• 한국물환경학회지
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• 제38권6호
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• pp.267-274
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• 2022

This paper is a result of research conducted on the 800,000 m³/d capacity of A Water Treatment Plant (WTP) and 400,000 m³/d capacity of B WTP plant in operation in the Nakdong River region. We evaluated the effect of algae broom on the WTP operation based on the running data of both WTP and the data on the pre-oxidation process field test for algae control using sodium permanganate (SPM) at the B WTP. The study results showed that during the algal bloom period, the coagulant dose increased by 102% in A WTP and 58% in B WTP, respectively, and the chlorine dose also increased by 38% and 29%, respectively, which may affect Total trihalomethane (THM) production. Data such as algal populations and Chl-a, residual chlorine and THM, algal populations, and ozone dose appeared also highly correlated, confirming that algal broom affects WTP operations, including water quality and chemical dosage. As a result of the field test of B WTP, THMs appeared lower than that of the control, suggesting the possibility of the SPM pre-oxidation process as an alternative to algae-related water quality management. Furthermore, in terms of GHG emissions due to energy consumption, it was observed that the pre-oxidation process using SPM was approximately 10.8%, which is a very low ratio compared to the pre-ozonation process. Therefore, these results suggest that the SPM pre-oxidation process can be recommended as an alternative to low-carbon water purification technology.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권2호
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• pp.203-214
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• 2018

이염화이소시아뉼산나트륨(NaDCC) 주입 선박평형수처리설비(BWMS, ballast water treatment system)에 의해 처리된 배출수 내에는 브롬 및 염소계열의 활성물질과 소독부산물질(DBPs, disinfection by-products)들이 포함되어 있다. 본 연구에서는 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양환경에 미치는 생태위해성을 파악하기 위하여 생태독성시험(WET test, whole effluent toxicity test)과 생태위해성평가(ERA, ecological risk assessment)를 수행하였다. 배출수독성 시험종은 규조류(Skeletonema costatum, Navicula pelliculosa), 녹조류(Dunaliella tertiolecta, Pseudokirchneriella subcapitata), 로티퍼(Brachionus plicatilis, Brachionus calyciflorus) 및 어류(Cyprinodon variegatus, Pimephales promelas)로 8개의 해양 및 담수종을 이용하였다. 생태독성시험결과, 규조류 및 녹조류를 이용한 성장저해시험에서만 명확한 독성영향이 나타났으며 해수의 시험 조건에서 무영향농도(NOEC, no observed effect concentration), 최저영향농도(LOEC, lowest observable effect concentration) 및 반수영향농도(EC50, effect concentration of 50 %)는 각각 25.0 %, 50.0 % 및 > 100.0 %로 가장 민감한 영향을 나타냈다. 하지만 로티퍼 및 어류를 이용한 독성시험의 경우 모든 염분 구간에서 독성영향이 나타나지 않았다. 한편, 배출수에 대한 화학물질분석결과, bromate, isocyanuric acid, formaldehyde, chloropicrin과 trihalomethanes (THMs), halogenated acetonitriles (HANs), halogenated acetic acid (HAAs) 등 총 25개의 소독부산물질들이 검출되었다. ERA결과, 25개의 소독부산물질들 중, 지속성(P), 생물축척성(B) 및 생물독성(T)의 특성을 모두 보이는 물질은 없었다. 예측환경농도(PEC, predicted environmental concentration) / 예측무영향농도(PNEC, predicted no effect concentration) 비율은 일반적인 항구 환경에서는 모든 물질이 1.0을 초과하지 않았지만 선박 최 인접지역의 경우 Isocyanuric acid, Tribromomethane, Chloropicrin 및 Monochloroacetic acid가 1.0을 초과하여 위해성이 있을 것으로 나타났다. 하지만 실제 배출수를 이용한 생태독성시험결과의 NOEC (25.0 %)를 적용한 결과 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양에 배출되었을 때 선박 최 인접지역을 포함한 일반적인 항구 환경에 수용 불가한 생태위해성을 가지지 않는 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.916-927
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• 2010

일반적으로 정수처리 공정에서 염소에 의한 소독공정은 수인성 질병을 억제하고 상수도관망에서 미생물의 재성장을 억제하는 목적으로 사용되고 있다. 그러나 염소소독은 수중의 유기물과 반응하여 소독부산물(Disinfection By-products; DBPs) 과 같은 발암성 물질을 생성함으로 적절한 염소 주입이 필요하고 최근에는 관말지역에서의 잔류염소 확보를 위해 상수관로 나 배수지 등에서 재염소를 실시하는 경향이 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 정수장에서 최적의 염소주입과 재염소 주입량을 산정하기 위하여 미국 EPA에서 개발한 EPANET 2.0을 사용하여 최적 염소 주입량을 산정하고 그 효과를 모의하였다. 대상지역 상수관로에 대한 수질을 모의하기 위하여 bottle test를 통해 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출하였으며, syster-matic analysis method를 이용하여 관벽감소계수($k_{wall}$)를 도출하였다. 배ㆍ급수계통에서의 수질을 정확히 예측하고자 유량과 체류시간 등을 고려한 수리해석 모델을 기초로 하여 상수도관망에서의 잔류염소 농도를 예측하고 염소주입 농도에 따른 소독부산물(DBPs)인 트리할로메탄(Trihalomethanes; THMs)의 생성변화를 실험을 통해 확인하였다. 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출한 결과 온도가 높을수록 초기에 빠른 감소를 보였으며, $25^{\circ}C$의 경우 25시간이 지난 이후에는 절반이상이 감소하였다. 대상지역에 재염소 주입시설을 도입할 경우 최적 재염소 주입량을 산정하였으며, 관망도상에서 경제적으로 유리한 지점을 선정할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.887-894
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• 2000

본 연구에서는 정수공정중 침전지 트러프에 부착하고 있는 조류가 정수공정에 미치는 영향을 조사하였다. 침전지 트러프 상부에는 Oscillatoria sp.가 군집을 이루고 있었으며, 하부에는 Mougeotia sp.의 군집을 확인할 수 있었으며, Mougeotia sp.와 Oscillatoria sp.가 포함된 시료수를 채집 즉시 분석한 결과에서는 Mougeotia sp.는 THMs 물질 외에는 검출되지 않았으며, Oscillatoria sp. 경우 geosmin 3.7ppt와 미량의 dimethyl-disulfide가 검출되었다. 또한, 5일간 부패시킨 시료를 조사한 결과 초기에는 없었던 dimethyl-sulfide 등 10종류의 황화합물들이 다량 검출되었으며, 또한 phenol, p-cresol, indole 및 scatole 등이 검출되었다. 따라서, 수돗물에서의 이취 발생경로를 추정해보면 염소에 내성이 있는 서식 조류가 침전지에 부착하게 되면서 큰 군집을 이루게 되고, 군집조류 내부에서는 혐기성 상태의 조건하에서 부패가 진행되게 된다. 부패되어 군집에서 탈리된 조류덩어리가 여과지로 유입되며, 부패된 부분에서 생성된 불쾌한 냄새물질이 수돗물에 유입될 가능성이 있는 것으로 사료되었다.

• 분석과학
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• 제10권4호
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• pp.264-273
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• 1997

수용액 중의 trihalomethane을 제거하기 위하여 양극 산화반응을 시키고 solid phase microextraction(SPME) fiber로 추출한 다음 GC-ECD로 분석하였다. 반응 용기 내부로 염소이온 등이 오염되는 것을 방지하기 위해 음극과 양극은 $KNO_3$-agar bridge로서 연결시켰다. 6종의 trihalomethane들은 성분에 따라 감도의 차이가 있었지만, 검량선은 수 ppb에서 수백 ppb 범위에서 좋은 직선관계를 보였다. 백금(Pt), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), Ti 금속상에 이리듐(Ir)을 도포시킨 고체 전극, 및 유리질 탄소에 루테늄(Ru)을 도포한 양극들을 사용하여 THM 성분을 제거하려 하였다. 제거효율이 가장 우수한 것은 Ti-Ir 양극으로서, 9V의 전압을 걸었을 때 약 1.5시간 이후에는 모든 성분들이 제거되었음을 알 수 있었다. 다양한 산화상태(mv)의 루테늄으로 유리질 탄소전극을 도포시킨 전극은 초기에는 제거효율이 우수하였으나, 시간이 경과할수록 전극 표면의 훼손으로 인해 제거효율은 약 60% 정도로 감소하였다. 특히 클로로포름은 약간 증가되는 경향을 보임으로써, 이것은 전극반응에 의하여 오히려 재생되는 것으로 생각된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권6호
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• pp.699-705
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• 2007

본 연구에서는, 안산정수장에 구축된 수도시설 운영정보화 시스템에 의한 처리수질개선 등 정수장 효율개선효과를 평가하였다. 분석기간 동안의 안산정수장 생활용수 유입유량은 운영정보화 시스템이 구축되기 전인 2004년도보다 구축 후인 2005년도가 약 15.6% 감소한 것으로 나타났다. 원수의 평균탁도는 2005년 12.37 NTU, 2004년 12.06 NTU로 비슷한 값을 나타내었으나, 연평균 응집제의 주입농도는 2005년도가 12.06 mg/L으로 2004년(10.31 mg/L)보다 다소 높은 것으로 나타났고, 정수탁도는 약간 개선된 처리효율을 나타내었다. 원수의 $COD_{Mn}$ 및 BOD 등의 분석결과, 2004년보다 2005년의 원수수질이 개선된 것으로 판단할 수 있었다. 정수의 $KMnO_4$ 소비량은 2004년(2.95 mg/L)보다 2005년은 1.25 mg/L로써 그 양이 줄어들었고, THMs의 농도도 2004년(0.038 mg/L)보다 2005년 0.025 mg/L로써 다소 개선되었다. 본 연구결과, 약품주입 등 정수장 운영은 운영 정보화 시스템의 구축에 의해 보다 최적의 상태를 도모할 수 있으며, 이에 따라 수질개선효과도 있음을 판단할 수 있었다.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제12권3_4호
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• pp.31-41
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• 1997

Public concerns about hazardous health effect from the exposure to organic by-products of the chlorination have been increased. There are numerous studies reporting that chlorination of drinking water produces numerous chlorinated organic by-products including THMs, HAAs, HANs. Some of these products are known to be animal carcinogens. The purpose of this study was to estimate health risk of DBPs by chlorinated drinking water ingestion in Seoul based on methodologies that have been developed for conducting risk assessment of complex-chemical-mixture. The drinking water sample was collected seperately at six water treatment plant in Seoul at March, April, 1996. In tap water of households in Seoul, DBPs were measured wilfh the mean value of 36.6 $\mu$g/L. Risk assessment processes,. which include processes for the estimation of human cancer potency using animal bioassay data and calculation of human exposure, entail uncertainties. In the exposure assessment process, exposure scenarios with various assumptions could affect the exposure amount and excess cancer risk. The reference dose of haloacetonitriles was estimated to be 0.0023 mg/kg/day by applying dibromoacetonitrile NOAEL and uncertainty factor to the mean concentration. In the first case, human excess cancer risk was estimated by the US EPA method used to set the MCL (maximum contaminant level). In the second and third case, the risk was estimated for multi-route exposure with and without adopting Monte-Carlo simulation, respectively. In the second case, exposure input parameters and cancer potencies used probability distributions, and in the third case, those values used point estimates (mean, and maximum or 95% upper-bound value). As a result, while the excess cancer risk estimated by US EPA method considering only direct ingestion tended to be underestimated, the risk which was estimated by considering multi-route exposure without Monte-Carlo simulation and then using the maximum or 95% upper-bound value as input parameters tended to be overestimated. In risk assessment for Trihalomethanes, considering multi-route exposure with adopting Monte-Carlo analysis seems to provide the most reasonable estimations.

• 대한환경공학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-6
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• 2012

상수원인 K강 하류부에서의 COD (4~10 mg/L)는 매우 높으며 암모니아성질소의 농도(겨울철 3.5 mg/L) 또한 매우 높다. 암모나아 자체는 이 농도 범위에서 인체에 독성을 주지는 않지만 우리나라 먹는물 기준인 0.5 mg/L로 맞추어져야 한다. 본 연구에서는 K강 상수원을 고도처리 하고자 기존의 일반적인 상수처리공정을 수정하여 파일롯플랜트를 제작하여 운전하였다. 암모니아를 제거하고 염소소독 부산물 일부 제거를 위하여 파괴점 염소주입 및 분말활성탄 투여 공정을 응집조 전 공정에 넣었다. 또한 모래여과 공정 다음에 입상활성탄공정을 넣어 미량 잔류유기물을 제거하고자 하였다. 파일롯플렌트는 36톤/일 규모이며 1년 동안 운전이 되었다. 본 수정된 공정을 통하여 암모니아를 제거하고 여러 유기물질(DOC, MBAS, UV-254 nm absorbance 등)들을 제거할 수 있었다. 유입 DOC 농도는 유입기간 동안 3~6 mg/L 계속 높았으며 1 mg/L로 낮추기 위해서는 GAC 필터의 2 m 높이는 낮은 것으로 판단되었다. 파괴점 염소주입에서 투입 염소농도가 잘 주입이 되었을 때 암모니아의 제거는 98%이상이었으며 낮은 유리 잔류염소 농도와 분말활성탄 투여로 트리할로메탄(THM)은 낮게 검출되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.965-972
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• 2010

본 연구에서는 석탄계 활성탄 신탄과 재생탄들을 이용하여 재생 횟수의 증가가 이들의 세공 구조 변화 및 수중의 유기성 오염물질들의 흡착 특성에 미치는 영향에 대해 살펴본 결과, 신탄과 비교하여 1~3차 재생탄들에서 재생회수의 증가에 의해 $15\;{\AA}$ 이하의 미세세공은 감소한 반면 $20{\sim}100\;{\AA}$ 정도의 중간세공은 증가하였다. 재생횟수의 증가할수록 비표면적과 세공용적의 감소가 나타났으며, 세공용적의 감소폭은 신탄에 비해 크지 않았다. 신탄과 1~3차 재생탄들에서의 $CHCl_3$와 DOC에 대한 최대 흡착능(X/M)은 신탄의 경우 $964.6\;{\mu}g/g$ 및 19.5 mg/g인데 반해, 1~3차 재생탄들에는 $255.6{\sim}399.5\;{\mu}g/g$과 18.0~18.7 mg/g이였으며, 1차~3차 재생탄들의 THM 구성종들에 대한 흡착능은 신탄 보다 2~3배 정도 감소하였으나, DOC에 대한 흡착능은 신탄과 거의 동일하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권5호
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• pp.523-530
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• 2010

14종의 합성유기질소 화합물들에서의 염소 소독부산물 생성 특성을 조사한 결과, 단위 DOC당 THM 생성능은 $Br^-$첨가 유무에 관계없이 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid 및 4-nitroaniline에서 높게 나타났다. 단위 DOC당 HAA 생성능 조사결과, $Br^-$ 첨가 유무에 관계없이 단위 DOC당 THM 생성능과 유사한 생성특성을 보였으나 특이하게 p-nitrophenol에서 가장 높은 생성능을 나타내었으며, 생성된 HAAFP의 대부분이 TCAAFP로 나타났다. 단위 DOC당 HAN 생성능은 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline 및 anthranilic acid에서 $Br^-$ 첨가 유무에 관계없이 높은 생성능을 나타내었고 다른 합성유기질소 화합물들에 비해 aniline에서 높은 생성능을 보였으며, 반응성이 높은 4종의 합성유기질소 화합물들에서 생성되는 HAN 구성종의 대부분은 DCAN으로 나타났다. 단위 DOC당 chloral hydrate와 chloropicrin의 생성능을 조사결과에서 3-aminobenzoic acid와 2-aminophenol에서 생성능이 높은 것으로 나타났고, 전체적으로 10 $mg/{\mu}g$ 이하의 비교적 낮은 생성능을 보였다. 염소 소독부산물 생성능이 높은 6종의 합성유기질소 화합물들과 시판 humic acid에서의 $Br^-$ 첨가 유무에 따른 단위 DOC 당 총 DBP 생성능을 조사한 결과에서 $Br^-$를 첨가한 경우는 anilin e> anthranilic acid> 3-aminobenzoic acid> 4-nitroaniline> humic acid> p-nitrophenol> 2-aminophenol 순으로 나타났고, $Br^-$를 첨가하지 않은 경우는 anthranilic acid> aniline> p-nitrophenol> humic acid> 4-nitroaniline> 3-aminobenzoic acid> 2-aminophenol 순으로 조사되었다. 또한, aniline, anthranilic acid, 4-nitroaniline 및 p-nitrophenol의 경우는 염소와의 반응성이 아주 높은 것으로 조사되었다.