• 청정기술
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• 제4권1호
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• pp.35-44
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• 1998

휘발성 유기화합물(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌)의 광분해를 단순 UV조사와 $TiO_2$ 광촉매하의 UV조사를 이용하여 연구하였고 또한 여러 가지 반응조건에 따른 분해효율에 대해 고찰하였다. 광분해반응기는 중압 수은램프가 부착된 석영 annular 반응기를 이용하였다. UV조사에 의한 휘발성유기화합물의 분해정도는 톨루엔 92% ${\geq}$ 에틸벤젠 92% > 벤젠 83% > 크실렌 82% 였고, $TiO_2$ 광촉매하의 UV조사를 이용한 유기물의 분해정도는 톨루엔 92% > 크실렌 82% > 에틸벤젠 80% > 벤젠 53% 였다. 반응물의 분석은 Purge & Trap 농축기를 이용하여 FID가 부착된 GC로 분석하였고, GC-MS로 반응물의 중간생성물을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권9호
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• pp.17-23
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• 2009

자외선 살균기술을 바탕으로 한 수처리 분야에 대한 관심이 최근 증가하고 있다. 수처리분야에서 살균처리방식의 효율은 유체 살균챔버나 살균강도 그리고 미생물의 불활성역학에 따라 수처리 성능이 결정된다. 광산화법에 이용되는 빛은 주로 자외선이 이용되며 매우 깨끗하고 높은 에너지를 가지고 있어 화학살균방법에 비해 잔류물이 없고 높은 안정성으로 최근 관심이 높아지고 있다. 그러나 자외선살균방식은 조사시간과 조사량에 직접적인 영향을 받아 이를 위한 최적의 설계가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 유수살균장치의 챔버 내의 자외선 램프와 유수에 대한 3D-CFD discrete ordinates model 모델을 제시하고 이를 시뮬레이션을 통해 설계방식의 최적화 여부를 검증하고 향후 유수형 자외선살균방식의 시뮬레이션방법을 제안하고자 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권3호
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• pp.293-301
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• 2008

UV-TiO$_2$ 광촉매를 이용한 공기 정화 시스템에 운전조건에 대한 연구가 수행되었다. 이 연구에서 시스템의 운영 조건이 바뀜에 따른 오염물질 제거 특성을 관찰하기 위해 덕트 형태의 반응기를 제작하고, 스테인레스 격자망에 TiO$_2$를 코팅하였다. 또한 benzene을 이용하여 UV/TiO$_2$ 공정으로 유입농도를 변화시키고, 반응기로 들어오는 유량을 조절하여 TiO$_2$를 코팅한 스테인레스 격자망을 부착한 평판에서의 유속을 변화시켰으며, 코팅한 TiO$_2$ 광촉매량을 변화시키고, 일정한 양의 TiO$_2$ 광촉매를 코팅한 면적을 변화시켰으며, UV light intensity를 변화시켜 그에 따른 영향을 관찰하였다. 모든 실험에서의 상대습도는 55%, 반응기 온도는 45$^{\circ}C$를 유지하였다. 실험의 결과를 살펴보면, benzene의 유입농도가 증가할수록 제거효율이 감소하였고, 유속이 느려질수록, 즉 농도 경계층 두께(concentration boundary layer thickness)가 증가할수록, 코팅한 광촉매량, 광촉매를 코팅한 면적, 조사한 UV 램프의 intensity가 증가할수록 benzene 제거효율이 증가하였다. 본 연구 자료를 바탕으로 실내 공기 중 저농도의 VOCs를 대상으로 공기 정화 시스템을 설계할 경우 유용하게 적용할 수 있는 자료를 제시할 수 있다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권10호
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• pp.1039-1046
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• 2008

수중에 존재할 수 있는 항생제물질 중 cefaclor를 제거하기 위하여 UV/H$_2$O$_2$ 공정을 적용하였다. 기존 회분식반응기의 경우 시료를 채취하면 시료가 감소하여 UV램프와 제거대상물질의 유효접촉면적이 감소하는 것을 보완하기 위해 외부에 혼합조를 설치하여 실험을 실시하였다. UV반응기 내부는 완전혼합을 위해 4개의 baffle을 설치하였으며 광자의 방출을 방지하기 위해 반응조 외부를 알루미늄 호일로 감쌌다. OH radical의 생성은 pCBA(p-Chlorobenzoic acid)를 이용하여 간접적으로 측정하였으며, 의사일차반응식(pseudo-frist order reaction)을 이용하여 반응속도상수를 구하였다. 본 연구의 최적 OH radical 생성조건은 pH 3, 과산화수소 주입량은 5 mmol/L 그리고 펌프순환유량은 400 mL/min로 나타났으며, 반응속도상수는 0.1051 min$^{-1}$이었다. 최적의 OH radical 생성조건에서 cefaclor는 40 min안에 완전히 제거되었으며 반응속도상수는 0.093 min$^{-1}$이었다. 초기 cefaclor의 농도가 낮을 수록 빠르게 제거되었으며, OH radical에 의해 분해되어 중간생성물질(intermediates)인 chloride(Cl$^-$), nitrate(NO$_3{^{2-}}$), sulfite(SO$_4{^{2-}}$) 그리고 acetic acid(CH$_3$COO$^-$) 등의 음이온과 phenylglycine을 생성하였다. 반응시간 6 hr 이후 TOC의 77% 감소, phenylglycine의 소멸 그리고 acetic acid가 감소하는 것으로 보아 cefaclor는 UV/H$_2$O$_2$ 공정에 의해 빠르게 분해될 뿐만 아니라 CO$_2$와 H$_2$O의 형태로 무해화(mineralization)되는 것으로 보인다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.837-845
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• 2017

D염색공단의 폴리에스테르 알카리 감량폐수 및 호발폐수가 혼합된 실제 종합염색폐수를 처리하기 위하여 D염색공단의 종합폐수처리장 반송슬러지를 고정한 폐타이어담체를 충전한 재순환 유동상 바이오필터와 소성된 $TiO_2$ 코팅-glass bead를 광촉매담체로 적용한 UV/광촉매반응기를 결합한 재순환 통합시스템을 구축하여 운전하였다. 그 결과로서 재순환 통합시스템의 총 $COD_{cr}$ 제거율과 총 색도 제거율 추이는 각각 약 81% 및 55% 정도를 유지하였다. 이러한 재순환 통합시스템의 총 $COD_{cr}$ 및 총 색도 제거율의 제고효과는 각각 최대 약 7% 및 3%로 평가되었다. 재순환 통합시스템의 유동상 바이오필터 및 광촉매반응공정은 총 제거율에 대한 상대기여도로서 각각 총 $COD_{cr}$ 제거율의 약 94% 및 6%를 처리하고, 총 색도 제거율의 약 86% 및 14%를 처리하였다. 이와 같이 재순환 통합시스템의 광촉매반응공정에서는 총 제거율에 대한 색도 제거율의 상대기여도가 $COD_{cr}$ 제거율의 상대기여도보다 약 2.4배 정도 컸다. 따라서 본 연구의 재순환 통합시스템에서 광촉매반응공정은 $COD_{cr}$ 제거보다 아조결합과 같이 염료에서 색을 나타내는 화학결합을 깨는 역할에 더욱 효율성이 있었다. 또한 본 연구의 재순환 통합시스템에서 각 단위공정들의 $COD_{cr}$ 및 색도 제거율이, 재순환 통합시스템의 총 $COD_{cr}$ 및 색도 제거율에 미치는 영향에 대한 모델식과 대수적 상관관계를 구하고 분석하였다.

• 상하수도학회지
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• 제21권6호
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• pp.663-670
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• 2007

This study was performed to provide basic information for evaluating the efficiency and applicable extent of photocatalysis and ozonation for the treatment of dye wastewater. The treatability of dye wastewater by $UV/TiO_2$ and $UV/TiO_2/O_3$ advanced oxidation process (AOP) was investigated under various conditions. The experiments were conducted in a batch reactor of 50 liters equipped with twelve UV Lamps of 16W. In $UV/TiO_2$ AOP, the removal efficiency of TCODMn and Color increased to 58% and 67% respectively with increasing UV intensity. Also, The removal efficiency of TCODMn and Color increased to 97% and 99% respectively with increasing $H_2O_2$. Acid area was more efficient than neutral and alkalic areas in wastewater treatment, and pH 5 was the most effective and the treatment efficiency continually increased as the amount of photocatalyst was increased. When the photocatalyst was increased, TCODMn was removed faster than Color.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2005년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.136-139
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• 2005

• 한국환경보건학회지
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• 제28권5호
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• pp.59-64
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• 2002

The photocatalytic decolorization of the Rhodamine B (RhB) was studied using a UV/TiO$_2$ reactor. Yakuri titanium dioxide(anatase) was used as the suspended photocatalyst and proved to be effective for decolorization irradiated with UV light (254 mm). The photocatalyzed dioxide concentrations, light intensity and air flow rates. In 0.01 mM RhB, color could be completely photodegraded after 3 hours. Absorption spectrum of an aqueous solution containing RhB showed a continued diminution of the RhB concentration in the solution bulk : concomitantly, no new absorption peaks appeared. This confirmed the decolorization of RhB, i.e., the break up of the chromopore. The optimum loaded titanium dioxide for the decolorization was 0.75 g/(equation omitted). The light intensity showed exponential decay with distance. The decay of light intensity of RhB solution showed different tendency from TiO$_2$. These results suggested that the photocatalytic decolorization of dyes may be available method for decolorizing in wastewater.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.584-595
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• 2021

본 연구에서는 교대로 운전되는 두 개의 UV/광촉매 반응기로 구성된 폐가스 처리시스템의 운전단계와 단계별 광촉매의 비활성화의 상관관계를 사용된 광촉매에 대한 기기분석을 통하여 규명하였다. 선행연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]의 광촉매 반응기 시스템 운전에 사용되지 않은 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A4), 1회 운전하는 동안 사용되고 재생을 경험하지 않은 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A1), 2회 운전에 사용되고 1회 재생된 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A2) 및 3회 운전에 사용되고 2회 재생된 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A3)와, 1차 재생(AD1) 또는 3차 재생(AD3)된 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체에 대한 BET 분석, SEM, XPS, SEM-EDS 및 FTIR 분석 등을 수행하여, 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체의 비활성화 및 재생 특성을 포함하는 특성 분석을 수행하였다. 그 결과로서, 3회 이상의 여러 번 재생을 수행하는 광촉매의 적정 재생 온도를 200℃ 미만으로 도출하였다. 이러한 광촉매의 적정 재생 온도는 BET 분석결과에서 도출된 기공에 흡착된 에탄올 산화분해 중간생성물의 대부분이 완전 분해가 되어 기공이 재생되는 재생 온도와 거의 일치하였다. 특히, XPS 분석 결과는, 선행 연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]에서 광촉매 반응기의 첫 번째 운전 후에 광촉매의 미세한 비활성화가 발생하였음을 나타내었다. 또한, XPS 분석 결과는, 선행연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]에서 광촉매 반응기의 두 번째 운전에서 비교적 큰 광촉매의 비활성화가 발생하여 첫번째 운전성능보다 약 5%만큼 못 미치는 에탄올과 황화수소 각각의 제거효율을 초래하였으나, 세 번째 운전에서의 에탄올과 황화수소의 제거효율은 두 번째 운전에서의 에탄올과 황화수소의 제거효율 실험 결과와 거의 비슷하였다는 연구 결과와 일치하였다. 한편, AD3를 사용하여 선행연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]에서와 같은 광촉매 반응기의 네 번째 운전을 수행할 것을 가정하면, 두 번째 운전에서보다 더 큰 광촉매의 비가역적 비활성화의 발생으로 인하여 에탄올과 황화수소 제거효율이 가장 크게 저하되리라 예상되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권6호
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• pp.1137-1143
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• 2006

In this study we investigated the removal characteristics of NOM and bromate formation characteristics in SOMT reactor. The system was recently developed as a novel ozone reactor and installed in SJ pilot plant. DOC values were decreased within 3% after treatment of 0.5~2.0 mg/L ozone dosage in SOMT reactor while the $UV_{254}$ value was 69% decreased at 2.0 mg/L ozone dosage. The composition of NOM was analysed by LC-OCD (Organic Cabon Detector) after ozone treatment in SOMT reactor to elucidate the variation of NOM character. Polysaccharide (more than 20,000 g/mol) fraction of NOM was decomposed while building blocks (350~500 g/mol) and neutral (less than 350 g/mol) fraction increased. Spiked bromide reacted with 0.5~2.0 mg/L ozone dosage in the SOMT reactor. The bromate formation was proportional to the ozone dosage ($R^2=0.978$) but not proportional to reaction time. The maximum concentration of formated bromate was not exceeded to 10% of spiked bromide concentration.