• 생태와환경
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• 제42권3호
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• pp.317-330
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• 2009

패류를 이용한 오염하천의 수질개선 가능성을 확인하고자 CROM기술을 응용한 S-CROM기법을 개발하고 현장에 직접 적용하였다. 실험은 하천에 형성된 소형 보에서 실시하고 자연유속을 그대로 이용하였으며, 패류의 섭식활동을 위해 현장의 퇴적물을 첨가하였다. 실험은 처리조를 현장수(대조군), 현장수+퇴적물(대조군), 현장수+퇴적물+패류 30개체 (D1), 현장수+퇴적물+패류 60개체 (D2) 등 4가지로 구성하고, 유속은 450mL $min^{-1}$, 시료채취는 12시간(주, 야)간격으로 실시하였다. 환경요인으로는 현장에서 직접 수온, pH, DO, 전기전도도, 탁도 등을 측정하였고 시료를 채취하여 Chl-$\alpha$, SS, TN, TP, $NO_2$-N, $NO_3$-N, $NO_4$-N, $PO_4$-P, BOD, 식물플랑크톤 등을 분석하였다. 실험결과 유기물 제어능은 패류밀도와 처리시간에 따라 차이를 보였는데, 최대효과는 운영 2일째, 낮 동안 그리고 고밀도 처리군에서 나타났으며, 부유물질 (57%)과 조류(72%)의 감소를 보였다. 고농도의 암모니아와 인산을 배출하였던 CROM(김 등, 2009)보다 뚜렷하게 낮은 수준을 보였으며, 패류의 밀도효과는 유의하지 않았다. 비록 S-CROM이 CROM에 비하여 낮은 제어율을 보였으나 이는 상대적으로 낮은 패류밀도 및 빠른 유속 등이 원인으로 판단되었다. 따라서 S-CROM를 이용한 하천의 유기물 제어는 하천환경과 패류밀도를 적절하게 조합한다면 높은 수질개선 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료되었다.

• 청정기술
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• 제18권2호
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• pp.209-215
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• 2012

분말활성탄과 제올라이트가 담지된 폴리우레탄 담체를 충진한 파일롯 규모의 바이오필터를 이용하여 암모니아와 황화수소의 처리 성능을 평가하였다. 약 10개월간 하수처리장 슬러지 농축조에서 발생하는 악취를 대상으로 바이오필터 유입 암모니아 농도는 0.1~1.5 $ppm_v$, 황화수소 농도는 2~20 $ppm_v$ 범위에서 운전되었다. 바이오필터의 공탑체류시간 3.6~5초 범위에서 초기 순응기간을 제외하고는 거의 모든 경우 100%에 가까운 악취 제거율을 보여주었다. 바이오필터에서의 기체흐름에 의한 압력손실도 매우 낮아 10개월 동안 최대 31 mm $H_2O$ 정도의 차압이 발생하였다. 이것은 본 연구에 이용된 바이오필터의 막힘이나 담체의 압착 현상이 거의 일어나지 않아 장기간의 운전에도 안정성을 확인할 수 있었다. 담체에 부착하여 서식하는 미생물군집은 바이오필터의 처리 성능에 중요한 영향을 미치는데 특히 암모니아나 황화수소를 제거하기 위한 암모니아 산화균과 황산화균의 분포가 중요하다. FISH (Fluorescence in Situ Hybridization) 방법으로 확인한 결과 질산화를 주관하는 암모니아 산화균인 Nitrosomonas sp.와 황산화균인 Thiobacillus ferroxidans가 검출되었다. 또한 바이오필터의 운전기간이 길어질수록, 그리고 악취의 유입부분이 유출부분에 비해 미생물 분포량이 더 많음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.318-323
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• 2005

초임계수 산화는 난분해성 유기화합물의 분해를 위한 공정으로 각광받고 있다. 본 연구에서는 연속반응기에서 온도 $387-500^{\circ}C$, 압력 250 bar의 초임계수 조건하에서(EDTA 분해효율) 체류시간 15.9-88.9초의 범위의 EDTA 분해효율을 측정하였다. 이때 산화제로는 과산화수소($H_2O_2$)를 사용하였다. EDTA의 분해효율은 온도 및 산화제투입량의 증가에 따라 상승하였으며, 반응물 도입유속의 감소 즉, 체류시간의 증가에 따라서 상승하였다. 본 연구결과 온도 $500^{\circ}C$, 압력 250 bar, 산화제 투입량 400%의 조건에서 최대 99.6%의 분해효율을 나타내었다. 분해효율에 미치는 온도의 영향이 산화제 투입량 증가의 영향보다 컸으며, 5,000 mg/L의 EDTA($COD_{Cr}$로서 3,063 mg/L)의 99% 이상 분해효율은 온도 $500^{\circ}C$와 압력 250 bar의 초임계수 산화조건에서 산화제투입량 200% 이상 및 체류시간 40.1초 이상에서 얻을 수 있었다.

• 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.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.75-92
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• 2020

일반적으로 물수지 분석 시 공급에 해당되는 회귀수량의 경우 용수별 회귀율을 일률적으로 정하여 산정하는 방법을 채택하고 있어 정확한 가용유량을 산정하지 못하는 한계를 갖고 있다. 이에 본 연구에서는 회귀수 중 하·폐수에 초점을 두었고 인공신경망 등의 기계학습 모형을 적용하여 하수종말처리장의 방류량 예측 모형을 개발하였다. 시계열 자료예측 시 사용되는 주요 기계학습 모형인 LSTM (Long Short-Term Memory), GRU (Gated Recurrent Units), SVR (Support Vector Regression)모형을 적용하였으며 관측 값과 예측 값을 비교하는 오차지표를 통하여 방류량 예측의 최적의 모형을 선정하였다. 모형 적용 결과, GRU 모형의 평균제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)는 LSTM 모형과 SVR 모형보다 작으며 Nash-Sutcliffe 계수(NSE)는 LSTM 모형과 SVR 모형보다 큰 것을 확인하였고, 이를 근거로 하수종말처리장의 방류량 예측에 최적모형은 GRU 모형이라고 판단하였다. 다만, 극값에서는 예측 값이 과소 및 과대 산정되는 경향을 보여 추후 예측 정확도 향상을 위해서는 극한사상에 대한 추가자료 구축 및 입력 자료의 최소시간단위를 축소하는 것이 필요할 것으로 판단되었다. 또한, 예측하고자 하는 대상지의 용수이용량을 검토하고 계절적 영향을 반영할 수 있는 추가인자를 고려하게 되면 기후변동성에 대비하여 정확한 방류량 예측이 가능하며 예측 결과를 토대로 종합적인 하천수 사용관리 및 물이용 계획 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.51-59
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• 2023

낙동강은 수중 생태계의 안전을 위한 자연자원으로서의 기능뿐만 아니라 유역주민들이 상수원수로 사용하고 있다. 사람들의 생활에 이용될 여러 산업에서 발생시키는 폐수와 사람들이 뱉어내는 오·하수 등은 방류수 기준을 만족시켜 낙동강으로 유입시키고 있다. 낙동강본류에서 모니터링되어 공개되고 있는 50개 지점의 수질 자료를 활용하여 신·구 유기물질 항목 간의 상관성을 살펴보았다. 낙동강본류에서 나타나는 신유기물질 항목인 TOC와 구유기물질 항목인 COD는 결정계수(R²)가 0.6134로 나타나 상관성은 높다고 할 수 있다. TOC·COD를 이용하여 평가한 각 지점의 수질 등급에서는 그 차이가 무시할 수준을 넘어섬을 알 수 있다. 즉 COD를 대체하여 TOC를 활용하여 낙동강본류의 평가할 때 상대적으로 더 양호한 등급으로 나타났다. 따라서 TOC의 수질 등급을 재검토할 필요성이 여전히 남아있고 COD의 지속적인 모니터링이 요구된다고 할 수 있다. 이에 더해 신·구 유기물질에 영향을 미치는 인위적인 오염원과 자연적인 요소들에 대해 발생 원인이 명확하게 규명되어야 낙동강의 수질등급을 활용한 물관리가 가능할 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제27권3호
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• pp.217-224
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• 2008

시설하우스 폐양액 처리를 위한 소형 폐양액처리장치 개발을 위해 소형 폐양액처리장치를 VF-HF, VF-VF, HF-VF 및 HF-HF 조합형으로 구분하여 조합방법별, 여재깊이별 및 폐양액 부하량별로 각각 최적 조건을 조사하였으며, 개발된 시설하우스 폐양액처리장치의 적용성을 검증하기 위해 상기 최적조건하에서 실제 오이, 파프리카 및 딸기 시설하우스에서 배출되는 폐양액의 수처리효율을 조사하였다. 여재 깊이에 따른 오염물질의 수처리 효율은 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 모두에서 깊이가 깊어짐에 따라 수처리효율이 점점 증가하였으며,여재깊이70 cm에서 모든 조합의 BOD, COD 및 SS의 처리효율은 각각 87, 84 및 82% 이상으로 조합방법에 따라 큰 차이 없이 안정적인 수처리 효율을 보였다. T-N 및 T-P의 경우 HF-HF 및 HF-VF 조합형의 처리효율이 타 조합방법에 비해 약간 높았다. 폐양액 부하량에 따른 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율은 $150L\;m^{-2}\;day^{-1}{\approx}300L\;m^{-2}\;day^{-1}>450L\;m^{-2}\;day^{-1}$순으로 폐양액의 부하량이 증가함에 따라 수처리 효율이 점점 감소하였다.모든 폐양액 부하량에서의 오염물질 처리효율은HF-VF 및 HF-HF 조합형이 다른 조합형에 비해 높았으며, 특히 총 질소의 경우 HF-HF 조합형이 가장 높은 처리효율을 보였다. 장치의 최적 여재깊이는 70 cm이상이었고, 최적 폐양액 부하이상의 결과를 미루어 볼 때 시설하우스 소형 폐양액처리량은 $300L\;m^{-2}\;day^{-1}$이하이었으며, 최적 조합방법은HF-HF 조합형이었다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.431-440
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• 2014

국내 10개 댐저수지 인공습지를 대상으로 수심분포, 유입량 및 유출량, 물흐름분포, 체류시간, 수처리효율, 종횡비, 개방수역/폐쇄수역 구성비 등 습지의 운영현황 및 구조적 형상에 대한 분석을 통해 인공습지의 수질정화기능을 회복시킬 수 있는 개선대책 및 운영방안을 제시하였다. 조사대상 인공습지의 처리수는 하수처리장 방류수 또는 하천수였으며, 처리수의 수질은 외국의 인공습지에 비해 전반적으로 낮은 것으로 나타났다. 특히 처리수의 BOD는 모든 습지에서 3 mg/L 이하로 매우 낮았는데, 이는 하수처리장의 고도처리 및 평수기 저농도 하천수 취입에 기인된 것으로 판단된다. 수처리효율은 TN이 7.6~67.6%(평균 24.9%), TP가 -4.9~74.5%(평균 23.7%)의 범위로 하수처리장 방류수를 처리수로 하는 인공습지에서 높은 값을 보였다. BOD는 -133.3~41.7% 범위로 습지에 따라 큰 차이를 보였으며, 대부분 습지에서 처리효율이 없거나 낮은 것으로 나타났다. 인공습지의 낮은 처리효율은 습지의 부적합한 종행비, 과도한 개방수역 면적 등의 구조적인 문제와 수위관리 미흡, 초기우수 취입시스템 및 운영관리 미흡, 강우시 모니터링 부재 등의 운영적인 문제에 의한 것으로 나타났다. 그러므로 댐저수지 인공습지가 비점오염 저감시설로서의 역할을 할 수 있기 위해서는 댐저수지 인공습지에 적합한 습지설계 및 운영방안이 필요하다. 또한 습지 운영매뉴얼에 비점오염물질이 유출되는 강우시 모니터링이 반드시 포함되어야 하며, 댐저수지 인공습지의 수처리효율도 강우시 모니터링 자료를 토대로 평가되어야 할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제24권4호
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• pp.345-353
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• 2022

산업과 생활환경에서 사용된 공학적 미세입자는 결국 하수처리장을 거쳐 수계로 배출되므로 미세입자의 수계 배출 제어에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 그러나 다수 연구에서 하수처리장 유출수 내 미세입자의 농도가 무영향관찰농도(No Observed Effective Concentration, NOEC)를 빈번히 초과하고 있는 것으로 보고되고 있어 전통적인 하수처리 기능과 더불어 미세입자를 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 하수처리장의 설계와 운영을 최적화시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 하수처리장 내 단위공정별 특성 및 운전조건에 따른 미세입자의 거동특성과 제거효율에 대한 예측이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 하수처리장 내 각 공정 특성별 및 주요 운전조건의 영향에 따른 미세입자 제거효율예측을 위한 모델을 개발함으로써 하수처리장에서 미세입자를 보다 효율적으로 제어하기 위한 도구를 제공하고자 하였다. 개발 모델에서는 수처리 계통에서의 4개 단위공정(1차침전지, 생물반응조, 2차침전지, 및 총인처리시설)을 고려하고, 슬러지처리 계통은 농축, 소화, 탈수 공정 등의 다중 공정을 통합한 단일 공정으로 모의한다. 모의 대상 미세입자는 TiO₂ (nano-TiO₂)로서, 수중에서의 용해와 변환은 미미하므로 부유성 고형물과의 부착 기작만을 고려하였다. 부유성고형물에의 nano-TiO₂ 부착 기작은 고-액상 간 평형가정에 기반한 겉보기분배계수(Kd)를 매개변수로 반영하였으며 정상상태에서의 미세입자의 농도 및 부하를 공정별로 계산할 수 있도록 하였다. 아울러 개발 모델 구동의 편의를 위하여 MS 엑셀기반 사용자 인터페이스를 제작하였다. 개발 모델을 이용하여 주요 운전인자인 고형물체류시간(Solid Retention Time, SRT)이 nano-TiO₂ 제거효율에 미치는 영향을 파악하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1081-1095
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• 2020

본 연구는 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 섬진강유역 주암댐에서 영산강유역(3,371.4 km2)으로의 유역간 물이동량조절에 따른 영산강의 하천유량 및 수질변동을 분석하였다. 이를 위해, SWAT의 Inlet 기능을 이용한 물이동과 영산강유역 하수처리장들의 방류량 자료를 고려한 SWAT을 구축하여, 마륵(MR) 수위관측소와 다기능보 2개(승촌보;SCW, 죽산보;JSW) 그리고 3개의 수질관측소(광주;GJ2, 나주;NJ, 함평;HP)를 대상으로 총 14년(2005~2018) 동안의 유량과 수질을 검보정하였다. 3개 지점 하천유량의 검보정 결과, R2, NSE, RMSE, PBIAS는 각각 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, 1.34 ~ 2.60 mm/day, -8.3% ~ +7.6%였으며, 수질은 SS, T-N 및 T-P 각각 R2가 각각 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, 0.54 ~ 0.63의 범위를 보였다. 물이동량을 고려한 영산강유역의 하천유량은 평균 12.0 m3/sec로 나타났으며, SS, T-N 및 T-P의 평균 농도는 각각 110.5 mg/L, 4.4 mg/L, 0.18 mg/L 이었다. 물이동량의 변화에 따른 영산강의 유량과 수질의 변화를 보기 위하여, 물이동량의 증가(110%, 130%, 150%)와 감소(90%, 70%, 50%)를 적용하였다. 대표적으로 증가시나리오 130%의 경우, 하천유량과 SS의 농도는 각각 12.94 m3/sec (+7.8%), 111.26 mg/L (+0.7%) 증가, T-N과 T-P 농도는 각각 4.17 mg/L (-5.2%), 0.165 mg/L (-8.3%)로 감소하였다. 반면 감소시나리오 70%를 적용하였을 때, 하천유량과 SS의 농도는 각각 11.07 m3/sec (-7.8%), 109.74 mg/L (-0.7%)로 감소, T-N과 T-P 농도는 각각 4.68 mg/L (+6.4%), 0.199 mg/L (+10.6%) 증가하였다.