• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.302-308
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• 2005

질산성 질소는 강변여과수에서 가장 흔히 발견되는 오염물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 황을 이용한 독립영양탈질 공정을 강변여과수의 질산성 질소제거를 위한 반응벽체 기법에 도입하였다. 본 연구의 목적은 현장에서의 실제 강변여과수를 이용한 주 파일럿 실험을 통해 반응벽체 시스템에서 미생물 접종의 영향과 대체 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 영향을 알아보고, 유량변화 및 체류시간 변화에 따른 질산성 질소 제거효율을 평가하는 것이다. 황과 석회석 또는 굴패각으로 구성된 준 파일럿 규모의 투수성 반응벽체(PRB) 6기를 경남 낙동강 유역 강변여과수 취수 현장에 설치하여 운전한 결과, 하수처리장의 혐기 소화 슬러지로부터 분리배양된 황탈질미생물 콘소시움 뿐만 아니라 굴패각의 자생미생물의 활성에 의해서 강변여과수의 질산성 질소가 제거됨을 확인하였고 석회석뿐만 아니라 굴패각도 시스템의 pH 조절을 위한 알칼리도 공급원으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 이용은 높은 황산이온의 농도와 고형물의 농도를 야기하였다. 80 cm의 반응벽체 두께에서, 유량을 66에서 132 mL/min까지 증가시킴으로써 체류시간을 15에서 7.5시간으로 감소시킴에 따라 질산성 질소 제거효율은 75에서 58%로 감소하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권12호
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• pp.821-827
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• 2014

4대강 사업에 따른 수중보의 건설로 인해 낙동강을 포함한 우리 나라의 주요 하천들의 물리적 특성에 많은 변화가 있었으며 따라서 오염물질의 이동 특성 또한 변화하였을 것으로 판단된다. 낙동강에서 칠곡보와 강정보를 대상으로 임의의 오염물질 유출 사고에 대비하여 대책을 수립하는데 참고할 수 있도록 3차원 수리 수질모델, Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC)을 활용하여 보존성 오염물질의 이동 확산 특성을 분석하였다. 가상적인 시나리오를 구성하며 구미공단에서 독성물질의 유출이 발생하였다고 가정하였을 때 칠곡보 및 강정보 지점에 오염물질이 도달하는 시간은 각각 약 2.22일과 9.83로서 4대강 사업 전에 비해 약 12배 이상 오염물질의 이동 시간이 지연된 것으로 분석되었다. 또한 대구광역시의 취수장을 구미시상류로 이전하였을 경우에 대한 모의 결과, 구미 상류의 유량의 감소에 따른 수위 및 유속의 감소에 의한 확산 현상의 증가로 인해, 독성물질의 하류 도달시간이 증가하는 것으로 나타났으며, 독성물질의 최대 검출 농도는 약 2% 정도 감소되는 것으로 산정되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제30권5호
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• pp.868-873
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• 1997

양어장 순환수 처리에 고정화된 질화세균을 이용한 실험에서 고정상 미생물의 상태는 마지막 단계에까지 양호한 상태를 유지할 수가 있는 것으로 보아 shear stress에 의한 고정상 미생물 입자의 깨어짐 현상은 없는 것으로 나타났다. 털 반응기의 암모니아성 질소의 제거량은 수리학적 체류시간이 0.6인 지점에서 Ca-alginate와 Ba-alginate 반응조가 각각 52.6과 51.0 g $NH_3-N/m^3/day$ 으로서 그 효율은 $59\%$와 $58\%$인 것으로 나타났으며 이는 침지식공법 보다는 제거효율이 좋은 것으로 나타났으며, 오존 산화조가 함께 연결되어 있는 유동층공법과 비교했을 때에는 그 처리능력이 다소 낮은 경향을 나타내었다. 미생물을 고정화하는데 사용된 Ca-alginate와 Ba-alginate의 비교 실험 결과 Ba-alginate를 이용한 반응조가 Ca-alginate 보다도 수리학적부하의 변화에 대한 완충능력이 다소 좋은 것으로 나타났으나 암모니아성 질소의 제거량은 Ca-alginate와 Ba-alginate 모두가 큰 차이없이 서로 비슷한 처리 능력을 지니고 있음을 알 수가 있다. 수중의 암모니아성 질소의 농도가 $2mg/\ell$ 정도의 범위에서는 반응조 내에 주입되는 공기량을 0.1 vvm 으로 공급하더라도 질산화에 필요한 용존산소량을 충분히 유지할 수가 있는 것으로 나타났으며 pH는 $7\~7.9$의 범위를 유지할 수가 있어서 pH 변화에 따른 위해 요소는 없는 것으로 나타났으며, 또한 별도의 중화제를 첨가할 필요가 없기 때문에 이것으로 인한 추가적인 경비부담은 불필요한 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.93-106
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• 2011

본 연구는 mesocosm의 정의, 규모, 연구사례, 국내 외 연구동향, mesocosm 조성 시 일반적인 문제점, 해결방안을 거론하고, 끝으로 향후 발전방향을 제시하였다. 지면의 제약 때문에 주로 연성저질생태계(soft-bottom ecosystem)를 위한 mesocosm의 조성에 관련된 내용에 중점을 두었다. Mesocosm이란 규모적인 측면에서 "중형(1~1000 $m^3$)규모이며, 외부에서 먹이 공급 없이 스스로 유지가 가능하며, 환경의 일부 조건을 인위적으로 조절 가능한 인공생태계"를 말한다. 이러한 연구는 1960년대 중반부터 해양/담수생태계, 특히 해양식물플랑크톤이 주 연구 대상이었으나, 점차 확대되어, 최근에는 독성학, 육수학, 환경학, 환경공학, 지구화학 등 다양한 분야에서 흔히 사용하는 도구가 되었다. 과학적인 도구의 하나로서 mesocosm은 기본적으로, 1. 재현성(replicability), 2. 반복성(repeatability), 그리고 3.생태학적 현실성(ecological realism or accuracy)이 구비되어야 한다. 여기에 구체적으로 필요한 규모(scaling), 퇴적물과 해수의 조성, 광량, 난류(亂流), 물 교환율, 포식자 등 기술적인 문제에 대한 해결책을 상세히 언급하였다. Mesocosm이라는 과학적인 도구의 미래 발전 방향은 1. 다양한 통계기법을 통한 객관성의 확보, 2. 수치모델분야와 상호 보완하여 "생태계의 살아 움직이는 모델"로서 보다 더 광범위한 적용이 될 것이다. 앞으로 독성물질에 대한 생태계의 반응 및 독성물질의 거동과 지구온난화에 대한 생태계 및 지구환경의 반응 등을 예측하는데 mesocosm은 매우 유용한 도구가 될 것으로 확신한다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제12권1호
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• pp.111-122
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• 2009

Abatements of TN and ${NO_3}^-$-N in a horizontal subsurface-flow wetland with litter layer on its surface were compared with those without one. The wetland was constructed in 2001 on floodplain of the Gwangju Stream which flows through Gwangju City in Korea. Its dimensions were 29m in length, 9m in width and 0.65m in depth. A bottom layer of 45cm was filled with crushed granites (15~40mm in diameter) and a middle layer of 10cm had pea pebbles. An upper layer of 5cm contained coarse sands. Reeds (Phragmites australis) growing in natural wetlands were transplanted on its surface. Water of the stream was channelled into the wetland by gravity flow and its effluent was discharged back into the stream. Average Litter layer of 12.2cm was formed on its surface in 2007. The layer and above-ground parts of reeds were eliminated in April 2008. Volumes and water quality of influent and effluent of the wetland were analyzed from May to November in 2007 and 2008, respectively. Inflow into the wetland both in 2007 and 2008 averaged approximately 40$m^3$/day and hydraulic residence time both in 2007 and 2008 was about 1.5days. Influent TN concentration in 2007 and 2008 averaged 3.96 and 3.89mg/L, respectively and average influent ${NO_3}^-$-N concentration in 2007 and 2008 was 2.11 and 2.05mg/L, respectively. With a 0.05 significance level, influent concentrations of TN and ${NO_3}^-$-N, temperatures and pH of effluent, and heights and stem numbers of reeds showed no difference between the wetland with litter layer and without one. TN retention in the wetland with litter layer and without one averaged 64,76 and 54.69%, respectively and ${NO_3}^-$-N removal averaged 60.83 and 50.61%, respectively. Both TN and ${NO_3}^-$-N abatement rates in the wetland with litter layer were significantly high (TN abatement: p<0,001, ${NO_3}^-$-N abatement: p=0.001) when compared with those without one. The subsurface-flow wetland having litter layer on its surface was more efficient for TN and ${NO_3}^-$-N removal.

• 한국습지학회지
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• 제6권4호
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• pp.59-69
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• 2004

농업용수 수질기준을 초과하는 부영양화된 농업용저수지의 수질개선을 위해 갈대를 이용한 지하흐름 인공습지를 적용하였다. 처리수량이 많고 처리대상 농도가 비교적 낮은 저수지 오염특성상 인공습지의 운영은 수리학적 부하율이 높은 체류시간 6시간 ~ 72시간으로 운영하였다. 체류시간에 따른 수질 항목별 유출농도는 농업용수 수질기준보다 낮게 감소되었으며, 정화효율은 BOD와 COD, SS와 Chl-a는 체류시간 24시간 조건에서 높은 정화효율을 보여 주었으며, 그 이상의 체류시간 연장에서는 정화효율의 뚜렷한 증가를 보이지 않았다. 반면, 질소와 인은 체류시간이 증가할수록 정화효과가 현저히 증가하여 질소는 체류시간 72시간에서, 인은 48시간에서 최고의 정화효율을 나타내었으며, 질소의 정화효과가 특히 우수하게 나타났다. 따라서 저농도의 농업용수 수질개선을 위한 지하흐름습지는 질소 등 오염물질의 정화효과가 우수하고, 용지매수비용의 절감, 모기 등 병충해방지, 친수공간의 안전성 등 이점이 많으므로 넓은 면적의 인공습지 적용시 일부구간에 지하흐름습지의 적용을 검토해 볼 수 있다. 그러나 설치비용상승 및 유지관리 문제 등 여러 가지 측면의 고려가 필요할 것이다.

• 생태와환경
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• 제39권4호통권118호
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• pp.424-434
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• 2006

박테리아-동물플랑크톤의 영양적 관계와 이에 미치는 요인들을 파악하기 위하여 2005년 4월부터 12월까지 팔당호 생태계의 영양상태가 다른 팔당댐앞과 경안천 두 지점을 선정하여 동물플랑크톤의 여과율과 박테리아의 C-flux를 분석하였다. 동물플랑크톤은 소형 (Microzooplankton, MICZ: 60-200 ${\mu}m$)과 대형동물플랑크톤(Macrozooplankton, MACZ: >200 ${\mu}m$)으로 구분하여 각 그룹에 대하여 별도로 섭식률을 조사하였다. 두 지점에서 박테리아 밀도와 계절적 변화양상은 유사하게 나타났다. 동물플랑크톤은 두 지점 모두 윤충류(Brachionus, Keratella, Polyathra)가 수적으로 크게 우점하였으나, 탄소생물량은 지각류(Daphnia)가 가장 높았다. 동물플랑크톤은 봄에 높은 밀도와 탄소생물량을 보였고 여름철 집중강우 시기를 기점으로 크게 감소하였다. 지점별로는 경안천에서 상대적으로 높은 탄소생물량이 나타났다. 박테리아에 대한 동물플랑크톤 여과율은 팔당댐앞에서 봄, 가을철에 높고 여름철에 낮게 나타나는 계절에 따른 변화가 명확하게 나타난 반면, 경안천에서는 팔당댐앞과는 달리 여름철에 높게 나타났다. C-flux는 두 지점 모두 봄철과 가을철에 높게 나타났다. 군집여과율과 박테리아 C-flux는 MACZ가 MICZ보다 높았고, 그 정도는 경안천에서 더 높게 나타났다. 여름철의 집중강우로 인한 짧은 체류시간과 수체의 교란이 동물플랑크톤의 섭식에 영향을 미치는 것으로 파악되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제40권6호
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• pp.763-768
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• 2002

본 실험은 polyvinyl alcohol을 이용하여 고정화한 질화세균을 공기부상식 생물반응기에 충진시켜 저농도의 암모니아성 질소(total ammonia nitrogen, TAN)를 제거시켰다. 공탑 공기 유속 0.83 cm/sec에서 제거속도는 $316.6{\pm}7.2g/m^3{\cdot}day$, 제거효율은 $92.8{\pm}2.2%$였다. 수력학적 체류시간이 0.5시간에서 0.05시간으로 감소함에 따라 제거속도는 점점 증가하였으며, 제거효율은 체류시간이 증가함에 따라 증가하였고 체류시간 0.35시간 이상에서 최대 제거효율을 나타냈다. 질산화의 최적 온도는 $30^{\circ}C$였으며 제거효율은 $95.5{\pm}1.5%$였고 $10^{\circ}C$의 저온에서도 79%의 제거효율을 보여줌으로써 저온에서의 질산화가 가능하며, 반응기 내 pH7-9에서 제거속도와 제거효율이 각각 $310{\pm}10g/m^3{\cdot}day$와 $94{\pm}3%$를 유지했다.

• 한국농공학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.79-91
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• 2005

Wetland systems are widely accepted natural water purification systems around the world in nonpoint sources pollution control. Constructed wetlands have become a popular technology for treating contaminated surface and wastewater. In this study, the field experiment to reduce nonpoint source pollution loadings from polluted stream waters using wetland system was performed from June 2002 to March 2004, including winter performance using four newly constructed wetlands. The Dangjin stream water flowing into Seokmun estuarine lake was pumped into wetlands, and inflow and hydraulic residence time of the system was $500m^{3}{\~}1500m^{3}/day\;and\;2{\~}5$ days respectively. After 3 years operation plant-coverage was about $80~90\%$ from zero at initial stage even with no plantation. Average water quality of the influent in growing season was BOD_{5}\;3.96mg/L$, TSS 22.98 mg/L, T-N 3.29 mg/L, T-P 0.30 mg/L. The average removal rate of four wetlands for $BOD_{5},\;TSS,\;T-N\;and\;T-P$ in growing season was $24\%$, $62\%$, $54\%$, and $51\%$, respectively. And average water quality of the influent in winter season was $BOD_{5}$ 4.92 mg/L, TSS 12.47 mg/L, T-N 5.54 mg/L, and T-P 0.32 mg/L, respectively. The average removal rate of four wetlands for them was $-21\%$. $23\%$, $33\%$, and $53\%$, respectively. The reason of higher BOD_{5} effluent concentration in winter season might be that low temperature restrained microorganism activity and a organic body from the withered plant and algae was flown out. Except the result of $BOD_{5}$, the effectiveness of water quality improvement in winter season was satisfactory for treating polluted stream waters, and $BOD_{5}$ variation was within the range of background concentration. Performance of the experimental system was compared with existing data base (NADB), and it was within the range of general system performance. Overall, the wetland system was found to be satisfactory for NPS control such as improvement of polluted stream water.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권2호
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• pp.176-188
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• 1995

지하처분된 방사성핵종의 이동 해석방식으로서 입자추적법을 도입하였다. 입자추적법은 암반균열대와 같은 흐름장이 불균일하고 복잡할 때 물질이동을 모사할 수 있는 방법이다. 암반층에서 방사성핵종은 주로 암반사이에 발달한 균열을 따라 이동하는데, 초기연구자들은 균열틈을 평행판 사이의 간격으로 가정하였으나, 실제 균열은 이보다 복잡다양해서 실제 물질 이동과는 상당한 오차가 존재하였다. 이 논문에서는 이를 극복하기 위해 가변균열폭 국부통로모형을 도입하여, 균열대 내부는 2차원적인 균열폭의 분포를 가지며, 핵종은 균열내에서 상대적으로 큰 균열폭을 따라 이동이 주로 일어나는 국부이동이 라는 점을 제시하였다. 또한 개발한 이동모델의 타당성 입증차원에서 자연균열을 가진 화강암을 사용하여 방사성 핵종 이동 실험을 수행하였다. 추적자로서 지하수와 같은 이동특성을 가진 삼중수소와 요오드를 사용하였다. 화강암 균열대 특성을 파악하기 위해 균열이 있는 윗 암석면에 11개의 시추공을뚫고 수리전도 시험을 수행하였다. 실험자료와 전산모사치를 비교해 본 결과, 가변균열폭국부통로 개념에 물질이동모델로 입자추적법을 결합한 모델이 암반균열에서 핵종이동 해석방법으로 유용하였다. 또한 핵종은 균열 내에서 상대 적으로 큰 국부통로를 따라 주로 이동하며, 이동방향과 직각인 암반매질내로 확산도 상당한 비율로 일어났다.