• 대한환경공학회지
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• 제34권3호
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• pp.189-194
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• 2012

본 연구는 유로변경식 3단 BAF를 사용하여, C/N ($TCOD_{cr}$/TKN)비가 낮은 생활하수를 대상으로 질소 처리 효율을 향상시키기 위해 제안되었다. 체류시간 6시간에서의 유로변경 3단 BAF의 효과를 평가하기 위해 실험실 규모로 실시하였다. 유로변경식 3단 BAF 공정이 3단 BAF보다 총 질소 제거효율이 약 7% 높은 것으로 나타났는데, 이것은 유기물을 효율적으로 사용하였기 때문이다. 또한 암모니아성 질소의 제거는 독립적인 호기조에서 질산화만을 수행하였기 때문에 질산화 효율이 안정적이었다. 이것은 본 연구에서 제안한 유로변경식 3단 BAF공정이 유기물 흡착을 이용하여 질소의 제거, 탈질 및 질산화에서 우수한 효율을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1056-1063
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• 2012

최근 나노기술의 급격한 발전은 산업 및 바이오의약 등 다양한 분야에 새로운 활용 가능성을 제시하고 있다. 나노물질을 이용한 나노소비재의 증가와 함께 환경으로의 나노물질 노출 가능성이 제기되고 있으며, 최근 나노물질의 인체 및 환경 영향이 주요 현안으로 떠오르고 있다. 환경 중에 비의도적으로 노출된 나노물질은 다양한 환경 매질에 축적되고 언젠가는 우리들에게 재영향을 미치게 된다. 따라서, 환경 매질(대기, 수계, 토양)에 노출된 나노물질의 영향을 이해하기 위해서는 나노물질의 환경 내 거동을 이해하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 나노물질의 환경 매질별 노출 사례를 조사하고, 향후 연구 방향을 제시하고자 하였다. 작업장(실험실)에서는 주로 대기 노출이 지배적이지만, 환경중으로 노출될 경우 최종적으로 수계 및 토양으로 노출되는 것으로 파악되었다. 또한 기존의 하수처리장 설비로는 완벽하게 나노물질을 제거하기가 어렵다는 것을 확인하여, 나노폐기물 처리에 관한 새로운 방법론 개발이 절실함을 확인하였다. 보다 다양하고 깊이있는 환경 노출 연구를 위해서는 현장 모니터링 장비의 개발이 필요함을 확인할 수 있었으며, 이에 추가적으로 다양한 분석법을 제안하였다. 본 총설에서 정리한 나노물질의 환경 매질별 노출 사례 연구들은 향후 나노물질의 환경 거동 평가 및 나노폐기물의 적절한 처리방법 모색에 기본 자료로 활용될 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권2호
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• pp.84-95
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• 2014

최근 미국과 일본을 중심으로 높은 공극과 압축성이라는 장점을 지닌 압축성 섬유여재 여과에 대한 다양한 기술이 개발되면서 이를 이용한 집약적 하 폐수 처리에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 다양한 유입수질의 하수에 대하여 압축성 섬유여재 여과의 적용성을 검토하고자 하며, 해당 유입수에 대한 최적의 운전조건을 도출하고자 한다. 이를 위하여 예비 실험으로서 추적자 시험을 진행하였으며, 이를 통하여 다양한 압축률 및 여과율에서의 여과 양상을 검토하였다. 그 결과 높은 압축률에서 높이에 따라 다른 공극률이 적용되어 이론적인 결과값과의 뚜렷한 차이를 관찰할 수 있었다. 하수처리장의 침사지 유출수를 대상으로 다양한 압축률 조건에서 압축성 섬유여재 여과의 TSS 제거 및 제거 입자크기분포를 살펴본 결과, 압축률 30%가 최적의 운전조건으로서 제거효율 70% 이상을 나타냈으며, 작은 크기의 입자 제거율 증대를 위해 최소 15% 이상의 압축률이 요구되었다. 또한 여과 유출수 농도의 주요 영향인자인 $10{\mu}m$ 이하 입자의 제거 효율을 증대시키기 위해서는 응집과 같은 추가 공정이 필요하다고 판단되었다. 모델링 결과를 통하여 압축률이 증가할수록 여과 초기에 입자 크기에 따른 TSS 제거효율이 두드러지게 나타남을 관찰하였고, 유입수의 입자크기분포에서 가장 큰 비율을 차지하는 $10{\mu}m$ 크기 입자를 대상으로 높이에 따른 모델링 결과 높이 150-300 mm 여재층이 해당 입자 크기에 대하여 가장 활발한 여과 작용을 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권2호
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• pp.287-295
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• 2005

In order to compare bacteria] community structure and diversity in activated sludges, terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) of PCR-amplified 16s rDNAs was analyzed for 31 domestic and industrial wastewater treatment plants (WTPs). Regardless of the characteristics of the wastewaters, the bacteria] community structures of activated sludges appeared diverse and complex. In particular, activated sludges in domestic WTPs contained higher bacterial diversity than those in industrial WTPs. It was also found that terminal restriction fragment (T-RF) profiles derived from domestic WTPs were very similar with each other, although activated sludges were collected from different plants at different locations. Interestingly, activated sludges of a WTP where restaurant and toilet sewages of a company were managed showed a bacterial community structure similar to that of domestic WTPs. Activated sludges in leather industria] WTPs also showed a high similarity. However, other wastewaters possessed different bacterial communities, so that overall similarity was as low as about $30\%$. Since activated sludges from WTPs for domestic wastewaters and a company sewage appeared to hold similar bacterial communities, it was necessary to confirm if similar wastewaters induce a similar bacterial community. To answer this question, analysis of T-RFs for activated sludges, taken from another 12 domestic WTPs, was conducted by using a 6­FAM$^{TM}$-Iabeled primer and an automated DNA sequencer for higher sensitivity. Among 12 samples, it was again found that T-RF profiles of activated sludges from Yongin, Sungnam, Suwon, and Tancheon domestic WTPs in Kyonggi-do were very similar with each other. On the other hand, T-RF profiles of activated sludges from Shihwa and Ansan WTPs were quite different from each other. It was thought that this deviation was caused by wastewaters, since Ansan and Shihwa WTPs receive both domestic and industrial wastewaters. From these results, it was tentatively concluded that similar bacterial communities might be developed in activated sludges, if WTPs treat similar wastewaters.

• 한국습지학회지
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• 제17권4호
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• pp.414-420
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• 2015

질소는 수계 부영양화를 유발하는 주요 원인이며, 수계 보호를 위해 반드시 처리해야 하는 오염물질이다. 본 연구에서는 고농도 질소를 처리하여 하수처리장 운전 효율 증대를 위한 방안을 연구하고자 하였다. 약 250일간 하수처리장 농축조상징액을 이용하여 실험실 규모 반응조를 운전하였다. 실험실 반응조 운전은 안정적인 아질산화 반응을 유도하고, 관련 운전 인자 영향을 분석하고자 하였다. 연구 결과 체류시간 조절을 통해 인위적으로 아질산화 반응이 유도가능한 것을 확인하였으며, 안정적인 아질산화 반응이 유도되는 구간을 파악하였다. 특히, 체류시간 1일 조건에서는 90%에 가까운 고효율의 아질산화율을 보이는 것을 확인하였다. 특히 ammonium nitrogen load는 암모니아성 질소 제거율과 아질산화율에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 높은 ammonium nitrogen load 조건에서는 아질산화율과 암모니아성 질소 효율이 감소하였다. 반면, 낮은 ammonium nitrogen load 조건에서는 아질산화율이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 아질산화 반응을 위해 암모니아성질소 농도 및 체류시간의 조절이 필요하다는 것을 의미한다. 농축조 상징액과 같은 슬러지 처리 공정 내 고농도 질소를 함유한 폐수는 아질산화 반응을 적용할 수 있으며, 이는 하수처리장 개조 방안으로 제안 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제32권2호
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• pp.37-48
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• 2024

하수처리장은 공공부문 온실가스 목표 관리제 대상 시설로 탄소 배출량 감축이 시급하다. 하지만 최근 하수도 통계에 의하면 하수처리량에 대한 CO₂ 배출량은 2020년 대비 3.03 % 감소하였으며 이는 국가 온실가스 감축목표(NDC)를 충족하기에는 상당히 부족한 수치이다. 생물반응조에서 발생하는 직접 배출 온실가스와 하수처리과정에서 이용되는 에너지로 인한 간접배출 온실가스 두 가지를 모두 고려한 총 CFP (Carbon Footprint)를 최소화하는 생물반응조 운전 조건을 찾기 위해 EQPS라는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 연구를 수행하였다. 4-stage BNR 공법 하수처리장 생물반응조 내부반송율을 유입 수량의 100 %로 설정했을 때 총 CFP가 설계 운전 조건 대비 약 10.97 % 감소함을 확인하였다. 또한 대상 처리장의 N₂O EF(Emission Factor)를 계산한 결과 0.138~0.199 %로 IPCC에서 제시한 기본값 1.6 %보다 낮은 값임을 파악하였다. 본 연구는 생물반응조 운전 조건 최적화를 통해 하수처리시설의 총 CFP를 최소화하는 방안을 제시하며, N₂O 배출 감소를 위한 추가 연구의 필요성을 강조하고 있다.

• 에너지공학
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• 제28권2호
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• pp.18-35
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• 2019

한국지역난방공사에서 난지 물재생센터의 하수처리 설비로 부터 발생하는 $45,300m^3$/일의 바이오가스를 연료로 1,500 kW, 2대 규모의 엔진 발전기를 운영하고 있다. 그러나 바이오가스 발전 플랜트의 실제 운영 경험이 미미하고, 축적된 기술 및 노하우 부족으로 가스엔진의 잦은 고장과 정지로 많은 경제적 손실이 발생하고 있다. 따라서 이 발전 플랜트의 안정적인 운영을 위한 기술적 근본 대책 마련이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 난지 물재생센터의 하수처리장에서 발생하는 바이오가스를 이용한 가스엔진 플랜트의 일련의 공정상의 문제점을 확인하고, 각 단계별 문제점을 최소화 하여 실제 운전의 최적화 방안을 마련하였다. 먼저 고장 정지의 주요 원인인 발생가스의 정제를 위해 현재 사용 중인 활성탄에 대한 성분분석 및 흡착실험을 통해 활성탄의 흡착능력 품질 기준 마련을 위한 여건을 조성하였다. 또한, 불순물을 최소화하기 위한 활성탄의 교체주기의 기준수립, 황화수소 측정주기 강화, 활성탄 국산화, 설비개선 등 바이오플랜트 운영기준 강화 및 개선방안을 적용하여 실제운전에 적용하였다. 그 결과 가스엔진 1호기는 530%, 2호기는 250%의 정상운전 가동시간이 증가되는 운영실적을 보였다. 또한 통풍구의 설비개선을 통해 작업공정을 줄이고, 정상 운전시간과 가동률을 높일 수 있었다. 경제적으로도 77,000천원/년의 매출증대 효과를 나타냈다, 이와 같이 운영기준의 강화 및 개선방안을 적용하여, 바이오가스 플랜트의 고장 정지를 줄이고 가동률을 높여, 안정적인 운영을 하는 것이 현실적인 바이오가스 플랜트의 최적 운영방안으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제22권2호
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• pp.95-103
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• 2012

본 연구에서는 생활오수, 산업폐수, 축산폐수 등에서 발생하는 질산성화합물 및 난분해성 화합물을 효과적으로 처리하기 위해 막분리법과 다공 전극형 전기분해법을 조합한 하 폐수의 고도처리 기술을 제안하였고 제안 시스템의 효율성을 검토하였다. 제안하는 시스템은 활성슬러지 공정, 막분리 공정, 다공 전극형 전기분해공정의 3단계로 구성하였다. 본 연구에서 구성되는 막분리 공정은 부유물질을 제거해줌으로써 전기분해공정의 부하를 최소화할 수 있는 역할을 담당할 수 있게 하여 시스템을 안정하게 운전할 수 있도록 하였다. 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 다공성 전극으로 구성함으로써 비표면적의 확대로 인한 전극의 효율성을 높였다. 아울러 외부전압을 인가함에 따라 처리제의 공급 없이 장치에 유입된 물을 분해시킴으로써 산화 환원 반응을 유도하였다. 즉 중간체로서 수소 자유전자 라디칼과 산소원자 라디칼이 발생되어 난분해성 유기물을 산화 분해하는 역할을 담당하도록 하였다. 이는 전극 내에서 발생하는 중간체를 폐용질의 분해에 사용하기 때문에 친환경적 처리공법이었다. 실험결과들은 제안공정이 활성슬러지공법에 비하여 우수한 공정임을 보여 주었다. SS제거율은 제안공정, 막분리공정, 활성슬러지 단독공정에서 각각 약 100%, 약 100%, 약 90%였고 COD 제거효율은 제안공정 약 92%, 막분리공정 약 84%, 활성슬러지 단독공정 약 75%였으며 T-N의 제거효율은 제안공정 약 88%, 막분리공정 약 67% 활성슬러지 단독공정 약 58%였다. 이결과는 SS의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정만으로도 부유물질이 충분히 제거됨을 나타내고 있었다. COD의 제거에 있어서 막분리 하이브리드 공정은 SS분의 제거를 통한 COD와 SS이외의 유기물질이 소량제거 되었음을 보였고 전기분해 하이브리드 공정에 있어서는 유기물질의 산화반응을 통한 분해로 높은 제거효율을 보였다. T-N의 제거에 있어서는 막분리 하이브리드 공정은 SS분에 포함된 부분과 소량의 유기물에 포함된 부분이 제거되고 있는 반면 전기분해 공정에 있어서는 유기물질의 산화분해반응으로 인한 높은 제거효율을 나타내고 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제10권2호
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• pp.69-79
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• 2004

1981년부터 1998년까지 연구해역에서 COD와 DIP의 2월, 4월, 8월, 11월의 월별 분포양상은 비슷하였고, 두 항목 모두 8월에 가장 높은 값을 보인 반면 DIN의 경우는 2월, 4월, 8월, 11월로 갈수록 점차 증가하는 경향을 보였다. COD값은 1990년부터 1992년까지점차 증가하다가 1993년, 1994년으로 갈수록 감소하는 것을 볼 수 있는데, 이것은 마산만의 준설기간 중반부터 준설의 효과가 표층까지 나타난 것으로 보여진다. DIN과 DIP의 표층 농도 변화에는 준설의 효과가 뚜렷이 나타나지 않았다. COD의 공간적인 변동에서 적조가 빈발하였던 연도가 그렇지 않았던 연도에 비해 높은 COD농도의 분포가 마산만 밖으로 확장되어 있었고, 준설에 의한 COD값의 뚜렷한 변동은 나타나지 않았다. 전체적으로 DIN농도의 공간적인 분포 양상을 살펴보면 마산만의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 오염이 점차 확장되었다. 마산만의 가장 안쪽 지점이 일정한 경향이 없이 높은 DIN농도를 유지하였으며, 내만 유역에 마산만의 오염원이 집중되어 있고, 마산만 유역에서 생활하수 및 산업폐수가 계속적으로 유입되고 있었다. DIP농도의 공간적인 분포에서도 마산만 준설이 DIP의 표층 농도 변화에는 뚜렷한 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 강수량과 COD, DIN, DIP 농도 사이에는 일정한 상관성이 없었으며, 적조발생일수와 COD 농도 사이에는 0.66의 대체로 높은 상관성을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권1호
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• pp.57-63
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• 2013

고농도 질소를 함유한 하 폐수를 아질산염 축적 경로를 통하여 처리하고자 생물막공정과 연속혼합반응조의 탈질공정을 결합하여 운전하였다. 생물막 반응조의 폴리에틸렌 담체 표면에 아질산염 산화균에 비해서 암모늄 산화균의 성장을 촉진하여 아질산염을 선택적으로 축적하고자 반응조 온도를 $35^{\circ}C$로 유지하면서 석달 이상 장기간 운전하였음에도 불구하고 유입수 암모늄(500 mg-N/L)의 일부만 아질산염(240 mg-N/L)으로 전환되었다. 하지만 pH를 7.5에서 8.0으로 증가시켰을 때, 아질산염 산화균들이 높은 암모니아 농도에 성장 저해를 받아 생물막 공정에서 아질산염 축적을 성공적으로 이끌어낼 수 있었다. 생물막 공정의 수리학적 체류시간을 12시간으로 운전하였을 때, 반응조의 성능이 급격하게 저하되어 유입수의 암모늄이 완전히 산화되지 않았다. 하수슬러지의 생분해성을 높이기 위해서 다양한 가용화 기술을 적용한 결과, 알칼리와 초음파 처리를 순차적으로 병합하였을 때, 가장 높은 가용화율(58%)을 얻을 수 있었으며, 이를 탈질반응조의 외부탄소으로 사용하였다. FISH 분석결과로부터 담체표면에 암모늄 산화균인 Nitrosomonas와 Nitrospirar계열의 미생물들이 우점종이었으며 일부 아질산염 산화균인 Nitrobacter 계열의 미생물도 소량이지만 관찰되었다.