• 자원리싸이클링
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• 제28권6호
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• pp.73-78
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• 2019

본 연구에서는 활성 슬러지 하수처리장에서 배출되는 off-gas에 대한 포집 및 측정 모니터링을 통해 폭기조의 산소전달효율을 측정하고 청수와 비교하여 시스템의 신뢰성을 검증하는 연구를 수행하였다. 먼저, 청수를 기반으로 용존산소, 산소전달계수 및 표준산소전달효율을 측정하였으며 각각 8.60 mg/L, 9.49/hr, 23.96%의 값이 얻어졌다. 한편, 하수처리장 현장에서 진행한 off-gas 시험 결과 표준산소전달효율이 22.81%로 계산되어 청수와의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 현장에 설치된 산기관의 성능 및 폭기조의 상황을 모니터링 시스템을 이용해 실시간으로 확인함으로써 신뢰성있는 데이터를 확보할 수 있음을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.388-392
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• 2005

본 연구에서는 실내 수리실험을 통하여 하천에 설치된 계단형 보의 원류 흐름 특성에 따른 공기유입 효과를 산소전달 효율과 관련지어 분석함으로써, 하천의 수질 개선 효과를 검토하였다. 계단형 보 월류 흐름시 발생되는 낙하류 및 표면류에 대한 흐름의 특성을 연구하고, 공기유입의 과정을 분석하였으며, 이에 따른 산소전달 및 수질 개선효과를 분석함으로써 수질 개선에 효율적인 계단형 보의 형태를 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.511-523
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• 2002

재폭기 효율이 향상된 보를 개발하기 위하여 직선형 보, 여수로형 보, 래버린스 보의 재폭기 실험을 통해 산소전달효율을 측정하여 결과론 비교하였고, 또한 제정의 조도를 증가시켜 그 효과를 분석하였다. 실험 결과에 의하면 여수로 형 보에서의 산소전달효율이 가장 작으며 그 다음으로 직선 보였으며 래버린스 보의 경우 중심각이 감소할수록 산소전달효율이 증가하는 것으로 나타났다. 모든 경우에 있어서 낙차와 유량이 증가할수록 산소전달효율이 증가하는 것으로 나타났으며 조약돌을 부착하여 제정의 조도를 증가시켜 월류 흐름의 분리를 발생시킨 경우 재폭기가 상당히 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 실험 결과로부터 중심각 30도인 래버린스 보를 현장에 설치하여 재폭기를 관측하였다. 현장에 설치된 래버린스 보는 틀을 조립하여 그 내부에 사석을 채워 건설되었으며 제정에는 사석이 노출되어 흐름의 분리를 유발하였다. 래버린스 보의 현장 시험 시공 조건에서 평균 약 0.l8의 산소전달효율 결과를 얻을수 있었다. 본 실험 연구와 현장 설치 후 측정 결과는 재폭기 효율이 높은 보를 통한 하천 수질 개선에 사용될 수 있을 것이라 예상된다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 1998년도 가을 학술발표회 프로그램
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• pp.116-118
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• 1998

• 한국양식학회지
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• 제13권3호
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• pp.267-275
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• 2000

이 연구는 값싸고 높은 비 표면적을 제공할 수 있는 발포스티로폼 입자를 packed column 에어레이터의 산소전달 매질로 이용 가능성을 알기 위하여 매질의 깊이와 수리학적부하량에 따른 산소 전달 특성과 효율을 조사 하였다. 이용된 발포스티로폼 입자는 직경 2.5 mm의 구형이었으며, 비표면적이 1350 $m^2$/$m^3$으로 일반적으로 이용되는 매질에 비해 약 3.7~7.0배 더 넓은 비표면적을 제공할 수 있다. 이 매질을 직경 10 cm, 높이 1 m의 내부 관찰이 용이한 아크릴 관으로 제작한 packed column 에어 레이터에 0, 4.5, 9그리고 18 cm의 매질을 채워 넣고, 수온 20, 25 및 3$0^{\circ}C$에 대해 수리학적 부하량을 2, 4 및 5.6 $m^3$/$m^2$/min로 각각 달리하여 산소전달특성을 실험한 결과(Exp. 1),모든 실험 수온에서 수리학적 부하량이 증가함에 따라 표준산소전달률이 증가하였으나 매질의 깊이는 9 cm 까지는 증가하다가 18 cm에서는 감소하였다. 표준산소전달률은 매질 깊이 9 cm에서 수리학적 부하량이 5.6 $m^3$/$m^2$/min일 때 가장 높았다. 그러나 수리학적 부하량이 증가함에 따라 펌프의 소모 전력이 증가하여, 단위소모 전력당 표준에어레이션 효율은 매질의 깊이 9 cm에서 수리학적부하량 2 $m^3$/$m^2$/min일 때 가장 높았다. 따라서 모든 수리학적 부하량에서 매질의 깊이 9 cm 일 때 표준산소전달률과 표준에어레이션 효율이 가장 좋았다. 이 매질을 직경 20 cm, 높이 2 m의 PVC관으로 제작한 packed column 에어레이터에 깊이를 0, 9, 18, 27 및 36 cm로 넣고 순환여과식 시설 내에 실험실 규모의 적용실험을 통해 에어레이터의 효율을 조사하였는데 (Exp.2), 실험 수온 27$^{\circ}C$에서, Exp. 1에서와 동일한 3개의 수리학적 부하량에서 산소 전달률을 측정한 결과, Exp. 1에서와 같이 수리학적 부하량과 매질의 깊이의 증가에 따라 산소 전달률이 증가하였으며, 매질의 깊이가 가장 깊은 36 cm에 대해, 수리학적 부하량이 2 $m^3$/$m^2$/min 일때, 2 kg 02 kg $O_2$/kW-hr의 가장 높은 표준에어레이션효율을 나타내었다. 위의 두 실험 결과에 따라 packed column 에어레이터에서 발포스티로폼 입자를 산소전달 매질로 이용하여 산소 전달률을 증가시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.772-779
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• 2012

본 연구에서는 원뿔형으로 개발된 미세기포형 산기관의 성능향상을 위하여 운용적 측면에서 실험과 전산모사적 방법을 이용하였다. 산기관 잠김깊이의 변화에 대해 성능실험이 용이한 실증 규모의 타워형 생물반응기에 산기관을 장착하여, 잠김깊이가 표준산소전달계수($K_{L}a_{20}$) 및 표준산소전달효율(SOTE) 등 산소전달 성능에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 또한, 2상 유동에 관한 유체역학적 전산모사를 이용하여 산기관 수와 잠김깊이에 대한 유동현상을 파악함으로써 산소전달 성능변화에 대한 원인을 규명하였다. 산소전달 성능실험결과, 산기관의 잠김깊이를 6 m에서 12 m로 증가시킴에 따라 표준산소 전달계수는 7% 증가하였으나 표준산소전달효율은 39~72% (5.6 %/m)로 대폭 상승하였다. 유동 해석결과, 산기관의 수가 증가함에 따라 공기 체적분율 및 공기와 시험수의 유속 모두 증가하였으며, 공기와 시험수의 유속 경향은 유사하게 나타났다. 잠김깊이가 증가함에 따라서 공기 체적분율, 공기 및 시험수의 유속은 조금씩 감소하는 경향을 나타냈다. 선회 병류유동은 기포류의 확산과 상승속도를 결정하는 주요 인자로서 선회강도가 과도하게 큰 경우에는 기포 체류시간과 체류량이 감소되므로 산소전달 성능을 저하를 예측할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.318-318
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• 2011

자연수를 가압(4~5기압)하면서 물과 공기의 비를 4:1~3:1로 혼합하면 수체 내 초미세기포(Diameter $3{\sim}10{\mu}m$)가 발생하는데 이를 산소용해수라 하며 수질정화시설 또는 양식장 등에 널리 사용되고 있다. 산소용해수의 특징은 기포의 비표면적이 넓고 10시간 이상 포화 농도를 유지하여 수체에 잔류하는 시간이 길기 때문에, 일반 산기석을 활용한 포기나 순산소 용해 등의 타 방법과 구별된다. 산소용해수의 산소전달효율은 기존 방법과 큰 차이를 보이기 때문에 실제 적용시에는 대상수를 이용하여 산소전달계수($K_{L}a$)를 사전에 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 한국건설기술 연구원의 안동 수자원 환경실험센터 내 실외형 콘크리트 사각반응수조에 산소용해장치 및 확산장치를 결합한 일체형 시스템을 적용시켜 2010년 9월~2011년 1월의 5개월간 결과를 분석, 본 장치의 $K_{L}a$를 산정 후 수질정화의 활용 면에서 검토하였다. $K_{L}a$의 산정에는 다양한 방법이 이용되나 용존 산소 농도의 제어에 한계가 있는 실외 대형실험장에 적합한 Lewis and Whitman의 Two-film 이론에 근거한 정상포기법을 적용하였다. 체적 $80m^3$의 수조 내에서 현장 유지용수를 대상으로 실험한 결과 산소전달계수는 $0.324\pm0.050$/min, 포화농도는 8.64 mg $O_2$/L, 도달시간은 11 /min이 산정되었으며, 이는 기존 산기석 포기의 산소전달계수 범위인 $0.105\pm0.019$ /min보다 약 3.1배 높은 결과를 보였다. 또한, 확산장치의 수류 순환 방향 및 정도를 검토하기 위하여 실험수조에서 1m단위로 격자를 구성한 후 초음파 유속계로 실측한 결과 0.0~2.5 m/s 의 평면적 유속범위를 도출하였다. 그리고 전체 순환을 고려했을 때 용존산소는 약 8시간 후 8.64 mg $O_2$/L 값에 도달하여 안정화 되었으며, 강한 수류순환과 산소용해수에 의해 하상에 존재하는 퇴적물들의 이송 및 산화촉진을 유도하였다. 이를 근거로 실험수조의 체적과 기준 가동시간인 8시간을 적용시켰을 때, 실험구 수질은 대조구와 비교하여 COD, T-N, T-P가 모두 25~35% 개선되었다. 이 결과는 여과공정 없이 단순 순환만을 고려한 물리적 수질정화 방법의 단독 활용 가능성을 나타내며, 기존 연구에서 나타난 SOD (Sediment oxygen demand) 저감 능력을 감안할 때 향후 폐쇄성 수역의 수질관리에도 효율적으로 활용할 수 있음을 시사한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권2호
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• pp.121-126
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• 2003

본 연구는 진동형 장치의 활용을 통해 혈관 내 폐 보조장치의 기체전달 효율을 향상시키고자 시도하였으며, 진동에 따른 혈액의 용혈 문제에 있어서 한계 용혈이 발생하는 영역을 선정하고자 하였다. 가진 주파수가 0 Hz일 때를 기준으로 하여 중공사 수의 변화에 따라 산소전달속도를 측정하였다. 최대의 산소전달속도를 나타내는 중공사 모듈에서 가진 주파수의 변화에 따른 산소전달속도를 측정하고 혈액의 용혈도를 측정하였다. 측정결과 액체 유속의 변화에 따라 최대 산소전달속도를 나타내는 중공사 모듈은 type 6으로 이때의 중공사 개수는 675개이다. 또한, 중공사를 가진하지 않았을 때 최대의 산소전달속도를 보여주는 모듈은 type 6이었다. 모듈 type 6의 가진 주파수의 변화에 따른 산소전달속도는 7 Hz에서 최대산소전달속도를 나타내었으며 최대산소전달속도를 나타내는 7 Hz의 가진 주파수에서의 혈액 용혈도를 측정한 결과 혈액의 용혈도는 낮았다. 그러므로 최대 흔들림이 일어나는 7 Hz를 한계 용혈 주파수로 결정할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권6호
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• pp.414-420
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• 2012

에너지 절감형 산기장치의 상용화를 목적으로 국내 J사의 인장강도 $400kg_f/cm^2$ 이상, 두께가 0.5 mm의 폴리 우레탄 시트를 확보하고 고무 시트의 천공에 가장 널리 이용되는 방식인 needle을 이용한 천공방법을 택하여 기공의 크기가 $100{\mu}m$ 정도의 판형 멤브레인 산기장치를 제작하였다. 판형 산기 모듈 제작 후 실험실 및 파일롯 규모의 테스트 결과, 수조 450 L, 수온 $20^{\circ}C$, 공기량 40 L/min인 실험실 테스트에서 3분 내에 DO가 5 mg/L을 넘었고, 8분 내에 DO가 포화치에 가까운 8 mg/L 이상이 됨을 알 수 있었다. 이때의 $K_{La(15)}$는 $16.34hr^{-1}$, 표준산소전달효율은 54.7%, 표준폭기효율는 7.88 kg/kwh로 상당히 높은 효율의 실험결과를 보였다. 수조 2 $m^3$, 수온 $19^{\circ}C$, 공기량 30 L/min인 파이롯 규모의 테스트에서는 8분 내에 DO 농도가 5 mg/L를 넘었고, 이때의 $K_{La(15)}$는 $5.8hr^{-1}$, 표준산소전달효율은 42.1%, 표준폭기효율는 6.41 kg/kwh로 기존 산기관의 2~2.5배 높은 효율의 실험결과를 보였다. 특히 단위 동력당 산소전달률이 높아 경제성이 높음을 나타내었다. 기존 산기관의 적용에서 청수에서의 산소전달효율이 실제 폐수에서의 산소전달률의 차이로 인한 문제가 빈발하여 실제 $40^{\circ}C$ 축산폐수에서 테스트한 결과 $OTE_f$는 22.1% $OTE_{pw40}$이 39.6%로 매우 높은 효율을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.989-997
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• 1994

본 연구에서는 활성슬러지 하수처리장 포기조내 산소전달 특성 즉, ${\alpha}$와 ${\beta}$를 효율적으로 산정할 수 있는 측정 빛 추정방법을 개발하였다. 동일한 운영조건하에서 원통형 회분식 포기조 2 대를 제작 운영하여 상수와 포기조에서 채취한 혼합용액을 대상으로 동시에 unsteady state batch test를 수행하였고, 이와 동시에 호기성 미생물의 호흡으로 인한 용존산소 소모율도 추정하여 궁극적으로 ${\alpha}$와 ${\beta}$를 산정하였다. 연구대상 하수처리장의 경우에 합성호흡에 의한 용존산소 소모율은 평균 약 $17.96mg/(l{\cdot}hr)$이었고, 내생호흡에 의한 용존산소 소모율은 평균 약 $12.29mg/(l{\cdot}hr)$이었다. 아울러 ${\alpha}$는 0.65~0.95의 범위이었고, ${\beta}$는 0.88~0.93의 범위이었다. 이 값들은 통상적인 ${\alpha}$와 ${\beta}$의 범위이었고, 본 연구에서 개발된 측정 및 추정방법 또한 비교적 단순하고 용이하여 현장에서 산소전달 특성을 규명하는데 활용할 수 있으리라고 판단된다.