 제지, 염료 및 전자회사 등에서 배출되고 있는 phenol성 화합물인 2,4-DCP를 이용하였다. 이 제거반응은 식물체에 포함된 산화환원효소에 의해 매개되어지는 oxidative coupling반응에 의해 유기독성화합물들간의 중합 반응으로 생성된 polymer가 침전됨으로서 야기되었다. 여러식물체들을 선별하여 이들 식물체가 가지고 있는 peroxidase의 활성을 측정한 결과 냉이에서 가장 높은 peroxidase의 활성이 관찰되었고 순무, 고구마, 배추 그리고 무 뿌리의 순이었다. Peroxidase의 활성이 비교적 높은 것으로 나타난 순무와 냉이를 이용해 다양한 실험조건하에서 2,4-DCP의 제거정도를 조사한 결과 2,4-DCP의 최대제거는 냉이의 경우 3분 이내, 순무의 경우 15분 이내로 아주 신속하게 이루어졌으며, 실험을 수행한 pH 전 범위(pH 3.0-8.0)에서 높은 제거율(90% 이상)을 유지하였다. 전자수용체로 작용하는 hydrogen peroxide를 9mM 첨가하였을 때 최대 제거율을 보였으며, 그 농도를 증가시키더라도 제거율은 더 이상 증가되지 않았다. 초기농도를 달리하여 냉이와 순무에 의한 2,4-DCP의 제거율을 조사한 결과 냉이로 매개된 2,4-DCP의 제거율은 초기농도 1,600ppm까지 90% 이상의 제거율을 나타내었으나, 순무로 매개된 2,4-DCP의 경우 초기농도 1,200ppm까지 90%이상의 제거율을 나타내다가 초기농도가 1,600ppm로 증가되었을 때 78.8%로 제거율이 감소되어 유기독성물질의 초기농도는 식물체를 이용한 유기독성물질의 제거에 약간의 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제39권4호통권118호
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• pp.489-497
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• 2006

본 연구에서는 우리나라의 분산지역 및 농촌마을의 하수처리를 위해 자연정화 고도처리 공법인 NEWS (Natural and Ecological Wastewater treatment System)를 적용하였다. 고친수성 biofilter를 사용하여 고형물질과 유기물질을 제거하였으며, 인공습지를 이용하여 영양물질을 제거하였다. 장지적으로 안정성을 갖으며, 부지면적과 효율 면에서 기계적인 공법과 경쟁할 수 있는 자연정화 고도처리공법을 개발하고자 고친수성 biofilter와 상하흐름형 인공습지를 조합하여 (NEWS)처리효과를 검토하였다. 본 처리시설을 적용한 결과 COD를 제외한 수질항목에서 높은 제거율을 나타내었다. Biofilter 유출수는 국내 수질기준을 만족시키지 못하였으나, 인공습지를 거쳐 처리된 최종 유출수는 수질기준을 만족시켰다. BOD, SS, TN, TP의 유입부하량과 제거량과의 관계를 회귀분석 한 결과 결정계수는 각각 0.998, 0.999, 0.919, 0.919로 매우 높은 상관성을 나타냈다. 동절기 효율저하의 문제점을 해결하기 위해 연구시설의 지붕을 투명 폴리카보네이트 글라스로 설치하여 난방을 하지 않는 온실을 도입하고, 12-2월 동안 겨울철 처리장 실내 ${\cdot}$ 외 온도차이를 측정한 결과 처리장실내온도가 실외 온도보다 최고 $20^{\circ}C$까지 높게 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 자연생태학적 하수고도처리공법인 NEWS는 유기물질과 영양물질 처리공정을 분리하여 처리효율을 높일 수있으며, 국내의 분산지역 및 농촌마을의 하수처리에 적용가능성이 높을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제17권1호
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• pp.38-44
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• 2015

대부분의 강우가 여름철에 집중되는 국내 강우 특성은 여름철 집중호우에 따른 비점 오염물질의 수계로의 과대 유입에 대한 우려를 높이고 있다. 국내 수계로의 오염원 유입특성이 대부분 비점오염원 형태인 것을 감안한다면 강우가 오염물질의 거동에 미치는 영향이 매우 크다고 할 수 있다. 특히 초기 우수의 경우 상당한 영양소와 중금속에 오염되어 있는 것으로 알려져 있기 때문에 이를 적절히 처리함과 동시에 재이용하기 위한 다양한 연구가 필요하다. 이를 해결하기 위한 다양한 시설 중 빗물정원은 빗물양과 수질의 조절이 가능한 친환경적이며 효과적인 방안이다. 본 연구에서는 빗물정원에 효과적으로 적용 가능한 자연형 흡착여재를 개발하고 이를 적용하여 빗물이 빗물정원을 통과한 이후 유출수의 영양소 및 유기물(TN, TP, CODcr), 중금속 제거(Cu, Cd, Pb) 효율을 검토하였다. 이를 위하여 자연형 흡착여재인 피트모스를 탄화시켜 오염물질 별 제거 흡착능을 살펴보았으며, 이를 이용한 삼단의 계단식 여재 시설을 구성하여 영양소 및 중금속 제거 변화 양상을 살펴보았다. 연구결과 피트모스는 더 높은 온도에서 탄화시켰을 경우 흡착능이 우수하였으며, 피흡착제의 농도가 낮을수록 흡착이 잘 되는 것으로 나타났다. 5개의 빗물정원에서의 인공강우 오염물질 제거효율을 분석한 결과, T-N, T-P, CODcr 모두 피트모스를 사용한 반응조가 제거율이 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 앞으로 빗물정원을 구성하는데 있어 피트모스를 탄화한 여재를 이용한다면 보다 효과적인 오염물질 저감효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.648-653
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• 2006

기존 바이오필터 기술의 문제점인 불안정한 VOCs 제거효율을 개선하기 위하여 미생물을 고분자물질에 고정화시킨 새로운 담체를 개발하였으며, styrene을 대상으로 개발된 담체의 특성을 실험적으로 조사하였다. 복합고분자담체는 천연고분자물질인 alginate와 인공고분자물질인 polyvinyl alcohol(PVA) 혼합액에 분말활성탄과 고농도 미생물 배양액을 배합하여 3 mm 크기의 구형으로 제조하였다. 회부실험 결과 제조된 복합고분자담체는 활성탄의 흡착능력이나 미생물의 생분해속도의 감소 없이 대상 VOC인 styrene을 빠른 속도로 저감할 수 있었다. 복합고분자담체를 적용한 바이오필터 장기운전 실험에서는 유입부하량 $245g/m^3/hr$에서도 95% 이상의 styrene 분해능을 나타내어, 문헌에 제시된 기존 바이오필터의 styrene 최대분해능을 초과하였다. 오염물질이 고농도로 단기간 유입되는 조건에서도 고정화된 활성미생물에 의한 생분해반응과 함께 담체에 첨가된 분말활성탄의 흡착반응에 의해 오염물질이 효과적으로 제어되었으며, 오염물질 유입농도가 낮아진 후에 활성탄에 흡착된 styrene이 미생물에 의해 분해됨을 확인하였다. 결과적으로 활성탄과 미생물을 고분자물질로 고정화하여, 활성탄의 단점(장기간 사용하기 위해서는 재생이 필요)과 미생물반응의 단점(변동부하에 처리효율이 낮음)을 동시에 최소화시켰으며, 생물학적 VOCs 저감효과를 극대화시킬 수 있었다.