• 한국수자원학회논문집
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• 제48권3호
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• pp.233-243
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• 2015

이군집 응집현상은 수자원환경에서 점착성 유사가 결합-해체의 과정을 통해 응집핵-응집체의 이군집 입자크기분포 (Biomodal Floc Size Distribution)를 형성하는 일련의 과정을 의미한다. 본 연구는 저난류 및 고난류 두 가지 조건에서 수행한 응집-침전관 실험결과를 바탕으로 이군집 응집모형(TCPBE: Two Class Population Balance Equation)의 적용성을 단일군집 응집모형(SCPBE: Single Class Population Balance Equation) 및 다군집 응집모형(MCPBE: Multi Class Population Balance Equation)과 비교 평가하였다. 기존 SCPBE에 비하여, TCPBE는 응집핵-응집체의 상호작용 및 침강속도차에 따른 응집 기작을 모의할 수 있었다. 또한, 3개의 연립미분방정식을 가진 TCPBE는 30개 미분방정식을 가진 다군집 응집모형(MCPBE: Multi Class Population Balance Equation)과 대등한 모의 결과를 나타내었다. 따라서 TCPBE는 이군집 응집현상을 모의 할 수 있는 가장 단순한 모델로 검증되었고, 향후 수자원환경이나 수처리 공정에 다양하게 적용할 수 있으리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1706-1709
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• 2010

일반적으로 생물학적 하수처리공정들은 단위공정내 물리 화학적 및 생물학적 반응들이 복잡하게 존재한다. 활성슬러지모델 1(ASM No.1)을 시작으로 생물공정을 모사하기 위한 다양하고도 새로운 수학적 모델들이 개발되어 왔다. 그러나 이들 모델은 그 활용의 측면에 있어 비용과 단순성에서 매우 큰 단점을 가지고 있었다. 그중 이들 수학적 기반의 모델들이 갖는 또 다른 활용상의 어려움은 현장 근무자들이 활용하기에는 시간 소요와 컴퓨터-과학에 관한 기술부족의 장벽이 매우 높아 결국 모델활용의 영역은 전문가나 특정 엔지니어들에게 국한되어 왔다. 이러한 상황을 극복하고 현장 근무자들에게 도움을 주기 위해 동적-물질수지모델(Dynamic-Mass-Balance Model)에 기초한 $KM^2BM$이 개발되었다. 금번 논문은 생물학적 하수처리장을 설계하고 모사함에 있어 활용 가능한 모사 툴로서의 $KM^2BM$을 소개한다. 이 모델은 모델 파라메터의 추정이나 하수성상분석과 같은 별도의 노력 없이도 단순한 인자추정만으로 생물학적 하수처리장내 미생물의 중요 거동기작을 고려함으로서 잠재적 공정적응력을 최대화 시킬 수 있다.

• 멤브레인
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• 제34권2호
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• pp.87-95
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• 2024

최근 연구는 역삼투압(RO), 나노여과(NF) 및 전기투석(ED)과 같은 막 공정에서 고급 용량성 탈이온화(CDI) 및 막 변형(MCDI)을 포함하는 광범위한 담수화 및 수처리 방법을 탐구합니다. 비교 분석은 저염도 시나리오에서 ED의 비용 효율성을 보여주는 반면 하이브리드 시스템(NF-MCDI, RO-NF-MCDI)은 향상된 염 제거 및 에너지 효율성을 보여줍니다. 새로운 이온 분리 방법(NF-CDI, NF-FCDI)은 향상된 효율성과 에너지 절감을 제공합니다. 이러한 연구는 또한 다양한 산업에 특정한 복잡한 폐수를 처리하는 데 있어 이러한 방법의 효율성을 강조합니다. 환경 영향 평가는 시스템 선택의 지속 가능성의 필요성을 강조합니다. 또한 마이크로 제작된 센서를 멤브레인에 통합하면 실시간 모니터링이 가능하여 기술 개발이 진전됩니다. 이러한 연구는 새로운 담수화 및 수처리 기술의 다양성과 가능성을 강조합니다. 이는 효율성 향상, 에너지 사용 최소화, 산업별 문제 해결 및 기존 방법 한계를 능가하는 혁신을 위한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 다양한 응용 분야에서 효율성 향상, 환경 영향 최소화 및 적응성 보장에 초점을 맞춘 지속적인 발전으로 지속 가능한 수처리의 미래는 밝습니다.

• 생태와환경
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• 제36권1호통권102호
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• pp.38-47
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• 2003

평택호와 유역 주요 하천을 대상으로 수질 오염도를 평가하기 위해 2000년 3월부터 12월까지 계절별로 4회 조사하였다. 유입하천에서 TN중 $NH_4$가 차지하는 비중이 높았다. 저수지에서 TN과 $NH_4$는 동계에 높고 하계에 낮았으나, $NO_3$와 $NO_2$는 다른 시기에 비해 각각 12월과 6월에 $1.6{\sim}2.4$배, 5.3${\sim}$11.4배 더 많았다. 정점간에 농도는 성분에 따라 차이가 있어 무기 N중 $NH_4$는 상류에서 가장 풍부하였고 $NO_3$는 큰 차이가 없거나 하류로 갈수록 증가하는 양상이 관찰되었다. 하천에서 SRP는 TP에서 차지하는 비율이 25${\sim}$69% 범위이었다. 저수지에서 P 성분은 N 과는 달리 하계를 제외하고는 상류에서 하류로 갈수록 급감하는 경향이 현저하였다. SRSi는 평균값으로 볼 때, 강우가 있은 직후인 추계에 다소 증가하였다. 하천에서 chl-a의 평균 농도가 9${\sim}$33${\mu}g/l$ 범위이었고, 하류에서 비교적 농도가 높은 반면에, 저수지는 $NH_4$와 SRP가 높은 상류에서 가장 높았다. 특히, 3월에는 규조류와 은편모조류가, 9월에는 남조류가 대발생한 시기로서 최대값이 각각 108 ${\mu}g/l$와 130 ${\mu}g/l$를 기록하였다. N과 P영양염의 농도로 볼 때, 하류에 위치한 평택호에 미칠 수 있는 오염 부하는 안성천<오산천+진위천<성환천<서정천 및 황구지천 순으로 컸다. 유역에 위치한 주요 하천의 수질악화는 하수처리장과 미처리된 생활하수의 배출수가 주오염원으로 나타났다. 평택호의 수질오염은 유역의 상류하천으로부터 과다한 N ${\cdot}$ P영양염이 유입되어 야기되는 전형적인 부영양화현상으로 볼 수 있었고, 동 ${\cdot}$ 하계의 계절적 특성이 뚜렷하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.23-31
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• 1987

유기물(有機物)을 제거(除去)키 위한 토양처리(土壤處理) system에 있어서 특히 급속토양삼투법(急速土壤渗透法)은 다른 토양처리방법(土壤處理方法)에 비(比)해 기온(氣溫) 변화(變化)에 대한 제한(制限)을 덜 받고 수지면적(數地面積)을 적게 요구(要求)하는 것으로 알려져 있다. 따라서 급속토양처리(急速土壤處理)에 대한 본(本) 연구(硏究)에서는 유기물(有機物) 제거율(除去率)과 침투율(浸透率), 생물학적(生物學的) 산소흡수(酸素吸收)에 따른 용존산소(溶存酸素)의 변화(變化), 그리고 pH 등을 사토(砂土)를 채운 실험통(實驗筒)을 이용(利用)하여 규명코자 했으며 또한 단위면적당(單位面積當) COD 제거량(除去量) 및 TKN으로부터의 질산화율(窒酸化率) 등을 구(求)하였다. 그 결과(結果)는 다음과 같다. 1) 사시(砂尸)이 1m 이상(以上)인 경우 침투율(浸透率)이 15~20cm/day 이하(以下)에서는 COD제거(除去)가 90% 이상(以上)으로 안정(安定)하게 유지되며 지하수위(地下水位)까지의 깊이를 고려(考慮)하면 침투오염물(浸透汚染物)로 인(因)한 오염(汚染)영향은 매우 작다고 본다. 2) 단위면적당(單位面積當) COD 제거량(除去量)은 적절(適切)한 운영하(運營下)에서 10~14g/day를 쉽게 기대할 수 있고 기질분해(基質分解)는 대부분(大部分) media표층(表層)에서 이루어지는 것으로 판단된다. 3) 일반적(一般的)으로 TKN의 $NO_3{^-}$-N으로의 전환(轉換)은 상당한 체류시간(滯留時間)이 주어진다면 COD제거율(除去率)에 비례(比例)한다고 본다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제17권2호
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• pp.81-92
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• 2011

본 연구에서는 감염가금을 친환경적으로 신속히 처리하기 위하여 가금류를 안락사, 수거 등 전처리와 폐사축 살균처리 요인시험을 통해 구명된 결과를 토대로 전처리 및 폐사축 처리시스템을 설계 제작하여 성능시험을 실시한 결과는 다음과 같다. 1. 전처리 요인 구명을 위하여 안락사, 페사가축 수거시험 결과 안락사는 챔버 내에서 축종 및 분당 가스투입비율별로 시험결과 단시간 내에 처리가 가능한 것으로 나타났으며, 가금 사체수거는 트랙터 로더에 부착이용 할 수 있는 수거, 배출 일관형 수거장치가 1회에 닭 80수/회 까지 수거운반이 가능하였으나, 수거량 증대 및 작업시야 확보 등 개선이 요구되었다. 2. 저전염성 AI, ND를 공시하여 멸균조건구명 시험결과 살균온도 $120^{\circ}C$ 에서 10분 처리시 멸균되는 것으로 나타났다. 3. 증기살균 요인 구명을 위하여 파쇄, 교반과 동시에 살균이 가능한 간접가열방식 소형 폐사가축 살균시험장치 (살균조 용량 : 0.75 $m^3$)를 제작하여 시험한 결과 닭, 오리는 30분, 돼지는 60분 처리 시 살균이 가능하였으며, 중량도 12.4~34.4% 정도 감소되며 폐액도 발생되지 않는 것으로 나타났다. 따라서 소형 폐사축 살균장치를 이용하여 닭, 돼지 등 사육농가에서 발생하는 일반 폐사가축을 처리하여 퇴비 및 사료화에 이용가능 할 것으로 판단되었다. 4. 요인시험 결과를 토대로 감염가금 전처리 및 폐사가축 처리시스템을 설계제작 하였다. 전처리 및 폐사가축 처리 작업체계는 평사에 사육하는 육계의 경우 비닐텐트 내에 $CO_2$ 가스를 투입하여 안락사 시킨 후 트랙터용 수거, 배출 일관형 가금사체 수거장치를 이용 폐사축을 수거 운반하여 트럭 탑재형 이동식 폐사가축 처리시스템 (용량 : 6.3 $m^3$)에 투입하면 파쇄, 교반과 동시에 간접스팀 살균하여 배출할 수 있으며, 살균작업이 끝나면 고온고압의 세척장치가 부착되어 세척 소독할 수 있도록 전처리 및 폐사가축 처리시스템을 설계제작 하였다. 5. 닭 1천수를 공시하여 전처리 및 폐사축 살균처리 성능시험결과 안락사는 비닐텐트(10 $m^3$)를 설치하여 인력몰이 한 후 $CO_2$ 가스를 분당 300L 투입하여 안락사에 이르는데 9.7분 소요되었으며, 비닐텐트 설치와 인력몰이를 합하면 3인 작업에 총 30.2분 소요되는 것으로 나타났다. 가금사체 수거는 트랙터 부착형 가금사체 수거장치를 이용 1회 평균 142수 수거가 가능하며, 총 작업소요시간은 21.2분 소요되는 것으로 나타났다. 폐사가축을 파쇄 교반과 동시에 간접살균방식의 이동식 폐사축 처리장치의 살균처리성능은 60분으로 능률적이었으며, 살균 후 중량 21.1%, 부피 31.9%가 감소되고 폐액발생이 없는 것으로 나타났다. 또한 이동식 폐사가축 처리장치에는 고온고압 세척장치가 부착되어 있어 작업이 끝나면 기체를 세척소독 할 수 있어 친환경처리가 가능한 것으로 판단되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권6호
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• pp.937-945
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• 2020

N-acyl-homoserine lactone (AHL)-mediated quorum sensing (QS) plays a major role in development of biofilms, which contribute to rise in infections and biofouling in water-related industries. Interference in QS, called quorum quenching (QQ), has recieved a lot of attention in recent years. Rhodococcus spp. are known to have prominent quorum quenching activity and in previous reports it was suggested that this genus possesses multiple QQ enzymes, but only one gene, qsdA, which encodes an AHL-lactonase belonging to phosphotriesterase family, has been identified. Therefore, we conducted a whole genome sequencing and analysis of Rhodococcus sp. BH4 isolated from a wastewater treatment plant. The sequencing revealed another gene encoding a QQ enzyme (named jydB) that exhibited a high AHL degrading activity. This QQ enzyme had a 46% amino acid sequence similarity with the AHL-lactonase (AidH) of Ochrobactrum sp. T63. HPLC analysis and AHL restoration experiments by acidification revealed that the jydB gene encodes an AHL-lactonase which shares the known characteristics of the α/β hydrolase family. Purified recombinant JydB demonstrated a high hydrolytic activity against various AHLs. Kinetic analysis of JydB revealed a high catalytic efficiency (k_cat/K_M) against C4-HSL and 3-oxo-C6 HSL, ranging from 1.88 x 10⁶ to 1.45 x 10⁶ M^-1 s^-1, with distinctly low K_M values (0.16-0.24 mM). This study affirms that the AHL degrading activity and biofilm inhibition ability of Rhodococcus sp. BH4 may be due to the presence of multiple quorum quenching enzymes, including two types of AHL-lactonases, in addition to AHL-acylase and oxidoreductase, for which the genes have yet to be described.

• 한국환경농학회지
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• 제29권2호
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• pp.152-158
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• 2010

본 연구는 맥주제조공장에서 발생하는 주정오니의 영양염류 용출특성 및 폐수중 존재하는 카드뮴(Cd)이온에 대한 흡착특성을 알아보고 이를 통하여 생물흡착제의 적용가능성을 알아보기 위하여 수행하였다. 흡착실험에 사용된 흡착제는 회화를 하지 않은 원시료(M-Raw)와 $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$로 회화된 시료를 준비하여 증류수를 이용하여 용출실험을 하였으며 그 결과 원시료(M-Raw)의 경우 수중에 용출된 인 질소의 양은 $400^{\circ}C$로 회화시킨 시료(M-400)에 비해 각각 7배, 11배 이상의 용출량을 나타내었으며 이는 회화로 인하여 시료를 구성하고 있는 관능기가 대기중으로 방출되어 수중에 용출되는 양이 감소한 결과로 생각된다. TGA를 이용한 회화 실험결과 $260^{\circ}C\sim380^{\circ}C$범위에서는 급격한 무게감량이 일어 났으며, $380^{\circ}C$ 이후에는 완만한 무게감량이 일어나는 것을 볼 수 있는데 이는 생물흡착제를 구성하고 있는 성분들(cellulose, hemicellulose, lignin)의 서로 다른 분해온도로 인한 결과 로 생각된다. 또한, 회화 전 후의 표면변화를 관찰한 결과 회화를 거치지 않은 시료는 표면이 거칠고 불순물이 존재하는 반면, 회화를 끝낸 시료의 경우 표면의 불순물이 제거되고, 동시에 표면의 갈라짐을 관찰할 수 있었다. 회화 전 후의 생물흡착제 표면변화 및 특성을 알아보기 위하여 미세영상장비와 FT-IR을 사용한 결과, 회화온도가 올라갈수록 흡착제표면의 갈라짐이 관찰되었으며 관능기의 개수는 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 회화 전 후 시료의 FT-IR 분석결과 회화전 시료의 경우 3300 $cm^{-1}$ 부근에서 hydroxyl group 이 나타났으며 1080~1730 $cm^{-1}$ 범위에서는 여려종류의 관능기를 관찰할 수 있었다. 회화 전 1600~1080 $cm^{-1}$ 부근에서 관찰된 primary amine, secondary amine, aliphatic nitro compounds, aromatic phosphate 등의 작용기는 회화 온도가 증가할수록 spectrum이 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 중금속 흡착 실험결과 본 실험에서 사용된 생물흡착제의 카드뮴이온 제거율은 농도위 20 mg/L 이하에서 60~91%로 나타났으며, 흡착 평형을 이루는 시간은 3시간이 소요되었다. 실험결과를 Freundlich 및 Langmuir 모델에 적용시킨 결과 Langmuir 모델에 더 잘 부합되는 결과를 나타내었으며, 최대흡착량($Q_{max}$)은 회화를 시키지 않은 시료(M-Raw)의 경우 28.17 mg/g으로 매우 높은 수준을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권12호
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• pp.1292-1297
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• 2005

상수나 하수처리장에서 쓰이는 오존처리는 물질전달에 제약을 받는 공정임은 알려져왔다. 이런 물질전달의 한계를 극복하는 방법으로 매우 효과적인 것은 오존가스를 함유한 기포의 크기를 줄임으로써 물질전달에 필요한 접촉면적을 넓히는 것이다. 오존의 전달을 크게 하기 위한 방법으로서 본 연구에서는 전기장분사(Electrostatic spraying: ES)를 사용하였다. 실험에서는 ES와 기포발생판을 비교하였는데 ES실험에서는 전압을 0 kV에서 4 kV 범위까지 높여주어 물질전달효과를 살펴보았고 기공크기가 다른 두 가지 기포발생판(미세기공: 기공크기 $10{\sim}15{\mu}m$, 중간기공: 기공크기 $40{\sim}60{\mu}m$)을 사용하여 물질전달효율을 비교 분석 하였다. 물질전달효율은 시간의 경과에 따른 용존오존농도의 측정과 페놀의 산화시간으로 간접 계산하였다. 실험 결과 ES의 경우 전압을 0 kV에서 4 kV까지 올렸을 때 기포의 크기가 작아짐으로 인해 오존전달율을 약 40% 정도 향상시킬 수 있었다. 또한 ES와 기포발생판의 물질전달 비교실험에서 미세기공 기포발생판보다 4 kV의 ES가 더 효과적임을 알 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제48권2호
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• pp.125-133
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• 2012

혐기성 소화는 음식물 쓰레기와 같은 폐기물로부터 재생 가능한 에너지원으로 메탄을 생성하는 공정이다. 본 연구에서는 음식물 쓰레기와 폐수를 동시에 처리하는 3단계 메탄생산 공정을 이용한 혐기성 소화공정의 bacteria와 archaea 군집 변화를 조사하였다. 3단계 메탄생산 공정은 음식물 쓰레기 및 폐수를 메탄과 이산화탄소로 전환하는 반혐기성 가수분해/산생성, 혐기성 산생성과 혐기성 메탄생성조로 구성되어있으며, 16 rRNA 유전자 라이브러리의 염기서열 분석과 정량 PCR 등의 분자생물학적 방법으로 주요 미생물 군집을 조사하였다. 메탄생산 공정의 주요 미생물 군집은 VFA-산화 박테리아와 Methanoculleus 속에 속하는 hydrogenotrophic methanogen의 두 종(species)이었다. 또한, 소수의 Picrophilaceae 과(Thermoplasmatales 목)의 archaea도 확인하였다. 음식물을 이용한 3단계 메탄생산 공정은 acetogenesis를 기반으로 하는 고전적 메탄생성 공정과 달리 주로 hydrogenotrophic methanogen의 분해 경로에 의해 이루어 짐을 알 수 있다. 이들 균주의 우점은 중온 소화공정, 중성 pH, 높은 암모니아 농도, 짧은 HRT, Tepidanaerobacter 속 등과 같은 VFA 산화세균과의 상호작용 등에서 기인한 것으로 생각된다.