• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권2호
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• pp.189-196
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• 1998

전국에 산재한 56개소의 하수 종말 처리장 중 21개소에서 혐기소화-탈수 오니 케이크를 수집하여 화학적인 성분을 분석, 조사하였고, 성분 분석한 오니 중 용인 하수 종말 처리장에서 채취한 오니를 0, 12.5, 25, 50, $100Mg\;ha^{-1}$ 수준으로 처리한 토양의 질소 무기화율을 검토한 결과는 다음과 같다. 오니의 pH는 6.4~8.3의 범위였으나 82% 가 7.0 이상이었다. 유기탄소 함량은 14.0~30.1% 의 범위였다. 전질소 함량은 2.3~6.0%의 범위였고 이 중에서 암모늄태 질소가 $291{\sim}4,284mg\;kg^{-1}$ 이었고 질산태질소는 $1.4{\sim}58.8mg\;kg^{-1}$ 무기태 질소가 전질소 중 0.9~11.9%를 차지하였다. 총인은 0.9~2.9% P의 범위였으며, 편차가 0.4%로 적었다. K은 $1.0{\sim}4.9g\;kg^{-1}$, Ca은 $1.1{\sim}11.6g\;kg^{-1}$, Mg 은 $2.9{\sim}8.4g\;kg^{-1}$, Na은 $1.1{\sim}6.1g\;kg^{-1}$의 범위였다. 중금속의 총함량은 Cd $2.86{\sim}58.22mg\;kg^{-1}$, Cu $144{\sim}5,417mg\;kg^{-1}$, Cr $ND{\sim}5,784.6mg\;kg^{-1}$, Mn $358.5{\sim}5.466.9mg\;kg^{-1}$, Ni $55.6{\sim}1,315.5mg\;kg^{-1}$, Pb $ND{\sim}943.5mg\;kg^{-1}$, Zn $1,470{\sim}8.083mg\;kg^{-1}$등의 범위였다. 오니 생산 최종 공정에서 혐기 소화과정을 거친 오니를 처리한 토양 배양 실험에서 토양 내 전질소의 함량은 거의 변화가 없었다. 그러나 암모니아태 질소의 함량은 급격한 감소 경향을 나타냈고 질산태 질소의 함량은 뚜렷한 증가 경향을 보였다.

• 생명과학회지
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• 제21권10호
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• pp.1473-1480
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• 2011

퍼클로레이트($ClO_4^-$)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 오염물이다. 미생물은 퍼클로레이트를 무해한 최종산물로 환원시킬 수 있으므로 퍼클로레이트제거는 미생물을 이용한 방법이 가장 적절한 것으로 알려졌다. 미생물이 퍼클로레이트를 환원시키기 위해서는 전자 공여체가 필요하다. 퍼클로레이트를 환원하기 위한 기존의 기술들은 전자 공여체로서 유기물을 사용하는 종속영양방식의 퍼클로레이트환원세균을 사용한다. 그래서 종속영양 방식으로 퍼클로레이트를 연속 제거하기 위해서는 지속적으로 유기물을 공급해야 하므로 처리비용이 많이 든다. 본 연구에서는 원소 황 입자와 활성 슬러지를 이용하여 독립영양방식의 퍼클로레이트제거가능성을 조사하였다. 입자상 황은 비교적 값이 저렴하고 활성 슬러지는 하수처리장으로부터 쉽게 구할 수 있는 장점이 있다. 회분배양 실험결과 활성 슬러지 미생물은 전자 공여체로서 황 입자가 존재할 때 퍼클로레이트를 제거할 수 있다는 것이 증명되었다. 이러한 퍼클로레이트 분해는 퍼클로레이트가 분해됨에 따라 생성되는 Cl-의 몰 농도를 통해 검증할 수 있었다. 독립영양방식의 $ClO_4^-$ 제거공정에 사용된 황 입자의 표면에 간균 형태의 미생물들이 존재한다는 것을 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 그래서 황 입자가 생물막을 형성하기 위한 담체로도 작용할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 황입자가 첨가된 $ClO_4^-$ 분해성 농화 배양으로부터 채취한 생물막의 미생물군집조성은 접종균으로 사용된 활성 슬러지의 그것과는 다름이 DGGE 분석결과 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.67-74
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• 2005

기존의 방류수 모니터링에서는 개별 오염물질들의 농도를 기준으로 독성을 평가하였다. 그러나 많은 연구자들에 의해서 오염물질들이 공존하는 상황에서 나타나는 독성은 그들 간의 상호작용을 통해서 혼합독성의 형태로 나타난다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 GC/MS 분석을 통해 방류수 중에 존재하는 주요 독성 기여 오염 물질들을 분석하고, Independent Action(IA), Concentration Addition(CA), Effect Summation(ES) 모델을 사용하여 방류수의 혼합독성을 상호 비교 평가하였다. GC/MS로 분석된 오염물질을 대상으로 D. magna 기준 독성 평가를 실시하였고, 10가지의 주요 독성 기여 오염물질을 선별하였다. Chloroneb, butylbenzylphthalate, pendimethaline, di-n-butylphthalate, di-iso-butylphthalate, diazinon, isofenphos, 2-chlorophenol, 2,4,6-trichlorophenol 과 p-octylphenol을 주요 오염물질로 선정하여 혼합독성 평가를 실시하였다. 혼합독성 평가 결과는 IA 예측모델과 매우 높은 상관성($r^2\;=\;0.8475$)을 나타내었다. ES와 CA 모델은 IA 모델과 비교하여 혼합독성 결과와 매우 낮은 상관성을 나타내었으며, 특히 ES는 실측값을 5배나 과도하게 예측하였다. 이러한 결과를 통해서 전남지역 방류수에 존재하는 주요 오염물질들의 혼합독성은 IA 모델을 통해 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권3호
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• pp.162-166
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• 2011

인위적인 배출에 기인한 인의 축적은 지표수에서 발생하는 부영양화의 가장 큰 원인이다. 본 연구에서는 이러한 인을 제거하기 위하여 titanium oxysulfate-sulfuric acid 분말을 이온교환 물질로 하여 알지네이트 겔에 고정화시켜 수용액 상에 존재하는 인 제거 효율을 정량화하여 보았다. 본 연구에서 적용한 흡착물질의 고정화 기법은 1) 알지네이트 수용액에 흡착물질을 주입한 후 고정화시키는 것, 2) 초음파를 이용한 흡착물질의 분산 기법, 그리고 3) 수용액 상태의 흡착물질을 알지네이트 수용액과 반응시켜 고정화시키는 방법 등이다. 평형과 비평형 흡착 실험은 3가지 다른 기법으로 제작한 담체를 적용하여 진행되었으며, 이를 통해 흡착 용량과 시간에 따른 인의 제거율을 구득할 수 있었다. 평형배치 실험 결과는 Langmuir 흡착 등온선을 이용하여 분석하였으며 수용액 기법을 적용하여 담체를 제작하였을 때 92.26 mg/g으로 가장 높은 인 제거능을 나타내었다. 또한 비평형 배치 실험 결과는 pseudo-second-order kinetic 모델을 따라 분석하였으며 그 결과는 평형 배치와 유사하였다. 본 실험에서 제작한 티타늄 분말을 고정화한 담체는 기반물질의 경제성 확보와 담체 제조 기법 가운데 수용액 기법의 높은 흡착능 유지를 통하여 하 폐수에 존재하는 인을 경제적으로 제거하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제14권3호
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• pp.77-84
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• 2006

본 연구는 마이크로파 최적 조건에서 하수슬러지 케이크를 마이크로파로 건조하여 재활용하는 방안을 제시하는데 목적이 있다. 연구에 사용된 하수슬러지 케이크는 P시 S, N하수처리장의 탈수슬러지 케이크를 사용하였으며, 마이크로파는 주파수 2450MHz에 1~4kW의 전력을 사용하였다. 마이크로파의 가열이 유전 가열방식이고, 내부수 용출 등으로 초기수분이 77%의 고함수율이라도 짧은 시간 안에 수분이 0.2%까지 감소하여 진다. 이런 결과로 마이크로파 처리한 하수 슬러지 케이크의 복토제로서의 활용은 흙과 혼합하여 매립할 경우 중간, 최종 복토제나 객토용으로 적용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 중금속 흡착제로의 활용은 저 농도 중금속 흡착제로 사용되어지는 황토와의 비교 실험에서 Cu, Pb, Cd,의 농도가 30분 이내에 검출되지 않는 수준으로 나타났으며, Cr은 약 $0.2mg/{\ell}$정도 검출되어 흡착제로서의 가능성을 확인 할 수 있다. 그러므로 경제성이나 친환경적인 면에서 하수슬러지 케이크 건조에 마이크로파 처리를 하는 것이 적당하다고 판단되어지고, 재활용 면에서도 고비용의 황토를 대체하는 물질로 사용이 가능하여 경제적이라고 판단되어 진다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권5호
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• pp.303-311
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• 2015

이 연구는 영산강 수계 중 수체를 대상으로 10종의 과불화 화합물 (perfluorinated compounds, PFCs)로 인한 오염실태를 파악하기 위한 모니터링을 수행 하였다. 시료채취는 영산강 전수계에 걸쳐 있는 총 18지점에서 이루어졌고, 5-6월인 봄철과 10월인 가을철 두 번에 걸쳐 시료가 채취되었다. 10종의 PFCs 오염물을 대상물질로 하여 분석한 결과, 물 시료 중 농도는 PFOS (perfluorooctanesulfonate)가 20.8-92.0 ng/L, PFOA (perfluorooctanoate)가 method detection limit (MDL)-28.40 ng/L로 검출되었으며 PFNA (Perfluorononanoate)가 MDL-42.20 ng/L, PFHxS (perfluorohexanesulfonate)가 MDL-11.47 ng/L로 나타났다. PFOS는 봄과 가을철 모두에서 검출빈도와 그 농도가 높았고, PFOA와 PFNA는 대체로 봄철이, PFHxS의 경우는 가을철에 검출빈도와 농도가 높은 것으로 조사되었다. 하지만 상기 4종을 제외한 다른 PFCs 화학종은 검출빈도가 낮고 매우 낮은 농도인 것으로 나타났다. 하 폐수처리장이 위치한 광주의 도심지역 수계지역의 수체 시료에서 검출된 PFCs의 농도는 타 영산강 수계내 수체 시료에 비해 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권3호
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• pp.232-239
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• 2009

본 연구는 도시 하수처리장의 미생물 군집 내 항생제 내성 세균의 특징과 하천으로의 항생제 내성 세균 노출의 계절적 변화의 특성을 평가하였다. 일반 종속영양세균 배양을 위한 R2A agar (R2A)와 대장균군을 선택하여 배양하는 MacConkey sorbitol agar (MSA)에 항생제를 첨가 하여 제작한 배지에 하수처리장 시료를 도말하여 배양한 결과 모든 시료에서 다제 항생제 내성 세균을 검출 해 낼 수 있었다. Ampicillin과 sulfathiazole의 내성률이 다른 나라에 비해 높게 측정 되었으며 시료내 유기물의 정도, 사용된 배지에 따라 내성률이 다름을 볼 수 있었다. R2A 배지에서 분리된 다제 항생제 내성 세균은 모두 기존에 알려진 병원성 세균과 그 염기서열이 유사한 것으로 볼 때 병원성 세균의 항생제 내성 정도가 일반 세균보다 높음을 본 연구 결과로 보일 수 있었다. 또한 본 연구에서는 하수처리장이 하천에 미치는 유해성을 계절별로 관찰하여 전체 미생물중 항생제 내성 세균의 비율은 수온과 비례한다는 결과를 얻었다. 이 결과는 지구 온난화가 미생물 유해성을 증가시킬 가능성을 시사한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권3호
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• pp.73-91
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• 2001

미국지질조사소 NAWQA 프로그램에서 선정한 기준에 따라, 도시지역에서 채취한 도로를 흐르는 빗물과 일부 지하수의 휘발성유기화합물의 오염을 평가하기 위해 62개 휘발성유기화합물을 선택하였다. 62개 휘발성유기화합물은 3종류의 aromatic hydrocarbons, 13 종류의 alkyl benzenes, 1개의 ether, 26종류의 halogenated alkanes, 10종류의 halogenated alkenes 및 9종류의 halogenated aromatics를 포함하고 있다. 서울시 지역의 도로를 흐르는 빗물과 지하수의 휘발성유기화합물의 함량은 2000년 3월, 6월 및 11월에 시료를 채취하여 분석하였다. 모두 78개 시료(44개 도로를 흐르는 빗물시료, 27개 지하수 시료, 7개 하수종말처리장의 시료)가 채취되었으며, purge and trap 방법으로 추출하여 GC-MS로 분석하였다. 그 결과, alkyl benzenes과 aromatic hydrocarbons이 서울지역에서 자동차 통행에 의해 가장 영향을 받는 유기화합물이다. 분석된 62개 휘발성 유기화합물 중, 도로에 흐르는 빗물에서 검출되지 않은 휘발성유기화합물 성분은 단지 11개 성분뿐이었으나, 채취된 지하수에서 검출된 휘발성유기화합물은 14개 성분만이 검출되었다. 도로를 흐르는 빗물에서의 톨루엔 함량은 시료 채취 장소에 따라 변화가 매우 심하고, 0.1-29,310ppb이다. 벤젠의 함량은 0.05-33.0ppb, ethylbenzene은 0.05-960ppb, trichloromethane(chloroform)은 0.08-20ppb, trichloroethylene(TCE)는 0.03-4.30ppb, 1,1,2 trichloroethane은 0.1-50.0ppb이다. 채취된 일부 지하수 시료에 대한 예비조사 결과, dichloromethane(methylene chloride), trichloromethane(chloroform)와 toluene 등이 가장 자주 검출되는 성분이었다. 대부분의 aromatic hydrocarbons, alkyl benzenes및 다른 유기용매 성분은 검출농도 이하이다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권3호
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• pp.451-455
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• 2006

Heterotrophic biomass yield coefficients, $Y_H$, for aerobic, anoxic and anaerobic reactors were successfully estimated for the two wastewater treatment plants, where one plant was operating in the $A^2/O$ process and the other was operating in the 4-stage BNR process. The estimation of $Y_H$ was undertaken by plotting the biomass COD concentrations versus the soluble COD concentrations in order to calculate the ${\Delta}biomass$ COD/ ${\Delta}soluble$ COD in each batch reactor. The batch reactors employed in this study were fed by filtered influent and mixed liquors in the ratio of 10:1, and operated in the aerobic, anoxic and anaerobic conditions, which represented the actual operating conditions for the $A^2/O$ and 4-stage BNR process. The average $Y_H$ values of the aerobic, anoxic and anaerobic reactor for the $A^2/O$ process were 0.52, 0.41 and 0.18 mg COD/mg COD, respectively, and those for the 4-stage BNR process were 0.58, 0.40 and 0.20 mg COD/mg COD, respectively. The average ratio of the $Y_H$ for aerobic reactors to those for the anoxic reactors were about 1:0.79 for the $A^2/O$ process, and about 1:0.69 for the 4-stage BNR process. The experimental method for anoxic and anaerobic $Y_H$ estimation shown in this study has turned out to be simple and efficient in its practical application.