• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.503-515
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• 2014

최근 하수처리장의 질소 및 인 방류수 수질기준이 강화되고 슬러지의 해양투기가 금지됨에 따라 기존 표준활성슬러지공법의 고도처리공법으로의 증설 및 새로운 하수슬러지 처리공법에 대한 환경성, 경제성 평가의 필요성이 증가하고 있다. 이러한 고도처리 및 슬러지 처리공법은 운영 단계뿐만 아니라 건설, 폐기를 포함한 전과정에 걸쳐 환경 전반에 영향을 미치며 경제적 비용을 소모하므로, 본 연구에서는 건설에서부터 폐기까지의 전과정을 고려하여 고도처리공정 및 슬러지 처리 공법의 환경성, 경제성을 평가하고자 한다. 고도처리공법으로 Anaerobic/Anoxic/Oxic ($A_2O$), Bamard Denitrification Phosphate (Bardenpho), Virginia Initiative Plant (VIP), Modified University of Cape Town (MUCT) 공법을, 슬러지 처리공법으로는 매립, 소각, 퇴비화를 선정하였다. 각 공법에 따른 환경성, 경제성 평가를 위하여 International organization for standardization (ISO)에서 제시하는 가이드라인을 따라 전과정평가를 수행하였으며, 전생애비용을 산정 비교하였다. 각 고도처리 공법에 대한 평가 결과, 환경영향 측면에서는 운영 단계에서의 생물학적 처리로 인한 온실가스 배출이, 경제성 측면에서는 운영 단계에서의 전력소모가 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 가장 친환경적인 하수처리 및 슬러지 처리공법은 $A_2O$ 공법과 퇴비화로 환경에 가장 큰 영향을 미치는 CAS 공법과 매립에 비해 환경영향을 52% 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 경제적인 측면에서는 가장 많은 비용을 소요하는 CAS 공법과 매립 적용 시에 비해 MUCT 공법과 퇴비화가 전생애비용을 62% 절약할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 고도처리 공법으로의 증설 및 슬러지 처리에 대한 전과정을 고려하여 친환경적이며 경제적인 공법을 선정하기 위해 전과정평가를 수행하고 전생애비용을 산출하여 각 공법을 비교 및 평가하였으며, 전과정평가의 환경성 및 경제성에 중요한 영향인자를 분석하였다. 따라서 본 연구의 방법론을 통하여 환경부하 및 경비 절감을 고려한 고도처리공법의 개보수 공정 및 슬러지 공정 선택이 가능할 것으로 예상된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권2호
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• pp.352-360
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• 2016

본 연구에서는 하수슬러지 가용화를 위한 불용성전극을 개발하여 전기화학적 특성을 확인하였다. 이리듐을 주촉매로 사용하여 하수슬러지 가용화에 적합한 촉매를 선정하여 내구성이 우수하고 하수슬러지 전기분해에 적합한 기능성 전극 실험을 진행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. 전극의 코팅 소성온도를 주 촉매인 Ir의 질량감소가 적고, 흡열반응 구간인 $300^{\circ}C$부터 $500^{\circ}C$까지의 범위로 선정하고 실험을 하였다. 실험결과 $350^{\circ}C$에서 촉매의 효율성이 가장 우수하게 나왔다. 각각의 바인더 별(Ta, Sn, W) 실험에서도 $350^{\circ}C$에서 가장 큰 촉매효율성이 나타났다. 바인더로 사용한 탄탈럼, 주석, 텅스텐 중 탄탈럼이 다른 금속보다 주 촉매의 특성을 그대로 유지시키며 전극의 효율성을 향상시키는 것을 확인하였다. 50%$IrO_2$ 전극의 경우 1.4 V(vs. Ag/AgCl) 약 $29mA/cm^2$의 전류가 발생하여 전극의 효율을 평가하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권5호
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• pp.31-37
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• 2012

실리콘 웨이퍼공정에서 발생하는 실리콘 슬러지로부터 실리콘 및 탄화규소를 분리한 다음, 전해법으로 원소형태의 실리콘을 회수하는 연구를 수행하였다. 실리콘 슬러지의 주요 불순물은 절삭유, 금속불순물, 실리콘 및 실리콘 카바이드를 들 수 있다. 기계적 선별법으로 분리한 실리콘, 탄화실리콘 복합물을 $1000^{\circ}C$에 1시간동안 염화 배소하여 응축하고 회수한 사염화실리콘을 이온성액체인 $[Bmpy]Tf_2N$에 용해하여 전해액으로 사용하였다. 순환전위법으로부터 $[Bmpy]Tf_2N$의 안정한 전압구간과 사염화실리콘을 용해한 $[Bmpy]Tf_2N$ 전해액에서 실리콘의 환원으로 추정되는 환원피크를 얻을 수 있었다. 정전위법(-1.9 V vs. Pt-QRE)에서 1시간동안 금 전극 상에 전해한 다음, 전극표면을 XRD, SEM-EDS 및 XPS 분석을 통하여 실리콘이 원소형태로 전착되었음을 확인하였으며, 미량의 산소가 검출되는 것은 분석과정에서 시편이 공기 중에 노출되었기 때문으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권6호
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• pp.961-967
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• 2012

본 연구에서는 6 종류의 안정화제의 중금속 안정화 효율을 평가하기 위해 생물학적 평가 방법을 이용하였다. 12 종의 식물을 대상으로 한 스크린 실험에서 청경채를 선발하여 이를 안정화제 평가에 사용하였다. 식물 독성실험 결과 농용석회와 제강슬래그는 청경채의 뿌리 신장에, 백운석은 지상부 신장에 각각 악영향을 주었다. 화학적 평가 방법뿐만 아니라 생물학적 평가 방법을 고려하였을 때에는 AMD 슬러지가 가장 추천되어질 만한 것으로 판단된다. 그러나 토양 환경과 청경채의 특수성 때문에 위 결과를 일반화 하는 것은 어려우며 명확한 결과 도출을 위해서 재배기간의 조정과 추가적인 화학 침출 평가 방법 등이 필요해 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권11호
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• pp.2037-2046
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• 2000

산성 혹은 염기성 pH가 활성슬러지 공정에 미치는 저해 작용은 비경쟁적 저해 동력학(noncompetitive inhibition kinetics)을 따르는 것으로 알려져 있으나, pH를 저해 물질의 농도항으로 정량화하기 어렵기 때문에 실질적으로 비경쟁적 저해 동력학식(noncompetitive inhibition kinetic equation)으로 해석하기 어렵다. 따라서 pH에 의한 저해 작용을 기술하는 경험식들이 여러 연구자들에 의해 개발되어 왔는데, 이들은 주로 산성 조건에 대해서만 적용 가능한 것들이다. 본 연구에서는 의사독성농도(pseudo toxic concentration, $C_{PT}$) 개념을 이용하여 pH가 활성슬러지 공정에 미치는 저해 영향을 정량화하는 기법을 개발하였고, 기존에 알려진 모델들과 비교하였다. 그 결과 $C_{PT}$ 개념을 이용한 모델은 넓은 범위의 pH에 대해 최대비성장속도(${\mu}_{max}$)의 감소를 비교적 정확하게 예측할 수 있었고, 같은 동력학식을 이용하여 산성 조건뿐만 아니라 염기성 조건에 대해서도 적용 가능한 것으로 나타났다. 또한 저해계수(inhibition coefficient. $K_I$)의 추정이 간단하다는 장점이 있다.

• 공업화학
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• 제16권3호
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• pp.391-396
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• 2005

본 연구는 강원도의 수갱과 함백갱에서 배출되는 광산배수를 소석회($Ca(OH)_2$)를 이용하여 중화처리하기 위하여 실시하였다. 소석회의 중화능력을 검토한 결과 수갱과 함백갱에서 배출되는 광산배수 1 L당 0.295 g의 소석회를 투여하였을때 pH는 각각 9.5와 8.4로 유지되어 배출수 방류기준을 만족시켰다. 처리공정에서 발생되는 슬러지를 10~50% 반송한 결과 중화능력은 크게 증진시키지 못하였으며, 오히려 $SO{_4}^{-2}$ 농도는 증가하였다. 슬러지를 30% 반송하였을 때에는 유출수 SS 농도를 감소시킬 수 있었다. $SO{_4}^{-2}$ 농도를 저감시키기 위하여 소석회로 처리된 광산배수 1 L당 0.1 M $BaCl_2$를 100 mL 투여하자 90% 이상이 제거되었다. 유출수의 pH, Fe, 그리고 $SO{_4}^{-2}$를 분석한 결과 중화반응조의 pH와 슬러지반송율은 각각 9.5와 30%로 유지하는 것이 가장 효과적이었다. 수산화나트륨 대신에 소석회를 사용할 경우 유지관리비에서는 31.4%, 시설비에서는 29.8%의 비용감소 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권4호
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• pp.10-21
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• 2022

In the South Korea, 47% of abandoned mines are suffering from the mining hazards such as the mine drainage (MD), the mine tailings and the waste rocks. Among them the mine drainage which has a low pH and the high concentration of heavy metals can directly contaminate rivers or soil and cause serious damages to human health. The natural/artificial treatment facilities by using neutralizers and coagulants for the mine drainage have been operated in domestic and most of heavy metals in mind drainage are precipitated and removed in the form of metal hydroxide, alumino-silicate or carbonate, generating a large amount of mine drainage treated sludge ('MDS' hereafter) by-product. The MDS has a large surface area and many functional groups, showing high efficiency on the fixation of heavy metals. The purpose of this study is to develop a ingenious heavy metal stabilizer that can effectively stabilize arsenic (As) and heavy metals in soil by recycling the MDS (two types of MDS: the acid mine drainage treated sludge (MMDS) and the coal mine drainage treated sludge (CMDS)). Various analyses, toxicity evaluations, and leaching reduction batch experiments were performed to identify the characteristics of MDS as the stabilizer for soils contaminated with As and heavy metals. As a result of batch experiments, the Pb stabilization efficiency of both of MDSs for soil A was higher than 90% and their Zn stabilization efficiencies were higher than 70%. In the case of soil B and C, which were contaminated with As, their As stabilization efficiencies were higher than 80%. Experimental results suggested that both of MDSs could be successfully applied for the As and heavy metal contaminated soil as the soil stabilizer, because of their low unit price and high stabilization efficiency for As and hevry metals.

• 대한환경공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1016-1023
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• 2006

기존의 밸트프레스 탈수장치로부터 생산되는 탈수 케이크의 함수율이 75 wt% 이상으로 매우 높아 탈수 케이크 처리에 있어 경제적, 환경적 측면에서의 한계를 내포하고 있다. 이를 극복하기 위한 방안으로 구축된 열 탈수장치를 슬러지 처리 현장에 설치하여 밸트프레스 탈수장치와 탈수성능을 서로 비교함으로서 열 탈수장치의 적용성을 평가하였다. 이를 위해 우선 정수 슬러지에 대한 탈수특성을 월별로 분석하였다. 1년 중 갈수기의 슬러지에는 유기물 함량이 높아 탈수가 어려운 반면 우수기의 슬러지는 유기물 함량이 낮아 탈수가 잘 되었다. 이와 같은 슬러지의 탈수 특성을 바탕으로 1년 동안 두 장치에 대한 슬러지의 탈수 특성을 비교한 결과, 갈수기의 슬러지에 대하여 열 탈수로 생산한 탈수 케이크 함수율은 $41.6{\sim}48.3$ wt%, 기계식 벨트프레스에 의해서는 $71{\sim}84$ wt%, 우수기의 경우 열 탈수에 의해 생산된 탈수 케이크 함수율은 $34{\sim}37.7$ wt%, 기계식 벨트프레스에 의해서는 $57{\sim}70$ wt%로 나타났다. 열탈수에 의한 함수율 저감이 현격하게 나타나는 것을 파악하였다. 탈수 케이크 함수율 저감에 따른 케이크 처리량 감소 등을 고려하여 두 장치에 대한 경제성을 평가한 결과 열 탈수의 비용 지수를 100으로 하였을 때 벨트프레스는 121, 즉 열 탈수는 벨트프레스에 비하여 설치 및 운용적인 측면에서 약 20% 이상 경제적인 효과 있는 것으로 분석되었으며, 필터프레스의 경우 11%, 데칸터의 경우 24% 경제적 이점이 있는 것으로 평가되었다. 결론적으로 열 탈수장치는 저 함수율 탈수 케이크를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 장치 운용 비용이 저렴한 시스템으로 평가되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.105-114
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• 2018

전기응집 (Electro-coagulation)을 활용한 분리 막 생물반응기 (Membrane Bio-Reactor) 공정의 막 오염 저감 현상을 확인하고 이를 해석하고자 하였다. 전기응집의 주요 운전 인자인 전류밀도와 접촉시간 변화가 활성슬러지 혼합액의 막 여과에 미치는 영향을 관찰하고 전기응집 과정에서 발생하는 수산화금속염이 막 오염에 미치는 역할에 대해 연구하였다. 전류밀도를 $10A/m^2$으로 높게 유지한 경우에는 전기응집 시간이 증가하여도 막 오염 감소 효과가 크지 않은 반면 $2.5A/m^2$의 낮은 전류밀도 하에서는 전기응집 시간이 증가하면 추가적인 막 오염 감소가 관찰되었다. 즉, 막 오염을 감소시키는 전류밀도와 접촉시간의 곱이 전체 막 오염 저감 정도를 지배하고 있음을 확인하였다. 또한 주어진 전류밀도와 인가시간에서 입도분포는 크게 변화하지 않은 것으로 나타나 콜로이드 입자와 막 오염 저감과는 큰 관련성이 없는 것으로 판단되었다. 그러나 전기응집을 통해 생성된 수산화알루미늄 (인산알루미늄)이 막 여과 과정에서 동적 막 (Dynamic Membrane)을 형성하여 막 오염 현상을 완화하는 것으로 확인되었다. 전기응집에서 발생한 수산화금속염이 막 표면에 동적 막을 형성하고 이로 인해 유입수의 입자성분이 직접 막 표면과 내부에 침적되는 것을 방해하고 동적 막에 주로 쌓이게 함으로써 막 오염이 감소된 것이다. 본 연구에서 밝힌 수산화금속염에 의한 동적 막의 역할은 전기응집을 활용한 MBR 공정의 후 막 오염 감소 메커니즘을 해석하는데 중요한 역할을 한다고 결론지을 수 있다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권6호
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• pp.543-551
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• 2017

Membrane fouling in membrane bioreactor (MBR) remains a primary challenge for its wider application. The focus of this study to investigate the influence of iron distribution in activated sludge on gel layer fouling in MBR. Significant reduction in the transmembrane pressure (TMP) rise rates was observed in the presence of iron as result of retarding the gel layer formation time. The spatial distribution of iron had a significant impact on the stratification structure of extracellular polymeric substances (EPS) fractions, such as proteins (PN) and polysaccharides (PS). A mitigation of PN or PS from the supernatant to the EPS inner layers was observed in the presence of iron. Compared with the control reactor, the reduction in PN and PS of the supernatant and lower PN/PS rates of the LB-EPS were beneficial to decrease the membrane fouling potential during the gel layer formation. Consequently, the iron addition managed to control gel layer fouling could be a useful strategy in MBR.