• 유기물자원화
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• 제14권1호
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• pp.151-159
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• 2006

런던협약의 영향으로 슬러지 처리의 중요성이 대두되고 있는 실정이므로 본 연구는 슬러지 처리에 대한 개선방안의 제시를 목적으로 유기성 폐수 및 하수처리장 슬러지를 대상으로 JAR test 및 교반장치를 부착한 침강 column을 이용하여 응집효율이 침강특성에 미치는 영향에 대한 실험을 실시하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다. 최적의 침강효율을 얻기 위한 최소의 응집제 투여농도는 200mg/L의 경우로 나타났으며. 200mg/L 이상으로 PAC가 투여될 경우 각각의 임계슬러지 영역의 크기에서는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 200mg/L로 투여되었을 때의 Clarification Rate(CR)은 임계슬러지 침강높이 비율이 0.4로 나타났으므로 CR = (Ho-Ht) / Ho = 1-0.4=0.6 로 산정되었다. MLSS농도가 높아질수록 슬러지 계면 침강속도는 감소하였으나 MLSS농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하면 오히려 침강속도는 증가하는 것으로 나타났다. 이는 슬러지 농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하게 되면 압밀침전영역으로 전이되어 상호작용에 의한 응집에 영향을 미치게 됨으로써 오히려 floc 형성에 긍정적인 영향을 미치기 때문이다. 슬러지 응집계면의 침강속도는 유기폐수 활성슬러지의 평균 침강속도 $4.25{\times}10^{-3}/min$보다 하수처리장 슬러지의 평균 침강속도가 $28.66{\times}10^{-3}/min$로 6.7배 높은 것으로 나타났다. 유기성 폐수 활성슬러지는 PAC의 투여량이 200mg/l 이하일 때는 침강속도 증가율보다 CR의 증가율이 더 컸으나 200mg/l 이상일 때는 CR의 증가율보다 침강속도 증가율이 더 커졌음을 알 수 있었다. 그러나 하수슬러지의 경우는 PAC 투여량이 증가함에 따라 CR의 변화율에는 차이가 적었으나 침강속도는 200m/l 이상일 때 차이가 급격히 증가하였다. 따라서 응집제 투여효과는 상등수의 SS제거율 효과보다는 MLSS의 침강속도에 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권1호
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• pp.60-68
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• 2015

폐활성슬러지의 감량화 및 혐기성소화 효율 향상을 위한 가용화 기술로 microwave (MW)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. MW에 의한 가용화는 유전가열에 의해 가열적, 비가열적 효과 및 이온성 전도를 유도하여 매우 짧은 시간에 반응이 일어나므로 폐활성슬러지의 가용화에 효과적으로 적용될 수 있다. 본 연구에서는 폐활성슬러지 가용화에 대해 전도 가열대비 MW의 우수성을 평가하였고, 고출력 조건에서 수행된 기존 연구들과 달리 저출력 조건에서 MW의 효율 향상을 위해 강산인 $H_2SO_4$ 및 이온성 물질인 $CaCl_2$, NaCl을 촉매로 이용하였다. 전도 가열 대비 MW를 이용한 폐활성슬러지의 가용화 효율은 $50^{\circ}C$ 조건에서 6.2배, $100^{\circ}C$ 조건에서 1.4배 높게 나타났으며, 본 연구의 MW 저출력 조건에서 최대 COD 가용화율은 10.0%로 나타났다. 동일한 MW 출력 및 반응시간 조건에서 촉매물질인 $H_2SO_4$ 및 NaCl의 첨가를 통해 폐활성슬러지의 COD 가용화율이 18.1%, 12.7%로 증가하였으며, $CaCl_2$를 첨가하였을 경우에는 COD 가용화율이 10.7%로 MW의 효율에 향상에 효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 가용화 효율을 향상시킬 것으로 예상된 $Ca^{2+}$가 슬러지 가용화에 따라 발생하는 ${PO_4}^{3-}$와 반응하여 침전물 형성에 소모되었기 때문으로 판단된다. 본 연구에서 MW 효율 향상을 위한 가장 적합한 촉매물질은 $H_2SO_4$인 것으로 나타났으며, 0.2 M의 $H_2SO_4$를 첨가한 MW 조건이 폐활성슬러지의 가용화에 가장 효과적인 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제3권2호
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• pp.74-86
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• 1997

최근 청정기술의 필요성이 증가하면서 막분리 공정에 의한 산업폐수 처리기술에 대한 관심이 높아가고 있다. 이 연구는 중화법과 water-splitting electrodialysis (WSED)를 이용하여 금속을 포함하고 있는 폐수에서 유용한 물질을 회수하고 무방류계를 실현하기 위한 것이다. 본 연구에서는 산폐수와 혼합폐수 처리의 공정 설계를 위한 공정의 흐름를 확립하였고, 이 공정에 따른 물질수지를 계산하였다. 또한 주요 단위공정인 침전조와 산회수공정의 운전인자에 대한 실험을 수행하였다. 침전공정에서는 KOH와 NaOH를 중화제로 이용하여 pH에 따른 침전효율과 슬러지양을 비교하였으며 산회수 공정에서는 KCl과 NaCl을 합성원료로 이용하여 WSED의 막구조에 따른 회수효율을 조사하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권2호
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• pp.191-195
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• 1999

유입폐수의 $BOD_5$가 1차연못에서 88%가 제거되고 있어 Pit의 $BOD_5$ 제거효율이 60%에 달할 것으로 예측된다. 메탄발효 Pit의 환경조건으로 용존산소가 없고, 혐기성 및 중성 pH가 유지되어야 하며, 충분한 체류시간이 확보되어야 하고, 온도변화가 적어야 한다. 분석결과 실험 메탄발효 Pit는 이런 조건들을 만족시키고 있어 Pit설계가 적절함을 알 수 있다. 실험결과 메탄발효 Pit의 설계인자로 폐수체류 기간이 2day, 월류유속은 $1.5m^3m^{-2}day^{-1}$가 적합하며, Pit바닥의 수심은 슬러지층의 온도와 밀접한 관계가 있어 3-3.5m 정도가 적합한 것으로 사료된다. Pit 바닥의 슬러지층 온도가 $16^{\circ}C$ 이상으로 유지되어야 메탈발효가 원활히 일어난다. 우리나라 중부지방과 기후조건이 유사한 지역에 위치한 연못시스템 연구에 의하면, 연못바닥의 온도가 메탄박테리아 활동이 거의 정지하는 $14^{\circ}C$ 이하로 내려가는 기간이 약 7개월이 된다. 온대권의 연못시스템은 연간 슬러지 침전량이 분해량보다 많아 어느 정도 슬러지가 쌓이게 된다. 따라서 여분의 30㎝ 수심을 두어 10-20년에 한번 슬러지를 제거하도록 설계한다. 실험 연못시스템이 설치된 장소는 중부지방보다 평균기온이 약 $3-4^{\circ}C$ 높은 지역으로 연못바닥 지하 1.5m에 위치한 Pit의 수온이 14℃이하가 되는 기간이 Fig.5에서 약 6개월이 된다. 실험 메탄발효 Pit는 좁은 면적의 연못에 설치하기 위해 콘크리트구조로 만들었으나, 1차연못의 규모가 크면 토공만으로 Pit설치가 가능하며 비용이 적게 든다. Pit에서 발생한 가스가 연못상층으로 이용하면서 $CO_2$가 해리되어 정제된 메탄을 회수할 수 있다. 메탄발생이 왕성한 기간에 연못상층에서 포집한 가스는 거의 메탄으로만 구성되어 있어 축산폐수를 처리하면서 메탄가스를 회수하여 연료로 사용하는 것이 가능하다. 메탄발효 Pit가 생태적으로 적응하면 초기보다 처리효율이 증가할 것으로 기대되어 지속적인 실험을 수행할 예정이다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권2호
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• pp.161-167
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• 2008

본 연구에서는 새로운 여과-투과(filtration-permeation) 실험 방법을 사용하여 여과실험에 영향을 미치는 인자 중 침전에 대한 영향을 입자현탁액과 플럭현탁액에 대해 각각 수행하였다. 그 결과 여과실험으로는 정확한 평균 비저항값을 예측할 수 없었으나, 투과실험으로 정확한 평균 비저항값을 측정할 수 있었다. 투과기간을 연장하였을 때 입자현탁액에서 형성된 케이크에서는 투과속도에 별다른 영향이 없었으나 플럭현탁액의 경우는 응집제의 쓸려나감 현상을 보였다. 또한 여과-투과 실험을 사용하여 투과시에 단계적으로 압력을 증가시킴으로써 단 한번의 실험에 의해 케이크의 압축성이 측정되어 질 수 있음을 보였으며, 이 방법을 응용하여 평균 비저항값이 큰 활성슬러지의 긴 여과시간을 짧게 줄여 측정하는 새로운 방법을 제안하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.51-52
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• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2007년도 춘계학술대회 학술발표 논문집 제17권 제1호
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• pp.320-323
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• 2007

웹 서비스와 같은 분산된 환경에서, 특정 서비스를 수행하기 위해서는 원격의 컴퓨터나 사이트상에서 다중 에이전트들의 협업을 통해 이루어진다. 이때 서비스는 여러 에이전트들의 복잡한 행위들에 의해 구성된다. 또한 지능적인 서비스를 위해서는 에이전트들의 상태정보, 목적정보, 그리고 계획정보 등을 이용한다. 특히 계획정보는 에이전트들이 일련의 행위들로 구성된다. 하지만 계획수립을 위한, 기존 연구들 대부분은 정적으로 기술된 서비스 명세와 초기상태 정보를 이용하여 특정 목표를 만족시키는 단일 계획 생성 방법을 연구해왔다. 따라서 계획수립이 실행 도중에 기대하지 않은 네트워크 장애나 방해 등으로 서비스 수행을 실패하는 경우, 그 계획은 무효가 되고 다시 계획을 생성 해야만 한다. 그러나 다시 계획을 생성하기 위해서는 많은 시간을 소비하게 될 뿐만 아니라 태스크 중복이 불가피하므로 매우 비효율적이다. 이 논문에서는 강건한 계획수립과 그 계획을 실행하기 위한 효과적인 방법을 제안한다. 즉, 계획수립의 재생성을 피하기 위한 방법으로 단일 계획수립 대신에 실행 가능한 다중 계획들로 표현된 강건한 계획을 생성하는 것이다. 강건한 계획의 행위들이 실행되는 동안, 각 단계마다 실행 가능한 행위를 선택한 후, 그 행위를 실행한다. 그러나 선택된 행위가 실행결과를 낼 수 없을 경우, 대체 가능한 서브 계획 경로를 선택하여 실행한다. 강건한 계획을 표현하기 위해 페트리 넷 기반의 방법을 제안한다. 강건한 계획 생성 방법에서는 이용 가능한 모든 계획들을 입력으로 사용한다. 그 계획수립 방법은 HTN 계획수립기로 잘 알려진 JSHOP2 계획수립기내에 구현하였다. 계획 실행 방법으로는 주어진 강건한 계획에 대하여 행위들이 직접 실행하수 있도록 한다.며 용량에 의존하는 양상을 보였다. $H_2O_2$에 의해 유발(誘發)된 DNA의 손상은 catalase와 deferoxamine에 의해 억제되었지만 DPPD는 억제시키지 못했다. 배기음(排氣飮)은 $H_2O_2$에 의해 유발(誘發)된 ATP의 소실을 회복시켰다. 이러한 실험결과 $H_2O_2$에 의해 유발(誘發)된 세포(細胞)의 손상(損傷)은 지질(脂質)의 과산화(過酸化)와는 다른 독립적인 기전에 의해 일어남을 나타낸다. 결론 : 이러한 결과들로 볼 때 Caco-2 세포(細胞)에서 배기음(排氣飮)이 항산화작용(亢酸化作用)보다는 다른 기전을 통하여 Caco-2 세포안에서 산화제(酸化劑)에 의해 유발(誘發)된 세포(細胞)의 사망(死亡)와 DNA의 손상(損傷)을 방지할 수 있다는 것을 가리킨다. 따라서 본 연구(硏究)는 배기음(排氣飮)이 반응성산소기(反應性酸素基)에 의해 매개된 인체(人體) 위장관질환(胃腸管疾患)의 치료(治療)에 사용할 수 있을 가능성(可能性)이 있음을 제시하고 있다.에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.enin과 Rhaponticin의 작용(作用)에 의(依)한 것이며, 이는 한의학(韓醫學) 방제(方劑) 원리(原理)인 군신좌사(君臣佐使) 이론(理論)에서 군약(君藥)이 주증(主症)에 주(主)로 작용(作用)하는 약물(藥物)이라는 것을 밝혀주는

• 멤브레인
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• 제13권2호
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• pp.65-72
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• 2003

본 연구는 액상유기성 슬러지로부터 용존 유기물을 회수하기 위한 막결합형 발효 시스템의 여과특성의 검토에 초점을 두었다. $0.1 {\mu}m{\sim}5 {\mu}m$ 범위에서 6종류의 막공경을 대상으로 한 슬러지 발효액의 정밀여과 특성으로 막공경이 작을수록 전체저항이 큰 값을 나타내었고 케？층의 형성에 의한 저항이 전체저항의 68~88%를 차지하여 막투과유속의 저하는 주로 입자간의 물리화학적 상호작용에 의한 막표면에의 강한 입자침전에 기인함을 알 수 있었다. 발효액의 고형물 농도가 증가함에 따라 막투과유속은 감소하였으나 일정이상의 고형물 농도에서는 비례관계를 보이지 않았다. 막면유속이 증가할수록 그리고 5.0~6.0의 pH범위에서 높은 막투과유속이 얻어졌고 에너지 효율측면에서는 가능한 낮은 압력에서 여과하는 것이 유리한 것으로 나타났다. $0.1{\mu}m$과 $0.2{\mu}m$의 막공경에서는 100%의 미생물 제거율을 보였다 액상 유기성 슬러지로부터 용존 유기물을 효율적으로 회수하기 위한 최적 막공경은 제안된 기준의 관점에서 볼 때 $1{\mu}m$ 정도라 판단되어진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1677-1680
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• 2006

하수처리장의 침전지 구조물은 고형물(SS) 및 현탁물을 침전, 제거하여 하수의 정화를 도모하는 시설로 초기 유입 하수의 생물학적 처리로 인해 발생되는 슬러지와 처리수를 분리함에 그 목적을 두고 있다. 침전지 구조물은 장소의 제약 및 침전지의 효율성 측면에서 많은 공법이 제안되고 있으며, 그중 이층 침전지의 경우 구조물의 시공비용 절감 및 공간 활용측면에서 단층 침전지에 비해 우수성을 인정받고 있다. 하지만 상 하 층에 위치하고 있는 침전지 유입부의 위치적 특성으로 인해 균등한 유량의 분배가 이루어지지 않고 유량이 한곳에 집중되는 현상으로 보일 수 있다. 본 연구에서는 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 이층 침전지의 유량분배 최적화를 위한 설계인자를 도출 하였다. 특히 상 하층에 위치하고 있는 유입부의 위치적인 특성을 고려하여 유입부의 직경을 상층 $500mm{\sim}600mm$, 하층 $500mm{\sim}700mm$으로 변화시키며 수치모의를 수행하였으며, 유입량의 분배효과를 확인하기 위해 각 동일한 위치에서 유입량을 산정하였다. 각 케이스별 분배효과를 분석한 결과 상 하층의 유입부 직경을 상층 600mm 와 하층 700mm를 적용했을 경우 유입량의 표준편차가 가장 작게 발생하며, 침전지 내부의 흐름이 원활하게 이루어지는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 상용 CFD모형인 FLOW-3D를 계획 중인 H하수처리장의 이층 침전지 설계에 적용하였으며 유입부 직경에 따른 분배효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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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.