• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.486-486
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• 2023

하수처리장 내 생물반응조에서는 유기물을 제거하거나 질산화(Nitrification) 반응을 일으키기 위하여 산소를 요구하고 있으며, 필요한 산소는 송풍기 운영을 통해 공급하고 있는 상황이다. 질산화 반응을 일으키기 위해서 처리장 내 일정 이상의 산소가 수중에 공급되어야 한다. 생물반응조내 용존산소가 부족할 경우 활성슬러지의 침전성이 저해되어 오염물질 저감 효율이 떨어지게 되며, 과도한 산소가 공급되어도 수처리의 효율은 개선되지 않으며 반응에 사용되지 않은 산소들은 대기중으로 방출된다. 또한 유입수질에 따라 실시간으로 반응조 내 필요한 산소는 달라지게 되므로 유입수질에 맞는 효율적인 하수처리장 운영이 요구되고 있다. 하수처리장 내 적절한 산소를 공급하기 위하여 많은 연구들이 활발하게 진행되어 왔으나 실제생물학적 처리시 요구되는 산소의 양을 산정할 수 있는 한계점을 지니고 있으며, 하수 성분, 용량과 같은 환경에 따라 차이를 보이고 있어 범용적으로 사용하기에는 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 적용 한계점을 극복하기 위하여 하수도 설계 시 사용되어지고 있는 하수도 시설기준의 산소요구량 및 공기공급량 산정식을 통하여 유입수질에 따라 실제 하수처리장에 필요한 산소요구량 & 공기공급량을 산정하는 시스템을 개발하고자 하였다. 하수도 설계기준의 여러 가지 수식을 실제 하수처리장 내 필요한 요소로 변환시켜 범용적으로 사용가능한 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 하수처리장 송풍량 산정 시스템 적용에 따른 송풍량 절감 효율을 비교분석하기 위하여 2021년 A하수처리장의 4월 월간 데이터를 활용하여 하수처리장에서 필요한 송풍량을 산정하여 실제 사용된 송풍량과 비교 분석하여 송풍량 절감 효율을 분석하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 실제 하수처리장 내 송풍량 산정 시스템을 도입하게 된다면 운전자 경험에 의존하고 있는 수동적인 제어 방식에서 벗어나 자율 제어를 통한 효율적인 하수처리장을 운영할 수 있어 송풍량 절감 및 탄소중립에도 이바지 할 수 있을 것이라고 판단된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.4 no.2
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• pp.25-31
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• 1979

본연구는 건조에 필요한 열과 공기를 열원으로부터의 자연대류만에 의존하는 간역화력건조기의 성능향상을 도모하기 위하여 실시되었으며 옥수수를 대상으로 모형실험을 통하여 분석한 결과는 다음과 같이 요약된다. 1. 건조기 화구의 공기열입구의 크기는 송풍량에 영향을 미치며 공기의 유입속도가 16m/min 이하가 되도록 충분히 만들어야 한다. 2. 곡물층을 통과하는 송풍량은 곡물층의 두께가 클수록 증가하며 송풍량과 곡물층 두께와의 관계는다음식으로 나타났다. $q=CD^{-k}$ 3. 송풍량은 실험범위내에서는 열원으로부터 곡물층의 높이와 가열공기의 온도상승에 따라 각각 직선적으로 증가하였다. 4. 송풍량은 곡물층의 두께, 열원으로부터의 곡물의 높이 및 가열공기의 온도상승에 의하여 옥수수층의 경우 다음과 같이 추정될 수 있다. $ q=0.00265H(\Delta T) D^{-0.76}$ 5. 바람이 송풍량에 미치는 영향은 매우 커서 8km/hr의 풍속을 가진 바람이 유입구측으로부터 볼 때 송풍량은 바람이 없을 때보다 무려 5배나 증가하였다. 6. 건조실의 전후방간의 가열공기의 온도차이는 열원으로부터 곡물층의 높이가 낮을수록 증가하였으며 이 현상은 바람이 불 때 더욱 현저하게 나타났다. 7. 건조기의 벽면을 통한 열손실은 열원으로부터 곡물층의 높이와 가열공기의 온도상승에 따라 각각 직선적으로 증가하였다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.26 no.2
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• pp.65-73
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• 2018

This study was carried out for 20 days in a bio-drying batch reactor under the blowing conditions of 0.75, 1.00, 1.25, and $1.50L/min{\cdot}kg$ in order to optimize the operating conditions for the bio-drying of food wastes. The decomposition rate of organic matter during the bio-drying operation period was analyzed using modified Gompertz model. The maximum organic degradation (P) was 2.31, 2.52, 2.27 and 1.88 kg at air flow rates of 0.75, 1.00, 1.25 and $1.50L/min{\cdot}kg$, and the maximum organic degradation rate was 0.33, 0.45, 0.28, and 0.18 kg/day at 1.00, 1.25 and $1.50L/min{\cdot}kg$, respectively, showing excellent organic decomposition efficiency at a air flow rate of $1.00L/min{\cdot}kg$. The lag growth phase time (${\lambda}$) of the bio-drying reactor was 2.10, 1.48, 1.15, and 1.06 days at 0.75, 1.00, 1.25 and $1.50L/min{\cdot}kg$, respectively. The water removal rate in the operation of bio-drying reactor of food waste increased with the increase of air flow rate from the early stage of bio-drying to the middle stage, and the highest water removal rate was observed at the air flow rate of $1.00L/min{\cdot}kg$ at the end of bio-drying. The optimum air flow rate condition of bio-drying reactor was $1.00L/min{\cdot}kg$.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.15 no.4
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• pp.339-345
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• 1990

공기통풍 건조시 공기흐름(airflow)에 대한 곡물저항(grain resistance)은 송풍시스템에서 fan의 선정시 매우 중요하다. 지금까지는 공기흐름에 대한 곡물저항은 주로 Shedd의 curve에 준하여 정해졌다. 그러나 실제의 경우 곡물수확 또는 건조시 기계적 원인에 의하여 미세립자(fine material)가 생성된다. 이에 본 연구에서 밀(red hard winter wheat)을 대상으로 송풍량, 함수율, 미세립자량이 정압강하(static pressure drop)에 미치는 영향을 규명하였고, 이러한 변수가 포함된 수학적 모델을 개발하였다. 독립변수는 0.051로부터 $0.203m^3/m^2.sec$에 이르는 7단계의 각각 다른 송풍량과 3단계의 함수율 (11, 13, 15%w.b), 4단계의 미세립자량(0, 2, 4, 8%)이고, 종속변수는 정압강하이다. 정압강하와 test bed에서의 송풍량은 micromanometer를 사용하여 측정하였다. 결과는 독립변수(송풍량, 함수율, 미세립자량)는 모두 정압강하에 significant하게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 규정된 범위내에서 함수율이 증가함에 따라 정압강하는 최고 45% 까지 감소되었고, 반면 미세립자량이 증가함에 따라 정압강하는 최고 195%까지 증가되었다. 수집된 data로서 다음과 같은 regression equation이 개발되었다($P=AV+BV^2+C(MO)V+D(FM)V$). 본 연구의 결과는 공기송풍시스팀에서 송풍량, 함수율, 미세립자량이 정압강하에 미치는 영향을 규명하였고, 에너지 절약적 송풍시스템을 설계하는 데 도움이 될 수 있을 것이다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.1
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• pp.38-44
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• 2013

To construct the system controlling the aeration volume for D wastewater treatment plant effectively, the fluctuation of aeration volume was analyzed with changes of factors of the influent. As a result, the range of aeration volume was wide to maintain the certain concentration of DO, and the key factor to decide the aeration volume was found to be the temperature, F/M ratio, the loading rate of $BOD_5$ and T-N of the influent. Among the factors, the temperature of the influent had the most decisive effect on the aeration volume. The result showed that $45.8m^3/h$ of the aeration volume was needed with an increase of $1^{\circ}C$ of the influent, and the effect of the season was considered. Since the temperature of the influent is affected by a change of season, same as F/M ratio, the loading rate of the influent and the concentration of MLSS, it seemed that the change of the temperature of the influent affects the aeration volume even more. Therefore, it is preferable to consider the loading rate of the influent and F/M ratio altogether, rather than considering only one factor when deciding aeration volume.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.42 no.4
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• pp.493-499
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• 2022

The standards pertaining to the quality of discharged water in sewage treatment plants are strengthening, and accordingly, facilities in sewage treatment plants are being upgraded. In addition, the discharge water quality of sewage treatment plants must be maintained at a high level, and efficient sewage treatment plant operations have thus emerged as a very important issue. For the efficient operation of sewage treatment plants, this study applied a basic blowing amount calculation method based on sewage facilities to evaluate the required oxygen amount and blowing amount according to inflow water quality by logicizing various influencing factors. As a result of calculating the amount of air blown by applying actual April water quality data from sewage treatment plant A to the blower demand calculation developed through this study, it was found that the average amount of air blown was reduced by about 12%. When the blower demand calculation developed here is applied to an actual sewage treatment plant, the amount of air blown can be controlled based on the inflow water quality. This can facilitate the realization of an autonomous control of sewage treatment plants, in contrast to the existing sewage treatment operation method that relies on operational experience of operator. In addition, it is expected that efficient sewage treatment plants can be operated by reducing blowing amounts and power costs, which will contribute to both energy and carbon savings.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.388-388
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• 2022

하수처리 공정 중 생물반응조에서는 미생물의 산화 반응을 통해 하수 내 각종 유기물들을 처리하고 있다. 블로워는 호기조를 유리산소상태로 만들어 미생물들의 유기물 제어, 질산화가 원활하게 이루어질 수 있도록 지원하는 역할을 담당하고 있다. 그러나 실제 하수처리장에서는 유기물을 원활하게 처리하기 위하여 과도하게 블로워를 가동하고 있어 경제적인 측면에서 문제를 겪고 있다. 블로워를 통해 수중에 산소를 부족하게 공급할 경우 활성슬러지의 침전성이 저해되어 방류수 수질이 저해되는 반면, 용존산소가 과도하게 공급되어도 유기물질의 처리 효율은 증대되지 않으며 잉여용존산소는 대기 중으로 방류된다. 이러한 이유로 국내 하수처리장에서는 강화된 방류수 수질 기준을 만족하기 하고자 유입수질에 관계없이 과도하게 송풍기를 운영하고 있다. 이러한 하수처리장의 운영 및 경제적인 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 하수처리장으로 유입되는 원수의 수질을 처리하는 데 실제로 미생물이 필요한 산소요구량 및 공기공급량을 산정하는 프로그램을 개발하였다. 이를 통해 실제 하수처리장에서 필요한 산소요구량, 공기공급량을 산출하여 효율적인 하수처리장 운영이 가능하다. 실제 하수처리장에서의 프로그램을 통한 송풍량 절감 효율을 분석하고자 한 달간의 A 하수처리장 수질 데이터를 기반으로 하수처리에 필요한 산소요구량 및 공기공급량을 산정하였다. 실험 결과 프로그램 적용시 약 평균적으로 10%의 송풍량을 절감이 가능하며, 연구 결과를 바탕으로 효율적이고 경제적인 송풍기 운영조건의 기준을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.30 no.4
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• pp.15-25
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• 2022

In this study, the efficiency of treatment of moisture and organic matter in food waste was analyzed according to the air blast volume and preheating using the bio-drying method. Te mount of air blast volume and preheating were determined by the evaluation of temperature and CO2 during food waste treatment using the bio-drying method. As a results, the increase in the air blast volume increased the moisture removal efficiency and removal rate, but, lowered the temperature inside the bio-drying by the decease in microbial activity. In order to maintain the activity of microorganisms, it was estimated that it was necessary to inject an appropriate air blast rate according th the properties of the food waste. In this study, the injection of air blast volume at 15L/min was optimal. It was evaluated that the organic matter and water removal rates according to the presence or absence of air preheating, the organic matter removal rate and water removal rate increased by 3-5% when air preheating was not performed. Also, there was no internal aggregation caused by the generation of condensate inside the bio-drying. Therefore, for effective bio-drying of food waste, it is necessary to maintain an appropriate air blast volume to maintain microbial activity, and it is considered that injection through preheating of air is required.

• Solar Energy
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• v.11 no.3
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• pp.21-30
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• 1991

In-bin grain drying experiments were performed to investigate the drying characteristics between natural air and solar heated-air drying system of rough rice. A computer simulation model for solar drying system of rough rice resulted in a good agreement between the experimental and predicted moisture content. In order to save the electric energy consumption of fan, airflow rates control system using inverter was developed and resulted in the effect of energy saving.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2002.02a
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• pp.383-388
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• 2002

본 연구에서 구성한 바이오필터 시스템은 암모니아 가스를 대상으로 여러 조건에서 성능을 구명하였으며, 필터 설계시 중요 인자인 송풍량, 온도, 함수율, 압력강하, 체류시간들간의 관계를 구명하였다. 필터 내부의 온도 변화는 체류시간 및 압력손실에 거의 영향을 주지 않았으며, 함수율의 변화가 체류시간과 압력손실에 미치는 영향은 함수율 값이 증가할수록 체류시간은 감소했으며 반대로 압력손실은 증가하는 결과를 보였다. 이는 필터 내부의 공극률 변화로 생긴 결과라 판단된다. 송풍량은 바이오필터 효율에 절대적으로 영향을 미치며 송풍량이 증가할수록 체류시간은 감소하며 초기 제거율도 떨어진다. 미생물의 투입 여부에 따른 제거율은 미생물 접종을 하지 않은 경우 초기 흡착에 의한 영향으로 제거율이 높다가 시간이 지남에 따라 차츰 낮아져 90% 이하로 떨어지는 경향을 보였고, 균주를 접종한 경우에 있어서는 시운전 기간 동안 거의 100% 가까운 제거 성능을 보였다. 본 연구는 실험실에서 암모니아 가스만을 대상을 하여 실험하였다. 따라서 실제 축사에서 발생하는 다양한 성분의 악취와 농도에 대한 성능 검증과 개선에 대한 연구가 보다 장기간에 걸쳐 이루어져야 할 것이다. 또한 소요되는 에너지와 운전비용의 절감 등의 유지관리, 바이오필터와 타 방식과의 조합, 그리고 다양한 전처리 방식의 개발 등 여러 측면에서 바이오필터 성능 개선에 대한 연구가 병행되어야 할 것으로 판단된다.