• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권3호
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• pp.130-141
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• 2017

유해 남조류를 친환경적으로 제어하기 위해 개발된 생물유래 물질인 naphthoquinone (NQ) 유도체의 현장 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 기흥 저수지 수변에 30 ton 규모의 mesocosm을 설치하여 현장 조건에서의 살조효과와 비생물학적, 생물학적 요인을 모니터링하였다. NQ 2-0 물질을 처리한 결과, 대조구에서는 대상 조류인 Microcystis sp.의 세포밀도가 지속적으로 증가한 반면, 처리구에서는 실험 초기 $7.9{\times}10^4cells\;mL^{-1}$에서 접종 후 점진적으로 세포수가 감소하여 10일차 $9.7{\times}10^2cells\;mL^{-1}$으로 대조구 대비 99.4% 감소하였다. 실험 종료시인 15일차에는 Microcystis sp. 세포수가 100% 제거되었다. 대상 조류인 Microcystis sp. 종만을 선택적으로 제어하였을 뿐만 아니라, 다른 식물플랑크톤의 성장과 식물플랑크톤 종 다양성 지수도 증진되었다. 또한, 식물플랑크톤을 제외하고 NQ 2-0 물질에 의하여 물리 화학적요인 (수온, 용존 산소, pH, 전기전도도, 영양염)과 생물요인 (박테리아, HNFs, 섬모충, 동물플랑크톤)에 영향을 미치지 않았으며, 대조구와 처리구에서 유사한 경향이 관찰되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.861-867
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• 2000

무산소 조건에서의 인섭취를 이용한 질소, 인 화합물의 동시 제거 가능성을 연속회분식반응기(SBR)를 사용하여 고찰하였다. 혐기-호기상의 AO SBR 반응기에 점차적으로 무산소상을 도입함으로써 질산염을 전자수용체로 사용하여 탈질이 가능한 인섭취 미생물들(DPAOs)을 다량으로 축적하였다.(혐기-호기-무산소-호기상의 $(AO)_2$ SBR). 무산소상과 호기상에서의 인섭취율을 비교해 보았을 때, 전체 인제거 미생물 내에서 DPAOs의 비율이 약 10%에서 64%까지 증가하였다. $(AO)_2$ SBR은 안정된 질소, 인제거 성능을 보였으며, 유기물질, 질소, 인 화합물의 제거율은 각각 92%, 88%, 100%였다. $(AO)_2$ SBR의 운전결과와 회분식 실험으로 부터 아질산염은 무산소상에서의 인제거 반응에 어떠한 악영향도 미치지 않으며, 오히려 질산염과 함께 전자 수용체로 사용되어짐을 알 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.145-158
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• 2023

인공습지(CW)는 도시 폐수처리를 위한 효과적인 기술로, 물리-화학적 및 생물학적 자연처리과정을 통해 오염 물질이 제거된다. 본 연구는 서지학적 분석 방법을 통하여 인공습지의 현재까지의 연구 진행 상황과 향후 연구 동향을 조사하였다. 인공습지를 통한 페수 처리 성능 평가 분석을 위하여 최근 출판된 논문(오픈 액세스 학술지 포함) 100편을 기반으로 종합적 분석 및 검토를 수행하였다. 분석 결과, 스페인, 중국, 이탈리아, 미국이 논문 출판수가 두드러지는 것으로 나타났다. 논문에서 가장 많이 사용된 핵심용어는 수질(n=19), 식물 정화(n=13), 강우유출수(n=11), 인(n=11) 순으로 나타났으며, 수질개선과 영양염류 제거에 대한 인공습지의 효율성 관련 연구가 폭넓게 연구되고 있는 것으로 분석되었다. 검토된 다양한 유형의 인공습지 중 Hybrid 형태의 인공습지가 TSS(95.67%) 및BOD(88.67%)으로 오염물질 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, VSSF, HSSF는 TSS 제거(83.25% 및 78.83%)에 가장 효과적인 것으로 조사되었다. VSSF 습지는 가장 높은 COD 제거 효율(71.82%)을 보였다. 일반적으로 인공습지에서 물리적 처리(예: 침전, 여과, 흡착)와 생물학적 메커니즘(예: 생분해)은 TSS, BOD, COD 제거 효율에 영향을 미치기 때문이다. Hybrid 형태의 인공습지는 호기성 및 혐기성 조건, 다양한 식생 유형, 다양한 매체 구성 등의 다양한 인자와 여러 처리 과정을 통해 미생물 활성도 증가 및 질소 처리를 통해 TN(60.78%)의 높은 저감효과를 보였다. FWS 형태의 인공습지는 퇴적물에 결합된 인을 침전 및 식물의 흡수를 통해 높은TP 제거효율(54.50%)로 나타났습니다. 일반적으로 인공습지에는 식물 정화 능력이 뛰어난 Phragmites, Cyperus, Iris 및 Typha 이 적용되고 있다. 본 연구는 향후 도시 지역에서 발생되는 폐수 처리를 위한 지속 가능한 대안으로 제시 가능할 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.246-254
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• 2017

호소, 하천 등에 다량의 영양염류의 유입과 수문학적, 지리학적, 생물학적 요소 등으로 인해 남조류가 대량 발생하게 되며 대표적 독성물질인 마이크로시스틴-LR(MC-LR)이 증가한다. MC-LR이 포함된 지표수를 적절하게 처리하기 위하여 정수처리공정에서는 고도산화공정을 적용하고 있다. 다양한 고도산화공정 중 특히 UV, $UV/H_2O_2$, $UV/O_3$, $UV/TiO_2$ 등에 대한 연구는 꾸준히 되어왔다. 기존의 UV램프의 짧은 교체주기, 수은 폐기물 발생, 큰 열 손실 등의 단점을 보완한 UV-LED를 MC-LR제거에 적용하였다. MC-LR 초기농도 $100{\mu}g/L$을 280 nm의 파장인 LED-L ($0.024mW/cm^2$)와 LED-H ($2.18mW/cm^2$)를 이용하여 산화시켰을 때 각각 최대 약 30%, 95.9%의 MC-LR 제거율을 나타냈다. LED-H를 조사 시 자연유기물 변화는 휴믹물질, UVD, SUVA가 감소하는 경향을 보였고 방향족 유기물이 지방족 유기물로 분해되어 저분자 물질이 되었다. $LED-H/H_2O_2$($H_2O_2$: 1, 2, 5, 10 mg/L)산화반응에 의한 MC-LR제거율은 LED-H 단독에 의한 MC-LR 제거율과 유사하였다. 남조류가 발생한 낙동강 원수를 대상으로 LED-L산화를 적용하여 수질분석을 통하여 특성변화를 확인하였다. DOC 및 TOC의 변화는 거의 없었으나 SUVA와 $UV_{254}$의 감소로 인하여 유기물의 분해되었으며 조류유래물질인 용존 및 총 MC-LR, geosmin, 2-MIB농도가 시간이 지남에 따라 서서히 감소하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권5호
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• pp.383-388
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• 2010

본 연구는 크루즈선에 적합한 생물학적 오 폐수처리장치 개발을 위하여 SBR, MBR, MSBR 공정을 Lab scale 실험을 수행하여 오염물 처리 효율과 크루즈선이라는 특수 환경과의 접목성을 검토한 결과 MSBR공정이 처리효율과 장치 운영 면에서 가장 적합한 공정으로 평가되었다. MSBR 공정은 처리 대상 물질이 특정 성분에 국한 되지 않고 유기물, 영양염류, 병원성 미생물 처리에 있어 모두 안정적인 효율을 나타내었으며, 소요용적 및 장치의 운영 면에서도 우수한 결과를 나타내어 선박이라는 특수한 현장 적용에 매우 유리한 공정으로 확인되었다. MSBR 공정의 BOD, COD 및 SS 제거 효율은 99%, 98%, 99%로 나타나 IMO의 규제 기준을 모두 만족하였으며, 총질소와 인의 제거 효율도 76%, 59%로 강화되어 가는 해양오염기준을 충만족시킬 수 있는 공정으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.43-50
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• 1986

오염(汚染)된 원수내(原水內)의 biodegradable 한 유기물(有機物)의 제거(除去)를 위한 호기성(好氣性) 고정미생물막공법(固定微生物膜工法)의 적용가능성(適用可能性)을 확인하기 위하여 본(本) 연구(硏究)가 실시(實施)되었는데, 실험(實驗)은 파쇄(破碎)된 연탄재 또는 화강암을 매질(媒質)로 채운 충전상(充塡床)에 phenol과 무기성(無記性) 영양물질(榮養物質)을 용해(溶解)시켜 만든 합성원수(合成原水)를 주입(注入)함으로써 진행(進行)되었다. 실험결과(實驗結果)에 의하면 유입수(流入水)의 BOD 농도(濃度)가 50 mg/l 이하(以下)이고 체류시간(滯留時間)이 2.7 시간(時間)이었을 때 처리수(處理水)의 TBOD는 6 mg/l 이하(以下)로 유지되었으며, 처리수내(處理水內)의 SS가 응집(凝集)이나 여과(濾過) 등(等)의 재래식(在來式) 정수공법(淨水工法)에 의하여 제거(除去)될 수 있다는 점을 감안한다면 처리수(處理水)의 SBOD는 5 mg/l 이하로 유지될 수 있다. 처리수내(處理水內)의 SS가 낮은 BOD를 나타내었으므로 이들 SS가 대부분 부식질(腐植質)로 구성되었음을 알 수 있다. 이는 반응조내(反應槽內)의 미생물막(微生物膜)이 낮은 F/M 비 때문에 내호흡단계(內呼吸段階)에 있음을 뜻한다. 연구결과(硏究結果)에 따라, biodegradable한 유기물(有機物)로 오염(汚染)된 원수(原水)는 먼저 2~3시간의 체류기간을 가지는 호기성(好氣性) 고정미생물막반응조(固定微生物膜反應槽)로 전처리(前處理)함이 바람직스럽다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권11호
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• pp.781-790
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• 2014

유속이 약한 하천이나 호소에 침강된 유기물, 영양염류, 유해화학물질 등의 오염물질은 일단 수중으로부터 제거되어 퇴적물 속에 축적되었다가 확산, 재 부유, 생물교란 등의 물리 화학 생물학적 과정에 의해 다시 수층으로 용출되어 수질 및 수생생태에 직 간접적인 악영향을 미칠 수 있게 된다. 특히 인은 수중생태계의 일차 생산량을 결정하는 중요한 물질중의 하나로 수체 내 물질순환 과정에서 주로 퇴적물에 저장되는 원소로 물리적인 교란 및 생 화학적 작용에 의해 수층으로용출되어 부영양화현상을 가속시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수층 미생물의 영향을 고려한 경우(호소수)와 미생물의 영향을 배제한(증류수)경우로 구분하여 각각 다른 capping 소재를 적용하여 퇴적물에서의 인 용출 저감 효과를 분석하였다. 실험 결과 화학적소재인 Fe-Gypsum, $SiO_2$-Gypsum로 capping을 할 경우, control보다 인 용출을 약 40% 이상 저감시키는 것을 확인할 수 있었다. 또한 복합소재인 granule gypsum+Sand는 약 50% 이상 용출을 저감 효과가 나타났다. 따라서 화학적 소재인 granule-gypsum과 그 위에 모래와 같은 친환경소재로 capping을 한다면 인 용출 저감에 효과적일 것으로 판단된다. Capping 처리 전후의 퇴적층내의 인 성상변화를 살펴본 결과, gypsum 투입에 의하여 호소 퇴적층에 존재하는 인이 용출되기 어려운 안정한 형태인 apatite-P 변화된 것으로 확인되었다. 이상의 결과를 토대로 capping 기술의 적용을 통하여 하천 및 호소 퇴적물에서 발생되는 인 용출에 대한 저감 효율을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제26권2호
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• pp.168-181
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• 2024

인공습지는(CW)는 침투, 흡착, 저류, 식물과 미생물의 증발산 등과 같은 수문학적 및 생태학적 기작에 의하여 오염물질 제거, 탄소흡수 및 저장, 생물다양성 향상 등의 생태계서비스를 제공한다. 본 연구는 수평지하흐름 인공습지(HSSF CW)의 미생물 군집과 토양의 물리·화학적 특성 및 처리효율의 상관관계를 분석하기 위하여 수행되었다. 연구를 위한 모니터링은 강우시 수질특성, 토양특성, 미생물 분석이 수행되었다. 따뜻한 계절(>15℃) 에서 TSS, COD, TN, TP 및 중금속(Fe, Zn, Cd) 제거효율이33~74% 범위로 나타났다. 그러나 추운 계절(≤15℃)에서 TOC 35%로 가장 높은 제거 효율이 나타났다. 인공습지 내 토양은 인근에서 채취한 토양의 토양유기탄소(SOC) 함량보다 3.3배 더 높은 함량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 유입부와 유출부의 탄소(C), 질소(N) 및 인(P)의 화학양론비(C:N:P)는 각각 120:1.5:1 및 135.2:0.4:1로 나타났으며, 탄소에 비해 질소와 인의 비율이 매우 낮아 미생물 성장에 문제가 발생될 수 있다. 미생물 분석에서는 생물다양성 지수를 통해 미생물 군집의 풍부도, 다양성, 균질성 및 균일성이 따뜻한 계절이 추운 계절에 비해 높게 나타났다. 인공습지의 강우유출수 오염물질 중 질소고정 미생물인 Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes가 우점종으로 미생물 생장을 촉진하는 것으로 평가되었는데 이는 특정 토양특성 및 유입수 특성이 미생물 풍부도와 밀접한 관련이 있음을 의미한다.

• 미생물학회지
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• 제46권2호
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• pp.169-176
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• 2010

회전접촉장치와 점감포기 생물반응조를 이용한 실험용 규모의 폐수처리 공정을 식품산업폐수를 유입수로 사용하여 5개월 동안 운전하였으며, 16S rRNA 유전자의 말단단편길이다형성(T-RFLP) 분석과 계통분류학적 분석방법으로 폐수처리 공정의 세균군집을 조사하였다. 유기물 외에 고농도의 질소와 인이 함유된 식품산업폐수를 적용하였음에도 불구하고, 안정화 기간 동안 화학적산소요구량, 총질소, 총인의 제거효율은 각각 98%, 93%, 95% 이상이었다. 가동 초기의 세균 군집과 안정화 이후의 세균군집은 뚜렷하게 구분되었으며, 안정화 기간 동안 가장 우점한 세균군집은 Bacteroidetes였다. 운전 기간중의 주요 세균 군집은 사상균으로 분류되는 Haliscomenobacter, Sphaerotilus, Candidate division TM7이었으나, 이들 사상균에 의한 슬러지 팽화 현상은 관찰할 수 없었다. Haliscomenobacter와 유연관계가 가까운 세균군집이 안정화 시기에 증가하여 최대 우점 군집이 되었다. 본 연구결과는 회전접촉장치와 점감포기 생물반응조를 이용한 폐수처리공정의 영양물질 제거에 사상균이 중요함을 제시한다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.895-905
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• 2000

본 연구는 여재가 모래와 무연탄인 복층 중력식 급속여과법으로 BNR(biological nutrient removal) 공정 유출수를 처리할 때 여과율의 변화에 따른 오염물질 제거효율 및 여층 깊이별 처리수질을 파악하기 위하여 수행되었다. Pilot scale의 4-stage BNR 공정 유출수를 200, 300 및 400 m/day의 여과율로 급속여과시킨 결과, 처리수는 2.6 NTU 이하의 탁도를 나타내어 우리나라의 중수도 제한수질인 5.0 NTU를 만족하였다. 여과율이 200, 300 및 400 m/day로 증가함에 따라 SS 제거효율은 각각 80.6, 75.4 및 68.9%로 감소하는 경향을 보였지만, 여과수는 모든 여과율에서 유입수의 수질변화에 큰 영향을 받지 않고 평균 1.3 mg/L의 SS 농도를 보였다. 생물학적 작용에 의하여 영양염류도 제거되었는데, 200, 300 및 400 m/day의 여과율에서 질산화효율이 각각 17.4, 18.8 및 14.3%, 그리고 탈질효율이 각각 32.3, 27.7 및 21.4%로, 질산화와 탈질이 동시에 일어났다. 여과주기의 후반기에는 여층 내의 DO가 결핍됨에 따라 인의 재용출이 일어남으로써 유출수의 T-P 농도가 유입수에 비하여 6.1~21.4% 증가하였다.