• 대한환경공학회지
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• 제35권2호
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• pp.144-150
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• 2013

본 연구에서는 고급산화공정에서 촉매제로 사용되는 산화철 나노입자를 세라믹 멤브레인 표면에 부착하여 오존 산화 공정과 연계 처리가 가능한 반응성 세라믹 멤브레인을 합성하고, 이를 이용한 하이브리드 세라믹 멤브레인 시스템(일원화된 오존-멤브레인 시스템)을 통해 자연유기화합물에 의한 막 오염 제어 특성을 평가하였다. 디스크 형태의 알루미나 정밀여과 및 한외여과 세라믹 멤브레인에 소결법을 사용하여 산화철 나노입자를 부착하였으며, 산화철 나노입자 양에 따른 반응성 세라믹 멤브레인의 특성을 분석하였다. 주사전자현미경(SEM) 분석을 통해 세라믹 멤브레인 표면 위에 산화철 나노입자 층이 형성되었음을 확인할 수 있었고, 부착된 산화철 나노입자의 크기는 대략 50 nm임을 확인할 수 있었다. 반응성 세라믹 멤브레인과 기존 세라믹 멤브레인의 막 투과 성능(Pure water permeability) 비교 실험 결과 큰 차이를 보이지 않았는데, 이는 반응성 세라믹 멤브레인 표면에 형성된 산화철 나노입자 층이 멤브레인의 투과 유량에 큰 영향을 끼치지 않음을 확인할 수 있었다. 하이브리드 세라믹 멤브레인 시스템을 통한 자연유기화합물의 막 오염(Fouling) 및 막 오염 회복(Fouling recovery) 실험을 통해, 반응성 세라믹 멤브레인을 사용한 시스템이 산화철 나노입자와 오존과의 반응을 통해 생성된 수산화라디칼이 보다 효율적으로 자연유기화합물을 분해하여 막 오염을 저감하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 원수와 처리수 내의 자연유기화합물 분석을 통해, 반응성 세라믹 멤브레인 시스템이 보다 효과적으로 자연유기화합물의 방향성 성분 감소, 고분자량 비율 감소, 소수성 성분 감소 등을 통해 막 오염을 제어함을 확인할 수 있었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제7권5호
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• pp.417-431
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• 2016

Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) powder was treated with aqueous sodium hydroxide to obtain partially defluorinated fluoropolymers with expected properties such as improving hydrophilicity and fouling resistance. Raman spectrum and FT-IR results confirmed the existence of conjugated carbon double bonds after alkaline treatment. As the concentration increased, the degree of defluorination increased. The morphology and structure of membranes were examined. The permeation performance was investigated. The results showed that membrane's hydrophilicity increased with increase of the percentage of alkaline treated PVDF powder. Moreover, in terms of the water contact angle, it decreased from $92^{\circ}$ to a minimum of $68^{\circ}$; while water up take increased from 128 to 138%. Fluxof pure water and the cleaning efficiency increased with the increase of alkaline treated PVDF powder. The fouling potential also decreased with the increase of the percentage of alkaline treated PVDF powder. The reason that makes blending PVDF show different characteristics because of partial defluorination, which led the formation of conjugated C = C bonds and the inclusion of oxygen functionalities. The polyene structure followed by hydroxide attack to yield hydroxyl and carbonyl groups. Therefore, the hydrophilicity of blending membrane was improved. The SEM and porosity measurements showed that no obvious variations of the pore dimensions and structures for blend membranes were observed. Mechanical tests suggest that the high content of the alkaline treated PVDF result in membranes with less tolerance of tensile stress and higher brittleness. TGA results exhibited that the blend of alkaline treated PVDF did not change membrane thermal stability.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권12호
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• pp.1201-1211
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• 2012

본 논문은 순차적인 일국 CGE 모형을 구축하여 국가의 온실가스 저감정책과 연계한 물산업 지원 정책의 경제적 파급효과를 분석하였다. 모형은 물산업과 에너지 부문을 세분화하였으며, 온실가스 저감수단으로 탄소세를 도입하였다. 시나리오는 탄소세수를 가계에 이전하는 경우와 물산업에 지원되는 경우로 구축해 모의결과를 비교분석 하였다. 분석결과 물산업 지원 정책은 GDP 기준 약 0.1% 수준의 온실가스 저감 비용을 절감하고 소비와 투자를 확대하는데 기여하는 것으로 나타났다. 그러나 물산업의 에너지 집약도가 높기 때문에 탄소세 부과로 인한 에너지 대체, 비에너지 집약적 산업구조 전환에의 기여도는 미미하였다. 따라서 온실가스 저감정책 하에서 물산업 발전을 위해 에너지 효율개선, 친환경 에너지 개발 및 활용 증진 등 비용효율적인 물산업 정책 추진이 중요할 것이다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권4호
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• pp.211-220
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• 2018

Incorporating nano-materials in thin-film composite (TFC) membranes has been considered to be an approach to achieve higher membrane performance in various water treatment processes. This study investigated the rejection efficiency of three target compounds, i.e., reserpine, norfloxacin and tetracycline hydrochloride, by TFC membranes with different graphene oxide proportions. Graphene oxide (GO) was incorporated into the polyamide active layer of a TFC membrane via an interfacial polymerization (IP) reaction. The TFC membranes were characterized with FTIR, FE-SEM, AFM; in addition, the water contact angle measurements as well as the permeation and separation performance were evaluated. The prepared GO-TFC membranes exhibited a much higher flux ($3.11{\pm}0.04L/m2{\cdot}h{\cdot}bar$) than the pristine TFC membranes ($2.12{\pm}0.05L/m2{\cdot}h{\cdot}bar$) without sacrificing their foulant rejection abilities. At the same time, the GO-modified membrane appeared to be less sensitive to pH changes than the pure TFC membrane. A significant improvement in the anti-fouling property of the membrane was observed, which was ascribed to the favorable change in the membrane's hydrophilicity, surface morphology and surface charge through the addition of an appropriate amount of GO. This study predominantly improved the understanding of the different PA/GO membranes and outlined improved industrial applications of such membranes in the future.

• Membrane and Water Treatment
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• 제12권1호
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• pp.43-49
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• 2021

The Commercial polymeric membranes like Polysulfone (PSF), Polyvinylidene difluoride (PVDF) and Polyacrylonitrile (PAN) which are an integral part of water purification investigation were chosen for the shockwave (SW) exposure experiment. These membranes were prepared by blending polymer (wt. %) / DMF (solvent) followed by phase-inversion casting technique. Shockwaves are generated by using Reddy Tube lab module (Table-top Shocktube) with range of pressure (1.5, 2.5 and 5 bar). Understanding the changes in membrane before and after shock wave treatment by parameters, i.e., pure water flux (PWF), rejection (%), porosity, surface roughness (AFM), morphology (SEM) and contact angle which can significantly affect the membrane's performance. Flux values PSf membranes shows increase, 465 (pristine) to 524 (1.5wt%) LMH at 50 Psi pressure and similar enhancement was observed at 100Psi (625 to 696 LMH). Porosity also shows improvement from 73.6% to 76.84% for 15wt% PSf membranes. It was observed that membranes made of polymers such as PAN and PSF (of high w/w %) exhibits some resistance against shockwaves impact and are stable compared to other membranes. Shockwave pressure of up to 1.5 bar was sufficient enough to change properties which are crucial for performance. Membranes exposed to a maximum pressure of 5 bar completely scratched the surface and with minimum pressure of 1.5bar is optimum enough to improve the water flux and other parameters. Initial results proved that SW may be suitable alternative route to minimize/control membrane fouling and improve efficiency.

• 환경정책연구
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• 제13권4호
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• pp.3-49
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• 2014

기업의 환경책임에 대한 이해관계자의 관심이 높아지고, 정부의 환경규제가 강화되면서 환경경영의 중요성이 강조되고 있다. 그러나 아직까지 국내 기업들의 환경에 대한 인식수준은 낙후된 편이며, 환경 관련 연구들도 환경성과와 경제적 성과의 관련성에 대한 일관된 결론을 제시하지 못하고 있다. 이는 첫째, 경제적 성과는 평가범위가 상대적으로 협소하고 가격이라는 공통 단위로 측정될 수 있는 반면, 환경오염물질의 감소, 온실가스 및 탄소 배출의 감소, 에너지 효율 등과 같은 환경성과는 평가범위가 다양하고 측정단위가 상이하기 때문에 선정되는 성과지표에 따라 서로 다른 연구결과가 도출될 수 있기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 일반화되고 표준화된 성과지표의 개발이 모색되어야 하며, 특히 환경경영의 의미가 '지속성장'이란 개념으로 확장됨에 따라 이러한 정의에 부합하기 위해서는 개발된 성과지표는 환경성과와 경제적 성과의 의미를 동시에 포괄할 수 있어야 한다. 둘째, 현재 대부분의 연구는 환경경영의 실행주체인 기업의 환경투자 동기 및 환경성과에만 주목하고 있을 뿐, 환경경영의 효과적인 실천전략에 대한 명확한 기준을 제시하지 못하고 있다. 예를 들어, 경쟁업체들과의 상대적인 환경경쟁력을 비교함으로써 프로세스 개선전략 또는 시장차별화 전략을 도출하고 이를 경제적 성과와 연계하기 위한 환경전략의 선택적 대안을 제안함으로써 환경성과와 경제적 성과의 선순환적인 관계성을 확보할 수 있어야 한다. 본고에서는 첫째, 다수 투입과 다수 산출요인으로 구성된 에코효율성을 자료포획분석(Data Envelopment Analysis: DEA) 모형을 통하여 산출하고자 한다. 에코효율성을 기초로 국내 기업들의 환경경쟁력을 비교분석하고 에코효율성을 개선하기 위한 환경전략의 선택적 대안을 제시하고자 한다. 둘째, 패널분석을 이용하여 에코효율성과 경제적 성과의 인과관계를 분석하고, 합동 회귀모형을 이용하여 에코효율성과 경제적 성과의 관계성을 분석하고자 한다. 국내 23개 기업의 4개년 자료를 대상으로 DEA에서 산출된 에코효율성을 이용하여 표본기업들의 기간별 에코 효율성을 산출하였다. 산출된 에코효율성을 기초로 23개 기업의 연도별 기술효율성, 순수기술효율성 및 규모효율성을 비교하였으며 비효율적인 기업들의 에코효율성 개선 대안을 제시하였다. 또한, 에코효율성과 경제적 성과로의 인과성이 존재하고 있으며, 수익성(ROA 및 ROS) 및 기업가치(토빈 Q, 주가 및 주가수익률)와 같은 경제적 성과와 에코효율성의 관련성을 분석한 결과 에코효율성이 기업의 수익성 및 기업가치와 매우 유의적인 양(+)의 관련성을 가지고 있음을 확인하였다. 본고의 결과는 다양한 환경변수와 경제적 성과변수를 통합한 에코효율성을 이용함으로써 환경 관련 연구들의 일반성이나 보편성을 제고할 수 있을 뿐만 아니라 환경관리의 지속가능성에 대해 보다 깊은 통찰력을 제공해 줄 것으로 기대한다. 또한, DEA 모형에서 제공하는 연도별 기술효율성, 순수기술효율성 및 규모효율성의 분석결과를 이용하여 에코효율성에 대한 변화의 원인을 탐색하고 환경경영에 대한 선택적 전략을 제시함으로써 환경경영의 실행방향과 구체화된 실천목표를 지원할 수 있을 것으로 기대한다. 마지막으로 본고에서 분석된 일관된 연구 결과는 기업의 환경투자가 경제적 성과로 연계될 수 있다는 점에서 선순환적인 환경경영의 동기부여 요인으로 작용할 것으로 기대한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.733-741
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• 2013

본 논문은 대형 상용기관을 모사한 정적연소실에서 매립지 가스의 연소 특성에 대한 복수의 논문 중 첫 논문으로, 연소특성을 연소화학양론 및 열역학적 측면에서 분석하고 이를 실험 결과와 비교하였다. 연소화학양론 및 열역학적 분석에서 연료조성과 당량비에 따라 기연가스의 조성이 변화하고 이에따라 정적비열이 변화하여 동일 발열량에 최종압력은 변화하며, 이것은 실제 연소압력 측정결과와 대체로 일치한다. 연료조성과 당량비에 따른 상대적 압력변화 및 연소기간도 분석결과와 실험결과가 경향상 일치한다. 분석과 실험 결과 사이의 차이는 열전달량의 차이에 기인한 온도저하 및 이에 따른 정적비열의 변화가 주요 원인이며, 연소실 체적과 점화위치도 연소기간과 온도에 큰 영향을 준다. 최종적으로 정적연소에서 연료변환효율은 메탄 분율이 작을수록 그리고 당량비 0.8 ~ 0.9 사이에서 최대가 되며, 이러한 연료변환효율의 증가는 실물기관에서 비열비 감소의 효과를 상쇄하고 남으므로 순수 메탄보다 LFG의 연소가 효율 면에서 유리하다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권2호
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• pp.197-206
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• 2006

본 연구에서는 최근 매립지 침출수 처리를 위해 많이 활용되고 있는 막분리 공정에 초음파를 적용하여 투과속도와 막의 세정효율 향상에 미치는 영향인자와 효과에 대하여 살펴보았다. 즉, 중공사 형태의 MF막과 관형의 UF막을 대상으로 초음파의 주파수($40{\sim}120$ kHz), 초음파의 세기($200{\sim}500$ W), 운전압력($0.1{\sim}2.3kg/cm^2$), 초음파 조사시간 등을 변화시키며 투과속도 향상에 미치는 영향을 평가하였다. 1차 처리된 침출수를 이용하여 초기 50 min 동안 막을 오염시킨 다음 70 min 동안 초음파를 조사하여 조사기간과 투과속도의 변화를 관찰하였다. 순수의 투과속도에 대한 투과속도의 회복률(recovery ratio)과 세정직전의 투과속도에 대한 초음파 조사 후 투과속도의 상승률(enhancement ratio)을 이용하여 영향인자를 분석하였다. 동일한 조건에서 막의 초음파 세정에 의한 투과속도 개선 효과는 주파수에 반비례적이며. 초음파의 조사강도에 비례적으로 나타났고, 막의 운전압력이 높으면 세정효과가 지연되며 투과속도의 개선효과도 감소하였다. 또한 10,000과 100,000 MWCO의 UF막에서의 회복율과 상승률은 각각 최대 75-98%와 40-50% 이었으나, $0.1{\mu}m$ MF막에서는 각각 10%와 500%였다. 1차 처리 침출수를 이용한 실험결과로부터 초음파에 의해 발생되는 기계적 진동을 활용한 막세정이 기존의 수세정과 약품세정 대신에 활용가능성이 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권7호
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• pp.757-763
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• 2006

본 연구에서는 BTEX로 오염된 저질로부터 순수 분리한 BTEX를 탄소원으로 $NO_3$-N를 전자수용체로 이용하는 미생물의 오염토양에 대한 현장 적용 가능성을 평가하였다. 이와 함께 주입한 순수 분리 미생물과 토착 미생물과의 상호 관계를 관찰하기 위하여 시간 경과에 따른 오염된 토양에서의 미생물 군집 변화도 관찰하였다. 이를 위해 BTEX로 오염 가능성이 적은 지역으로부터 채취한 토양 시료 100 g에 benzene, toluene, ethylbenzene, o-xylene을 각각 일정량 주입한 후, 동정 분리한 Pseudomonas stutzeri strain 15(DQ 202712):Klebsiella sp. strain 20(DQ 202715):Citrobacter sp. strain A(DQ 202713)를 2;1:1의 비율로 주입하여 BTEX 분해 효율과 미생물 군집 변화를 관찰하였다. 실험결과, $NO_3$-N와 BTEX가 모두 존재하는 조건에서 동정 분리한 미생물에 의한 분해 효율이 가장 높게 관찰되었다. 그리고 PCR-DGGE를 통한 미생물 군집 변화 관찰 결과, 토양 내 존재하는 다양한 미생물들의 peak는 대부분 감소된 반면, 주입한 동정분리 미생물 peak는 증가되는 것을 관찰할 수 있었다. 그러나 주입한 미생물 3종 가운데 Pseudomona stutzeri만이 우점화 된 결과가 관찰되었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.173-179
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• 2019

심랭식 공기분리공정은 공기를 액화시켜 질소와 산소, 아르곤 등 다양한 산업가스를 생산하며, 가스생산조건(순도, 종류)에 따라 공정 또한 달라진다. 그 중 SNG 플랜트 공급용 공기분리공정은 99.5% 이상의 초고순도 산소 생산을 요구하기 때문에 공정의 효율이 타 공기분리공정에 비해 떨어지며, 공정효율을 낮추는 요인에는 공기압축에 의한 소모동력이 대표적이다. 본 연구에서는 SNG 플랜트에 적용하는 공기분리공정의 에너지 효율 향상을 위하여 소모동력과 관련된 공기 압축 설비의 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석을 위해 ASPEN PLUS를 이용해 공기분리공정을 모사하였다. 모사 결과, 99.5% 이상의 산소 18.21 kg/s를 생산하였으며, 33.26 MW의 동력이 소모되었다. 모사된 공정 중 공기압축설비는 주 압축기 1대와 2대의 재 압축기가 있으며, 2대의 재압축기에서의 공기압축비 변화에 따른 고압질소, 저압산소, 저압질소의 유량과 순도에 대한 영향과 공정 내 소모동력 변화에 대해 분석하였다. 분석 결과, 99.5% 산소, 99% 질소(고압), 90% 질소(저압)를 생산하기 위한 최적의 운전조건은 재압축비가 각각 0.48, 0.50가 되었으며, 재압축비 조정 후 $0.507kWh/O_2kg$에서 $0.473kWh/O_2kg$으로 소모동력도 약 7%가량 줄었음을 확인하였다.