• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.5
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• pp.581-586
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• 2014

Main objects for wastewater treatment operation are to maintain effluent water quality and minimize operation cost. However, the optimal operation is difficult because of the change of influent flow rate and concentrations, the nonlinear dynamics of microbiology growth rate and other environmental factors. Therefore, many wastewater treatment plants are operated for much more redundant oxygen or chemical dosing than the necessary. In this study, the optimal control scheme for dissolved oxygen (DO) is suggested to prevent over-aeration and the reduction of the electric cost in plant operation while maintaining the dissolved oxygen (DO) concentration for the metabolism of microorganisms in oxic reactor. The oxygen uptake rate (OUR) is real-time measured for the identification of influent characterization and the identification of microorganisms' oxygen requirement in oxic reactor. Optimal DO set-point needed for the micro-organism is suggested based on real-time measurement of oxygen uptake of micro-organism and the control of air blower. Therefore, both stable effluent quality and minimization of electric cost are satisfied with a suggested optimal set-point decision system by providing the necessary oxygen supply requirement to the micro-organisms coping with the variations of influent loading.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.976-980
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• 2005

자연하천과 같은 사행수로에서 발생하는 이차류는 흐름 분포를 왜곡시킴으로써, 유사이동, 하상과 제방침식, 하천의 지형변형 등에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 이차류는 주 흐름방향에 수직으로 발생하기 때문에 자연하천에 유입된 오염물의 횡방향 혼합에도 지대한 역할을 한다. 따라서, 본 연구에서는 사행수로에서 이차류의 특성을 정량적으로 분석하고자 중심각이 $120^{\circ}$인 두 개의 만곡부로 이루어진 사행수로에서 실험을 수행하였다. 실험수로는 직사각형 단면과 자연형 단면 두 가지 형태로 제작하였으며, 자연형 단면 하상은 베타함수를 이용하여 제작하였다. 이차류의 정확한 측정을 위해 3차원 유속측정 장치인 micro-ADV를 이용하였다. 실험조건으로는 직사각형 단면과 자연형 단면에서 평균수심과 유량을 달리하여 실험을 총 12회 수행하였다. 실험결과, 직사각형 단면수로에서의 주 흐름의 최대유속선은 수로의 가장 짧은 경로를 따라 발생하였는데, 이는 Shiono와 Muto (1998)의 결과와 일치한다. 자연형 단면 수로에서의 주 흐름은 직사각형 단면 수로에서의 주 흐름 거동과 비슷한 양상을 보였다. 이것은 실제 자연하천 만곡부에서의 주흐름 거동(최대유속선이 최심선을 따라 발생)과는 상이한 결과였다. 그 첫째 원인은 실험수로의 조도가 일반적인 실제하천의 조도를 상사법칙에 맞게 계산한 값보다 작았기 때문이다. 그리고 두 번째 원인은 실험수로의 하폭대 수심비율은 실제하천의 하폭대 수심비율보다 컸기 때문인 것으로 사료된다. 이차류의 정량적인 분석을 위해 각 측정지점별로 횡방향, 수심방향 유속을 그려본 결과, 직사각형 단면에서는 하나의 셀이 존재하는 반면에 자연형 단면에서는 셀이 두개 존재함을 알 수 있었다. 이는 자연하천에서도 발견되는 현상이다. 실제 자연하천에서는 주 셀이 바깥제방 셀보다 큰 형태를 보이지만, 실험수의에서의 셀의 형태는 주 셀보다 바깥제방 셀이 더 크게 발생하는 것으로 밝혀졌다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 조도가 작음으로 인한 것으로 판단된다. 이차류 강도를 계산한 결과, 직사각형 단면 수로의 최대값은 두 번째 만곡 유입부지점(U2)에서 가장 크게 나타났으며. 자연형 단면 수로에서 최대값은 두 번째 만곡을 조금 지난 (U4)지점에서 가장 크게 나타났다. 자연형 단면에서는 하폭 대 수심비가 커질수록 이차류강도가 크게 나왔으나, 직사각형 단면에서는 반대로 나왔다. 그리고, 자연형 단면의 이차류 강도는 직사각형 단면보다 크게 나타났다. 특히, 직사각형 단면의 이차류강도는 첫 번째 만곡부분보다 두 번째 만곡부분이 더 크게 나타나는 현상만 보였지만, 자연형 단면의 이차류 강도는 앞서 언급한 특징 외에 만곡부에서 증가하고, 직선부에서 감소하는 주기적인 형태를 보였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.15 no.1 s.45
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• pp.52-59
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• 2006

This paper examined the conversion of methane to hydrogen and other higher hydrocarbons using dielectric barrier discharge with AC pulse power. Two metal electrodes of a coaxial-type plasma reactor were separated by gas gap and an alumina tube. The inner electrode was located inside the alumina tube. The alumina tube was located inside the stainless steel tube, which was used as the outer electrode. Effect of feed gas composition (methane, oxygen, argon, water and helium), flow rate, applied frequency, input volt-age on methane conversion and product distribution were studied. The major products of plasma chemical reactions were ethylene, ethane, propane, buthane, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. The increment of applied voltage and the usage of inert gas as the background (helium and argon) enhanced the selectivity of hydrocarbons and methane conversion. The addition of water in the feed stream enhanced the conversion of methane and yield of hydrogen. Higher voltage leads to higher yield of $C_2H_6,\;C_3H_8,\;C_4H_{10}$ and yield or $C_2H_2\;and\;C_2H_4$ appeared highly in lower voltage.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.9
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• pp.911-916
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• 2005

In this study, variations of water quality, sediment size and contaminant substances are analyzed at upstream and downstream in sewer systems in order to evaluate the characteristics of wastewater transformation by physico-chemical and biological reactions. The differences of DOC concentration between up and down stream showed the range of $-5.8{\sim}18.6$ from the result of continuous measurement at up and down stream. About 8.4% of DOC concentration was reduced and reduction rate was 2.3 mg/L/km. SS reduction rate was measured by 5.5 mg/L/km, 0.22 mg/L/min from upstream to downstream, which was twice than DOC reduction rate. When pollution load reduction was evaluated considering infiltration/inflow effect, DOC load was eliminated from 1,230 ka/d to 1,167 kg/d by physi-chemical and biological reaction in a sewer and 7.8% of the SS in upstream station was reduced under dry weather condition. The results showed that the characteristics of transformation process of wastewater in sewer should be considered for design and operation of wastewater treatment plant.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.642-642
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• 2012

최근에 들어 지구온난화에 따른 기후변화의 영향으로 국지성 집중호우와 돌발성 호우가 한반도 뿐 아니라 전 세계적으로도 많이 나타나고 있고, 그로 인한 이상홍수의 발생이 우리나라의 인명 및 재산피해를 날로 증가시키고 있는 추세이다. 그러나 현재 국내의 홍수방어시스템은 정확도 및 선행시간 확보 등의 측면에서 국민들의 요구수준까지는 그 역할을 수행하지 못하고 있는 실정이다. 또한 최근 4대강 살리기 사업을 통해 수행된 보 설치 및 하도 준설로 인해 하천환경의 변화가 크게 발생하여, 보다 정확하고 신속한 홍수위 예측기법이 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라 현재 4대강 홍수통제소에서는 정확한 홍수위예측을 위해 4대강 본류 및 주요 지류에 대해 수리모형을 구축하고 있고, 기존의 저류함수모형에 의한 강우-유출 해석기법을 적용하여 주요 지류에 대한 유입량을 산정하기 위한 모형을 구축중에 있다. 국내 홍수방어 시스템에 현재까지 사용되어 오고 있는 저류함수모형 및 수위-유량 관계식을 이용한 방법은 물리적 기반의 홍수예측모형으로 유역의 지형학적 인자와 그에 따른 여러 변수를 포함하기 때문에 하천환경의 변화로 인해 각각의 추적과정에서 오차들이 발생하여 해석결과에 영향을 미치는 단점이 있다. 이에 반해 데이터 기반 모형은 강우-유출 모형에서 사용되는 많은 수문학적 자료 및 매개변수들의 사용 없이 오직 수위 및 강우측정 자료만을 이용하여 홍수를 예측하는 모형이다. 본 연구에서는 낙동강 유역에 대해 보다 정확한 홍수위 예측을 위해 현재 낙동강홍수통제소에서 구축중인 낙동강 본류의 수리모형의 주요 지류의 유입량 산정을 위해 기존의 물리적 기반 모형이 아닌 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 모형을 이용한 data 기반 모형을 적용해 기존 물리적 기반 모형과 비교 분석 하고자 하였다. 낙동강의 주요지류인 감천, 금호강, 남강, 내성천, 밀양강, 반변천, 위천, 황강을 적용유역으로 선정하여 유역별로 티센망을 구축하였고, 각 지류별로 수위관측소를 선정하여 최근 10년동안 낙동강유역의 홍수예 경보가 발령되었거나 많은 비가 온 사상을 선정해 모형을 검증하였다. 모형은 실시간 수위측정 자료와 강우자료 및 해당유역 댐의 방류량 자료를 이용해 유역별 최적 입력자료 조합을 선정하여 간단하게 구축할 수 있었다. 또한 10분 단위 및 30분 단위의 입출력 자료로 모형을 구축하여 비교하였다. 이번 연구에서 수행한 낙동강유역에서의 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 모형을 이용한 홍수예측기법을 통해 몇가지 data만으로 유역의 주요지점에 대한 홍수위와 홍수량을 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다. 모의 결과는 실측치와 비교해 정확도 면에서 우수함을 보여 주었으나 예측시간이 길어질수록 실측치의 경향을 벗어나는 결과를 보였다. 그러나 실시간 홍수예 경보에 있어서는 만족할만한 선행시간을 확보할 수 있었다. 구축된 Data 기반 모형이 물리적 기반 모형과 더불어 낙동강 홍수예 경보를 위한 모형으로 사용될 수 있다면 보다 효율적인 예 경보 체계 구축에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• Clean Technology
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• v.19 no.2
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• pp.156-164
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• 2013

In this study, we analyzed the operational characteristics of a 0.25 MW methanation pilot plant. Isothermal reactor controled the heat released from methanation reaction by saturated water in shell side. Methanation process consisting of isothermal reactor and adiabatic reactor had advantages with no recycle compressor and more less reactors compared with methanation process with only adiabatic reactors. In case that $H_2$/CO ratio of syngas was under 3, carbon deposition occurred on catalyst in tube side of isothermal reactor and the pressure of reactors increased. In case that $H_2$/CO ratio was maintained around 3, no carbon deposition on catalyst in tube side of isothermal reactor was found by monitoring the differential pressure of reactors and by measuring the differential pressure of several of tubes filled with catalyst before and after operating. It was shown that CO conversion and $CH_4$selectivity were over 99, 97%, respectively, and the maximum $CH_4$productivity was $695ml/h{\cdot}g-cat$.

• Journal of Convergence for Information Technology
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• v.10 no.7
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• pp.153-159
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• 2020

In order to find out the condition of flow in sewer pipes, this study investigated the characteristics of tractive force of sewage flow estimated using actual measured values of water level, velocity, and flowrate in sewers located at uppermost portion in a treatment area during dry weather periods. When the scene of sewage flow was taken by CCTV after cohesive and non-cohesive solids (tofu and sand) were put on the sewer invert, it was found that the solids could be flushed without significant interruption. In sewer with slope of 0.00319, the frequency exceeding the minimum tractive force of sewage during a weekday was zero, while it was 10 per day with slope of 0.00603. During the week of the field observation, the event to exceed the minimum tractive force occurred once, suggesting that sewer odor would potentially increase. Maximum tractive force in sewer with steep slope was 2.9-3.1 N/㎡, but with gentle slope it decreased to 1.6-1.7N/㎡. It was also observed that the interval of time maintained below the criterion of minimum tractive force increased, during weekends compared to weekdays and for the sewage including non-cohesive particles which could enter combined sewers during a storm period. This study found that the sewer sediments formed by direct feces input into sewers, through sewer pipes which were designed meeting the standard sewer design criteria, could be flushed without staying as deposited solids state for a long time.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.6
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• pp.656-662
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• 2007

Fuel reformer using plasma and shift reactor for CO oxidation were designed and manufactured as $H_2$ supply device to operate a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). $H_2$ selectivity was increased by non-thermal plasma reformer using GlidArc discharge with Ni catalyst simultaneously. Shift reactor was consisted of steam generator, low temperature shifter, high temperature shifter and preferential oxidation reactor. Parametric screening studies of fuel reformer were conducted, in which there were the variations of the catalyst temperature, gas component ratio, total gas ratio and input power. and parametric screening studies of shift reactor were conducted, in which there were the variations of the air flow rate, stema flow rate and temperature. When the $O_2/C$ ratio was 0.64, total gas flow rate was 14.2 l/min, catalytic reactor temperature was $672^{\circ}C$ and input power 1.1 kJ/L, the production of $H_2$ was maximized 41.1%. And $CH_4$ conversion rate, $H_2$ yield and reformer energy density were 88.7%, 54% and 35.2% respectively. When the $O_2/C$ ratio was 0.3 in the PrOx reactor, steam flow ratio was 2.8 in the HTS, and temperature were 475, 314, 260, $235^{\circ}C$ in the HTS, LTS, PrOx, the conversion of CO was optimized conditions of shift reactor using simulated reformate gas. Preheat time of the reactor using plasma was 30 min, component of reformed gas from shift reactor were $H_2$ 38%, CO<10 ppm, $N_2$ 36%, $CO_2$ 21% and $CH_4$ 4%.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.6
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• pp.980-987
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• 2012

Nonpoint source pollution causes leaks and overtopping, depending on the state of the sewer network as well as aggravates the pollution load of the aqueous water system as it is introduced into the sewer by wash-off. According, the need for efficient sewer monitoring system which can manage the sewage flowrate, water quality, inflow/infiltration and overflow has increased for sewer maintenance and the prevention of environmental pollution. However, the sewer monitoring is not easy since the sewer network is built in underground with the complex nature of its structure and connections. Sewer decontamination mechanism as well as pipe network monitoring and fault diagnosis of water network system on system analysis proposed in this study. First, the pollution removal pattern and behavior of contaminants in the sewer pipe network is analyzed by using sewer process simulation program, stormwater & wastewater management model for expert (XP-SWMM). Second, the sewer network fault diagnosis was performed using the multivariate statistical monitoring to monitor water quality in the sewer and detect the sewer leakage and burst. Sewer decontamination mechanism analysis with static and dynamic state system results showed that loads of total nitrogen (TN) and total phosphorous (TP) during rainfall are greatly increased than non-rainfall, which will aggravate the pollution load of the water system. Accordingly, the sewer outflow in pipe network is analyzed due to the increased flow and inflow of pollutant concentration caused by rainfall. The proposed sewer network monitoring and fault diagnosis technique can be used effectively for the nonpoint source pollution management of the urban watershed as well as continuous monitoring system.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2011.03a
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• pp.110-110
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• 2011

염색공업 폐수는 그 성분이 일반적으로 매우 복잡하며, 작업공정의 가동 사항에 따라 수질 변동이 큰것이 특징으로, 각 공정에서 배출되는 염료, 보조화학물질, PVA(Polyvinyl alchol), 전분, wax 등이 포함되어 있으며 pH가 높고, 색도로 인해 하천에 방류될 경우 확산성이 높아 미생물에 의한 자정작용을 방해하여 하천의 수중생태계를 파괴할 우려가 있다. 이러한 염색산업에서 발생하는 폐수는 일반적으로 응집침전, 부상분리법 등의 전처리한 후 활성오니공정으로 처리하는 방법이 널리 이용되고 있으나, 이들 처리공정으로는 폐수 속에 포함되어 있는 다양한화학적 구조의 색소성분 및 유해물질을 완벽하게 제거하는 것이 어려운 실정이다. 유기물 함량이 높은 염색폐수를 처리하기 위해 제안된 기술로는 산소활성슬러지법, 유동상 및 고정상 생물막법, 포괄고정화법 등이 있다. 이러한 기술들중 기존의 처리공정을 증축없이도 처리효율을 높일 수 있는 방법으로 담체를 이용한 부유메디아 생물막공정(Moving-Bed BioReactor, MBBR)이 있다. 이공정은 미생물이 부착, 성장할 수 있는 공극율과 비표면적이 큰 담체를 이용하므로 반응조내의 부유 미생물 뿐만 아니라 담체에 고농도로 부착된 부착 미생물에 의해서도 유기물을 제거하기 때문에 다른 공정들에 비해 처리효율이 뛰어나고 기존의 활성슬러지 공정에 비해 갑작스러운 부하변동 및 유독성 폐수유입에 대해서도 안정적으로 운전이 가능한 장점이 있다. 본연구에서는 부유메디아 생물반응기(Moving-Bed BioReactor, MBBR)을 이용하여 염색폐수내 $COD_{Mn}$, 색도 및 난분해성 물질인 PVA 저감에 대한 Lab-scale test 수행하였다. 실험에 사용된 염색폐수의 수질은 평균 pH 13, $COD_{Mn}$ 900 mg/L, SS 135 mg/L, 색도 1,134 [C.U.], PVA 593 mg/L였으며, 2L의 반응기를 사용하여 회분식 실험을 수행였다. 본 실험에서는 호기성 미생물에 의한 염색폐수의 생분해가 유지되는데 필요한 최적의 용존산소 농도와 이에 필요한 공기 폭기량을 결정하기 위하여 i) DO uptake rate측정과 ii) 담체의 충진율, iii) COD/N ratio, iv) Air 유량, v) 담체내 흡착제의 종류, vi) $Ca^{2+}$ 첨가가 염색폐수의 생분해에 미치는 영향을 살펴보았다. 운전시간을 7일로 하여 COD, 색도, PVA 등을 측정한 결과 담체를 첨가한 경우가 담체를 첨가하지 않은 경우 보다 제거효율이 뛰어났다. 특히 충진율 30%(C/N 3)의 경우에서 COD, 색도, PVA의 제거율이 각각 평균 65%, 70%, 60%로 가장 높은 제거효율을 나타내었다.