• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.177-183
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• 2005

하 폐수 처리장의 방류수 수질은 최종 침전지의 성능에 의해 직접적으로 영향을 받으므로 최종 침전지의 효율적 설계 및 운전은 하 폐수 처리에 소요되는 비용 절감과 더불어 수질보전을 위한 하수 정화의 목표를 달성할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 장방형 최종 침전지의 성능 개선을 위하여 유입구 위치와 정류벽 설치에 따른 내부 유동특성 및 고형물질의 제거효율을 수치해석방법을 통해 평가하였다. 개발된 2차원 컴퓨터 프로그램은 방사성 추적자를 이용한 체재시간분포 곡선과의 비교를 통해 성공적으로 검증된 수치해석 모델로 수력학적 구조변경에 대한 침전지의 성능 예측을 가능하게 하였다. 최종 침전지의 유입구 위치는 낮을수록 침전지에 형성된 강력한 바닥흐름과 수표면 역흐름으로 나타나는 밀도류를 저감시켰으며 침강된 슬러지의 하류 이동을 감소시켰다. 최종 침전지 유입부에 설치된 정류벽은 유입수가 출구로 직접 흐르는 단락류를 방지하고 밀도 저류로 유입되도록 하여 방류수 수질을 향상시키나 유입구 위치가 낮은 경우에 설치된 정류벽은 오히려 방류수 수질을 떨어뜨리는 결과를 초래하였다. 결국 최종 침전지의 성능 개선을 위한 수력학적 구조변경 및 설계는 다양한 변수에 대한 조직적인 수치해석 연구가 필요하며 선행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국환경생태학회:학술대회논문집
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• 한국환경생태학회 2003년도 추계학술논문발표회 논문집
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• pp.105-126
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• 2003

In Korea most of annual rainfall is concentrated in several episodic heavy rains during the season of summer monsoon and typhoon. Because of uneven rainfall distribution many dams have been constructed in order to secure water supply in dry seasons. The Han River system has the most dams among Korean rivers, and the river is a series of dams now. Reservoirs need different strategy of water quality control from river water. Autochthonous organic matter and phosphorus should be the major target to be controlled in lakes. In this Paper some problems are discussed that makes efforts of water quality improvement ineffective in lakes of Korea, even after the substantial investment to wastewater treatment facilities.1) Phosphorus is the key factor controlling eutrophication of lakes and the reduction ofphosphors should be the major target of water treatment. However, water quality management strategy in Korea is still stream-oriented, and focused on BOD removal from sewage. Phosphorus removal efficiency remains as low as 10-30%, because biological treatment is adopted for both secondary treatment and advanced treatment. The standard for TP concentration of the sewage treatment plant effluent is 6 mgP/l in most of regions, and 2 mg/l in enforced region near metropolitan water intake point. TP in the effluents of sewage treatment plants are usually 1-2 mg/1, and most of plants meet the effluent regulation without a further phosphorus removal process. The generous TP standard for effluents discourages further efforts to improve phosphorus removal efficiency of sewage treatment. Considering that TP standard for the effluent is below 0.1 mg/l in some countries, it should be amended to below 0.1 mg/l in Korea, especially in the watershed of large lakes.2) Urban runoff and combined sewer overflow are not treated, even though their total loading into lakes can be comparable to municipal sewage discharges on dry days. Chemical coagulation and rapid settling might be the solution to urban runoff in regard of intermittent operation on only rainy days.3) Aggregated precipitation in Korea that is concentrated on several episodic heavyrains per year causes a large amount of nonpoint source pollution loading into lakes. It makes the treatment of nonpoint source discharge by methods of other countries of even rain pattern, such as retention pond or artificial wetland, impractical in Korea.4) The application rate of fertilizers in Korea is ten times as high as the average ofOECD countries. The total manure discharge from animal farming is thought to be over the capacity of soil treatment in Korea. Even though large portion of manure is composted for organic fertilizer, a lot of nutrients and organic matter emanates from organic compost. The reduction of application rate and discharge rate of phosphorus from agricultural fields should be encouraged by incentives and regulations.5) There is a lot of vegetable fields with high slopes in the upstream region of the HanRiver. Soil erosion is severe due to high slopes, and fertilizer is discharged in the form of adsorbed phosphorus on clay surface. The reduction of soil erosion in the upland area should be the major preventive policy for eutrophication. Uplands of high slope must be recovered to forest, and eroded gullies should be reformed into grass-buffered natural streams which are wider and resistant to bank erosion.

• 산학경영연구
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• 제19권2호
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• pp.231-259
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• 2006

어느 나라, 어느 조직을 막론하고 성과관리는 중요한 이슈이다. 이에 따라 선진국에서는 예산을 성과목표에 따라 배부하여 집행하게 함으로써 재정운용의 효율성과 투명성을 확보하기 위한 예산제도인 성과주의 예산제도(performance-based budgeting, 이하 'PB2'라 함)를 일찌감치 사용하고 있었고 우리나라에서도 이를 도입하기 위해 2000년부터 4년에 걸쳐 시범사업을 실시하였다. 하지만, 그 시범도입의 효과가 긍정적이라는 증명은 하지 못하였다. 이렇게 PB2의 도입이 효과를 거두지 못한 이유는 중앙정부조직이 성과관리 경험이 없고, 성과지표의 개발 및 성과측정을 상당히 어려워하며, PB2시행과정상에서뿐만 아니라 예산단계별 실제적용상에서 제반 문제점이 나타났기 때문이다. 그리고, PB2도입으로 추가적인 업무 부담이 증가한데 비해 성과에 따른 인센티브 또는 불이익 조치 등 구체적인 활용계획 미흡, 참여기관의 참여의지 부족 등과 같은 문제점이 나타나는 것으로 조사되었다. 한편, 지방자치단체에서도 PB2의 도입을 추진하고 있다. 지방자치단체에서 동 예산제도가 성공적으로 도입되기 위해서는 중앙정부의 시행착오를 최대한 줄여나가는 노력이 요구된다. 이에 본고에서는 PB2가 무엇인지를 소개하고 지방자치단체가 PB2를 성공적으로 도입하는데 필요한 성공요인을 BSC(Balanced Scorecard)와의 연계방안을 통해 고찰해 봄으로써 지방자치단체가 PB2의 도입으로 인한 문제점을 최소화하는데 일조하고자 한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제48권4호
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• pp.472-487
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• 2020

급격한 산업화로 인한 이상기후의 발생으로 매년 수질관리 중요성과 관리비용이 증대되고 있는 실정이다. 이에 국내의 경우 수질오염의 주요 원인물질인 총인, 총질소의 관리를 위해 하수처리장에서 응집제를 투입하여 유기물질을 처리하고 있다. 그러나 PAC(Poly Aluminium Chloride)의 경우 응집제 과다 주입 시 2차 오염문제가 발생될 수 있다. 이에 국내에서는 천연재료를 혼합한 응집제를 이용한 응집제의 적용성에 관한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 하수처리장의 1차 침전지 유출수를 대상으로 PAC와 반탄화목분의 최적 혼합비율을 도출하기 위해 수질 오염물질인 T-P, T-N 및 탁도를 분석하여 개발한 혼합응집제의 적용성 평가를 하고자 한다. PAC(10%)와 반탄화목분 함유량이 1%가 되는 조건에서 T-P의 경우 최대 92%의 제거효율이 나타났으며, T-N의 경우 약 22%의 제거효율이 나타났다. 이는 혼합응집제와 동일한 양전하성 유기물질이 다수 포함된 T-N의 제거가 잘 이루어지지 않은 것으로 판단된다. 탁도는 약 91%의 제거효율이 나타났다. 이에 반탄화목분 1%가 최적 첨가량이라고 판단하였으며, PAC 농도를 저감하여 유기물질 제거효율을 분석한 결과, PAC 농도 7%에서 T-P의 경우 최대 91%의 높은 제거효율이 나타났으며, T-N의 경우 32%의 제거효율이 나타났다. 탁도의 경우 최대 90%의 제거효율이 나타났다. 또한, PAC(10%)와 응집성능 비교실험을 수행하여 본 연구에서 제조한 반탄화목분 1% 함유량 기준에서 혼합응집제를 이용하여 응집공정을 수행할 경우 PAC 농도를 30-50%로 저감할 수 있으며, 시판 응집제와 유사한 성능을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 PAC 주입량이 저감되어 경제적 효과를 확보하고, 2차 오염 문제를 저감하는 안정적인 수처리를 수행할 수 있을 것이라고 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.145-158
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• 2023

인공습지(CW)는 도시 폐수처리를 위한 효과적인 기술로, 물리-화학적 및 생물학적 자연처리과정을 통해 오염 물질이 제거된다. 본 연구는 서지학적 분석 방법을 통하여 인공습지의 현재까지의 연구 진행 상황과 향후 연구 동향을 조사하였다. 인공습지를 통한 페수 처리 성능 평가 분석을 위하여 최근 출판된 논문(오픈 액세스 학술지 포함) 100편을 기반으로 종합적 분석 및 검토를 수행하였다. 분석 결과, 스페인, 중국, 이탈리아, 미국이 논문 출판수가 두드러지는 것으로 나타났다. 논문에서 가장 많이 사용된 핵심용어는 수질(n=19), 식물 정화(n=13), 강우유출수(n=11), 인(n=11) 순으로 나타났으며, 수질개선과 영양염류 제거에 대한 인공습지의 효율성 관련 연구가 폭넓게 연구되고 있는 것으로 분석되었다. 검토된 다양한 유형의 인공습지 중 Hybrid 형태의 인공습지가 TSS(95.67%) 및BOD(88.67%)으로 오염물질 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, VSSF, HSSF는 TSS 제거(83.25% 및 78.83%)에 가장 효과적인 것으로 조사되었다. VSSF 습지는 가장 높은 COD 제거 효율(71.82%)을 보였다. 일반적으로 인공습지에서 물리적 처리(예: 침전, 여과, 흡착)와 생물학적 메커니즘(예: 생분해)은 TSS, BOD, COD 제거 효율에 영향을 미치기 때문이다. Hybrid 형태의 인공습지는 호기성 및 혐기성 조건, 다양한 식생 유형, 다양한 매체 구성 등의 다양한 인자와 여러 처리 과정을 통해 미생물 활성도 증가 및 질소 처리를 통해 TN(60.78%)의 높은 저감효과를 보였다. FWS 형태의 인공습지는 퇴적물에 결합된 인을 침전 및 식물의 흡수를 통해 높은TP 제거효율(54.50%)로 나타났습니다. 일반적으로 인공습지에는 식물 정화 능력이 뛰어난 Phragmites, Cyperus, Iris 및 Typha 이 적용되고 있다. 본 연구는 향후 도시 지역에서 발생되는 폐수 처리를 위한 지속 가능한 대안으로 제시 가능할 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권8호
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• pp.673-678
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• 2009

2011년부터 시행될 2단계 수질 오염 총량제에 대비하여 고효율 인 제거 공정 개발이 필요하며 본 연구에서는 생물학적 처리와 화학적 응집처리를 조합한 공정이 대안으로 검토되었다. 2세대 응집제로서 최근 많이 사용되고 있는 PAC(poly aluminum chloride)를 이용하고 실제 하수종말처리장 A2O 공정의 호기조 유출수를 시료로 하여 인 응집 특성 및 적정 조건, 효율 향상 방안 등에 대해 실험연구를 수행하였다. 먼저 적정 PAC 투입 농도는 부피기준으로 30 ppm, mol비로는 2.81 mol Al/mol P인 것으로 나타났다. 단순침전에서 17.2%에 불과하던 용존성 인의 제거율이 PAC 10 ppm 투입으로 30.3%까지 증가하였으며, 20 ppm에서 30 ppm으로 PAC 투입량을 증가시킬 때 49.3%에서 88.4%로 제거율을 크게 향상시킬 수 있었다. 이때 총 인의 제거율은 92.4%, 유출수 총 인 농도는 0.3 mg/L로 총량제에 부합하는 방류수 수질을 달성할 수 있었다. 적정한 응집시간은 4분, 침전시간은 20분, 초기 pH는 7로 나타났고 원시료 (pH 7.0)는 별도의 pH 조절 없이 응집 가능한 것으로 판단되었다. pH 7 조건에서 용존성 인의 제거가 크게 향상되었으며, 추가적인 확인 연구가 필요하나, 이는 인의 경우 $Al(OH)_3$에 의한 sweep floc formation이 주요 제거 기작임을 의미하였다. 2차침전조 유입부에 PAC를 투입하여 2차침전조를 응집침전조로 활용하는 방안과 별도의 응집침전조를 2차침전조 후단에 설치하여 PAC를 투입하는 방안을 비교한 결과 PAC 투입량 대비 인 제거효율 증진 관점에서 후자가 바람직한 것으로 조사되었다. 이때 처리수의 인 농도는 0.18 mg/L, 제거율은 95.4%로 향상시킬 수 있었다. 끝으로 응집 처리수를 반송할 경우 인 제거 효율을 높일 수 있었으며 적정 반송율은 0.3인 것으로 분석되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권4호
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• pp.425-437
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• 2007

시화호 인공습지의 수리동력학적 특성과 입자성 물질의 침전특성을 살펴보기위해 물흐름조사 및 입자성 물질의 퇴적율 측정을 실시하였다. 시화호 인공습지는 크게 3개의 습지(반월, 동화, 삼화)로 나누어 볼 수 있는데 이는 각각의 하천에서 유입되는 비점오염물질의 처리를 위해 조성되었다. 조사지역은 반월천 고습지를 대표지역으로 선정 후 실시하였다. Rhodamine 50WT Red를 사용하여 물흐름 실험을 수행한 결과 자유수면(open water) 지역과 수로를 통한 물흐름이 주를 이루고 있었으며 식물이 식재되어 있는 폐쇄수역(closed water)에서의 물흐름이 지체되는 것으로 나타났다. 반월습지의 상부 및 하부 습지의 평균 수리학적체류시간(hydraulic retention time, HRT)은 각각 34.1 hr, 74.6 h,로 나타났으며 총 체류시간은 108.7 hr(4.5 day)이었다. 반면에, 침전율은 침전지(A지역)보다는 하류부의 open water지역(B, C, D지역)에서 높은 것으로 조사되었다. 향후 open water 내에 축적 가능한 sediment 양을 추정한 결과 20년 후 각 지역의 침전 깊이는 A: 6.3 cm, B: 8.3 cm, C: 7.0 cm, D: 9.5 cm로 나타났다. sediment trap 내의 유기물 축적량은 강우의 영향으로 1차 조사시기에 가장 높은 것으로 나타났으며 A 지역보다 B, C, D 지역에서의 축적량이 높은 것으로 조사되었다. 또한, 질소, 인 성분들은 하부습지에서 높게 나타났다. 이러한 결과로 인공습지의 효율적 관리를 위해서는 물흐름 및 입자성 물질들의 퇴적 특성에 대해 시간 변화에 따른 지속적인 조사 및 관리가 요구되어 진다.

• 공업화학
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• 제20권3호
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• pp.241-250
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• 2009

지난 수 년간 본 연구팀은 새로운 티탄염 응집제를 이용하여 폐수를 응집한 후 생산된 슬러지에서 산화티탄을 생산하는 연구를 진행하였다. 티탄염의 응집 효율은 일반적으로 많이 사용되는 철염과 알루미늄염 응집제와 비슷하였으며 슬러지를 소성하여 제조한 산화티탄은 상용 산화티탄보다 더 넓은 표면적과 높은 광촉매 활성을 나타내었다. 산화티탄의 광촉매 활성 향상과 pH를 높이기 위해 응집보조제로서 철, 알루미늄, 칼슘을 사용하여 광촉매 활성이 높은 Fe, Al, Ca 도핑 산화티탄을 제조하였다. 이 기술의 실제 적용 가능성을 확인하기 위하여 염색폐수 파일럿 장치에 적용한 결과, 우수한 유기물 제거 능력과 빠른 응집체 형성이 확인되었다. 염색폐수 슬러지에서 제조한 산화티탄은 높은 유기물 제거 광촉매 활성과 물 광분해에 의해 수소를 생성하였다. 티탄염 응집제와 슬러지에서 제조한 산화티탄의 독성을 D. magna로 조사한 결과, 낮은 독성을 확인할 수 있었다. 이 총설은 미래의 슬러지 재활용 기술로 높은 적용 가능성을 가지는 티탄염으로 제조한 산화티탄의 특성을 체계적으로 정리하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.330-338
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• 2018

비례-적분-미분(PID) 제어기는 단순한 구조와 넓은 범위의 운전영역에서 견고한 성능으로 인해 산업계에서 널리 사용되고 있다. 그러나 제어대상으로서 AVR(Automatic Voltage Regulator)은 전력 시스템의 파라미터의 변동에 강인하지 않다. 따라서 PID 제어기를 사용하여 AVR 시스템의 안정성과 성능을 향상시키는 것이 필요하다. 본 논문에서는 PSO(Partial Swarm Optimization) 알고리즘을 사용하여 AVR 시스템을 위한 최적 PID 제어기 파라미터를 결정하는 새로운 설계 방법을 제시한다. 제안하는 접근법은 쉬운 구현뿐만 아니라 안정된 수렴 특성 및 양호한 계산 효율과 우수한 특성을 갖는다. 또한, 제안 된 PSO-PID 제어기의 성능을 평가하기 위해 새로운 목적함수를 정의한다. 이 목적함수는 최대백분율 오버슈트와 정정시간이 설계사양으로 주어진 경우 이를 반영하기 위한 것이다. 이를 위해 ITAE 평가함수에 제약 조건을 위반하면 벌점을 부과하도록 하여 PSO 알고리즘이 PID 제어기 파라미터를 탐색할 때 설계사양을 만족하도록 하게 한다. 최종적으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 PSO-PID 제어기는 단자전압 계단응답에 대해 주어진 설계사양을 만족할 뿐만 아니라 다른 유사한 최근의 연구보다 더 우수한 제어 성능을 보임을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제12권1호
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• pp.75-83
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• 2004

혐기성 소화효율의 극대화를 위해 온도상분리 공정과 혐기성 회분식 공정을 음식물 쓰레기와 하수슬러지의 혼합기질에 적용한 온도상분리 혐기성 회분식 소화공정(TPAD-ASBR)의 거동 특성을 유기물부하의 변화에 따라 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. TPAD-ASBR 과 대조구의 첫 단에서 대부분의 메탄생성과 유기물 제거가 이루어졌으며, 단위부피당 메탄발생량은 유기물부하 2.7 g VS/L/d에서 각각 0.79와 0.59L $CH_4/L/d$ 였다. 동일 부하에서 TPAD-ASBR의 유기물 제거효율은 61%이었으며 40%의 효율을 보인 대조구에 비해 고온조를 도입한 본 공정의 우수성을 확인하였다. 국내 하수슬러지는 상대적으로 낮은 VS 농도(1.5%, w/w)와 낮은 생분해 효율을 보이는데, 이러한 부정적 특성을 보완하기 위하여 투입된 음식물쓰레기에 의한 기질 특성의 효과적인 개선으로 인해 높은 유기물 감량과 메탄회수가 가능하였다. 또한, track study를 통해 연속회분식 운전방식에 의한 settling 단계의 도입으로 SRT를 HRT보다 길게 유지하여 미처리 입자와 active biomass의 효율적이고 지속적인 접촉을 도모하여 보다 높은 안정화효율 획득이 가능한 것으로 사료된다. 따라서, 혐기성소화공정에 TPAD-ASBR공정과 함께 음식물쓰레기와의 혼합소화를 도입하는 것은 처분이 까다로운 두 가지의 폐기물을 고효율로 처리함과 동시에 효율적인 에너지회수가 가능하여 경제적 운전이 가능하였다.