• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
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• pp.115-116
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• 2010

광역상수도의 경우 수자원공사 및 지방상수도 사업자들에 의해 전문적으로 수질을 관리하고 음용수를 보급하고 있으나 소규모 수도시설의 경우 전문능력을 갖춘 관리자가 아닌 마을의 대표자가 맡아 관리함에 따라 안정성 및 유지관리의 어려움이 자주 제기되고 있다.[1] 또한 소규모 수도시설의 경우 취수원으로 지하수나 계곡수를 이용하여 여과나 염소소독을 거쳐 음용수로 이용함에 따라 중금속 및 무기이온 등 각종 오염물질이 효과적으로 제거되지 않아 이를 사용하는 주민들이 불편함을 겪고 있는 실정이다. 환경부의 법정 수질 검사에 따르면 부적합 판정을 받은 곳의 대부분은 마을상수도와 소규모 급수시설인 것으로 나타났으며 초과 항목으로는 무기이온 중 특히 불소와 질산성질소 인 것으로 나타났다.[2] 이러한 문제점을 해결하고자 기존의 고도 정수처리 시설인 막여과, 오존처리, 활성탄 흡착 공정 등을[3-5] 적용하고 있으나 소규모 수도시설에 적용하기에는 유지관리, 규모, 경제적 측면 등 여러 한계점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 전기응집기술을 이용하여 음용수 수질기준을 초과하는 무기이온 중 불소와 질산성 질소를 제거하고자 하였다. 전기응집기술은 제거효율이 높고, 운전이 용이하며 부가적인 화학약품의 첨가가 불필요하다.[6,7] 또한 기존의 고도정수처리 기술에 비해 전기응집 공정은 처리효율과 경제적인 측면 모두를 만족시키고 있어 소규모 수도시설의 불소와 질산성질소를 효과적으로 제거할 수 있는 방안으로 판단된다. 본 연구에 사용된 실험장치는 직류전원공급장치 (DC power supply), 반응조, 전극으로 구성되어 있다. 직류전원공급장치는 최대전압 30 Volt, 최대 전류 30 Amper 까지 조절 가능하였으며 반응조의 크기는 14.5cm(w) ${\times}$ 9cm(L) ${\times}$ 22cm(H) 이고 실용적 1.5L이다. 반응조의 상부에는 전극이 고정될 수 있도록 0.5cm 간격의 홈을 만들어 제작 하였다. 전극은 가용성 전극인 알루미늄 (Al), 스테인레스스틸(SUS304)를 이용하였다. 이를 통해 전류밀도, 전극간격 등의 변수를 두어 최적의 전기응집 운전 조건을 파악하였으며 이는 소규모 수도시설의 수질개선 향상에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제24권3호
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• pp.291-295
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• 2009

본 연구는 오 폐수 내에 존재하는 총질소 성분의 생물학적 처리공정의 실증께 관한 연구를 수행한 것으로써 M면의 마을하수처리장에 YPNR 고도처리 공법을 적용하여 25일의 처리기간 동안 마을하수 중의 총질소 성분의 제거에 관한 자료를 확보하여 얻은 결론은 다음과 같다. 마을하수처리현장에 적용한 결과, 첨가탄소원 없이도 현재 배출허용기준에 적합한 70% 정도의 질소처리 효율을 나타내었다. 특히 유입 총질소 성분 중 95%는 질산화공정을 통해 질산성 질소로 전환되어 탈질공정에서 제거되고 방류되는 총질소 성분 중 질산성 질소 성분이 약 77%로서 이는 향후 강화되는 총질소 규제시 외부탄소원을 소량 투여해 줌으로써 현재의 방류수질보다 약 70% 낮은 방류수질을 유지 할 수 있을 것으로 생각된다. 결론적으로 본 실험에서 사용된 YPNR 고도처리 공정은 하수, 마을하수처리에 적용될 수 있다고 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.265-265
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• 2010

일반적으로 중금속이나 질산성 질소와 같은 이온성 물질들은 사람의 건강이나 생태계에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 이들 오염물질들은 그 종류에 따라 건강에 피해를 주는 정도에 차이가 있지만 안전한 생태환경을 유지하기 위해서는 이들 물질들을 효과적으로 처리할 수 있는 필터가 필요하다. 전극 필터에 최대한 많은 이온들을 흡착시키기 위해서는 전극의 비표면적을 높이는 것이 매우 중요하다. Metal Fiber Filter의 제작과 제작된 Filter의 전기적 특성과 비표면적 향상, 고정성 및 통전성, 축전용량과 전기흡착 및 탈착 경향을 관찰하기 위해 3전극 시스템을 이용하여 Cyclic Voltammetry(CV)와 Chrono-amperometry(CA)를 측정하고 표면의 기공 구조를 관찰하기 위해 주사전자현미경 (SEM;Scanning Electron Microscope)을 이용하여 전극에 생성된 미세 기공의 크기 및 크기 분포를 측정한다. 또한 제작된 Filter 전극을 이용하여 전기장 하에서 수질 속에 있는 질산성이온의 선택적 제거 효율을 측정하여 보고, 측정된 데이터 값을 통해 Metal Fiber Filter의 전기적 특성과 중금속이나 질산성 이온 물질들을 선택적으로 제거할 수 있는 Filter 전극 설계 근거를 제시하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.2904-2912
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• 2011

본 연구에서는 소규모 수도시설에서 수질기준을 자주 초과하는 항목으로 지적되고 있는 불소와 질산성질소를 효과적으로 제거하기 위하여, 탄소나노튜브를 이용한 전극을 제작하여 전기흡착 공정에 적용함으로써 두 종류의 무기이온 제거 가능성을 평가하였다. 탄소나노튜브를 활용한 전극을 제작하기 위해 코팅 (coating)법과 소결(sintering)법을 이용하여 전극을 제작하였다. 코팅전극은 바인더의 종류, 소결전극은 소결온도를 변화시켜 각각의 전극을 제작하였다. 제작된 전극을 이용하여 전류밀도 및 반응시간 등을 변화시켜가며 전기흡착 실험을 진행한 결과 유기바인더를 이용해 제작된 전극의 이온제거율은 불소 46%, 질산성질소 99.9%로 무기바인더를 이용하여 제작된 전극보다 제거효율이 우수하였다. 또한 소결하여 제작된 탄소나노튜브 중 $1000^{\circ}C$ 고온에서 제작한 전극은 불소 77%, 질산성질소 87%의 제거율을 보여 $850^{\circ}C$ 저온에서 제작한 전극보다 더 높은 제거효율을 보임을 확인하였다. 적당한 전류밀도 및 반응시간 하에서 모두 먹는 물 수질 기준에 적합한 농도로 처리될 수 있음을 보임으로써, 탄소나노튜브를 활용하여 제작한 전극을 채택한 전기흡착 공정이 소규모 수도시설에 적합한 공정으로 평가받을 수 있을 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제13권1호
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• pp.16-21
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• 2007

본 실험은 질화세균을 고정화한 충전층 생물반응기에서 저농도 암모니아성 질소(total ammonia nitrogen, TAN)의 제거 시 수력학적 체류시간(hydraulic residence time, HRT), 유입수 암모니아성 질소농도 및 온도에 의한 영향을 평가하였다. 수력학적 체류시간이 감소함에 따라 암모니아성 질소의 제거속도는 증가하였고, 암모니아성 질소의 제거 시 최적 수력학적 체류시간은 0.2시간이었다. 수력학적 체류시간이 0.2시간에서 암모니아성 질소의 제거속도는 $226.1\;g/m^3{\cdot}day$, 제거효율은 88.8%을 나타내었다. 유입수 암모니아성 질소 농도가 증가함에 따라 암모니아성 질소의 제거속도는 증가하였다. 온도 $20{\sim}35^{\circ}C$에서 암모니아성 질소의 제거속도와 제거효율은 일정하게 유지했다.

• 환경영향평가
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• 제30권1호
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• pp.35-48
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• 2021

본 연구에서는 예산군에 위치한 질산성 질소 오염 지하수 부지를 대상으로 오염지하수의 지중정화현장 적용성 평가를 수행하고자, 영가철/바이오 환경정화소재를 이용한 Injected PRB(Permeable Reactive Barrier)와 관측정을 현장 오염지하수부지에 적용하고 주요 정화지표에 대한 변화를 모니터링하였다. 질산성질소, 아질산성질소, 암모니아성질소, 철 이온, TOC, 탁도 등의 항목 등을 조사하고 미생물 분석을 실시하여 지중정화기술의 현장 적용성을 평가하였다. 연구대상 부지는 농경지역으로 북쪽 경계는 하천이 서쪽에서 동쪽으로 흐르며 하천 경계를 형성하고 남쪽은 불투수 경계로 이루어져 있다. 질산성질소는 전반적으로 지하수 흐름과 유사하게 하천으로 흐르는 것으로 분석되었다. 모델링 결과, 약 3년에서 5년정도 경과 후 안정 상태로 도달하는 것으로 판단되었다. 이는 추가적인 오염원 유입이 없는 현재 상태만 고려한 것으로 지속적 오염이 유입된다면 오염범위 및 안정화 기간이 증가할 수 있다. 모니터링 결과, PRB설치 전, 후 철 이온, TOC, 탁도 값이 큰 차이를 보이지 않아 PRB의 음용수 관정 영향은 없는 것으로 판단되어 해당 지중정화기술의 지중 주입 적합성을 확인하였다. 질산성질소는 PRB 설치 42일 차까지 5 mg/L보다 낮은 농도가 유지되었으나 84일 차부터 PRB 내부의 질산성질소 제거 유효 기간이 끝나 원래의 농도를 회복하였다. PRB 설치 후 아질산성 질소와 암모니아성 질소의 검출은 PRB에 의한 질산성 질소의 환원에 의한 감소를 보여주었으며, 미생물 분석 결과 종 다양성이 증가하고 탈질 미생물을 포함하고 있는 Betaproteobacteria Class 군집이 크게 증가한 결과는 질산성 질소가 생물학적 환원작용에 의한 정화 가능성도 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권10호
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• pp.578-582
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• 2015

가축분뇨에 포함된 질소이온의 저감 효과가 마이크로버블과 촉매와 접촉하는 시간을 증가시켜 향상되는지를 알아보았다. 마이크로버블과 촉매를 이용하는 반응기 2개를 연속 배치시키고, 첫번째 반응기(1단)를 거쳐 다음 반응기(2단)로 이송되도록 하였으며 각 반응기에서는 2시간씩 반응하도록 하였다. 가축분뇨의 마이크로버블과 촉매와의 반응시간 2시간과 4시간 경과했을 때, 산화제로 공기를 사용하였을 때는 암모니아성 질소 제거율은 15.6%에서 39.3%로, 산소를 넣었을 때는 18.3%에서 52.8%로 증가하여 반응시간이 길수록, 그리고 산소를 사용할 때 제거율이 더 높은 것으로 나타났다. 아질산성질소와 질산성질소의 경우도 산소를 이용할 때 반응시간에 따라 아질산성질소는 80.2%에서 90.4%로, 질산성질소는 60.0%에서 75%로 반응시간이 길수록, 그리고 산소를 사용할 때 더 높은 것으로 나타났다. 유기오염물질의 경우 TCOD의 제거능이 SCOD의 제거능 보다 높게 나타났는데 이것은 생물학적으로 분해가 불가능한 물질의 분해가 더 많이 된 것을 의미하며, 이 시스템 이후 생물학적 처리를 수행하는 경우 유출수의 유기오염물질 농도를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권1호
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• pp.57-67
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• 2003

지하수 의존도가 큰 농촌지역에서 주로 사용하는 천부지하수는 오염에 민감하므로, 인간활동에 의한 질산성 질소 오염이 생활용수 공급에 큰 문제가 되고 있다. 농경활동과 함께 다양한 규모의 축사가 운영되고 있는 경기도 일죽지역 천부지하수에 대한 질산염 연구결과, 인위적 오염물질 유입이 예상되는 지점이 77%, 먹는물 수질기준을 초과하는 지점이 32～42%로 나타났다. 질소동위원소 분석 결과, 인위적 오염물질 유입이 예상되는 지점은 모두 $\delta^{15}$N-$NO_3$가 5$\textperthousand$ 이상으로 나타났으며, 59%지점이 동물분뇨에서 유래된 질소의 영향을 강하게 받고 있는 것으로 나타났다. 연구지역 천부지하수의 질산성 질소 주 오염 원인은 밀집된 축사로 밝혀졌으며, 운영이 종료된 축사라도 오랫동안 지하수질에 영향을 미치는 것으로 보인다. 축종에 따라 오염원의 화학적 특성이 다른데, 지표수게는 그 영향이 나타나지만, 지하로 유입되는 동안 반응에 의하여 일부 용질이 제거되므로 지하수에서는 오염원 차이에 의한 영향이 나타나지 않았다.

• 한국양식학회지
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• 제7권3호
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• pp.177-187
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• 1994

본 연구는 삼상유동층 반응기를 양어장 순환수 처리장치로 설치하여 질산화제거를 정량화하고 최적운전방법을 도출하였다. 메디아 농도가 85g/l 일시 유기물질 부하율이 2.739-0.086 kg $COD/m^3/day$인 유동층공법에서 $56.3-94.7\%$의 SCOD 제거효율을 나타냈으며 SCOD 제거효율은 유기물질 부하가 증가할수록, HRT가 작을수록 낮아지는 경향을 보였다. 본 반응조의 최대 유기물질 제거율은 1,200 mg COD/l/day였다. 암모니아성 질소부하율이 $1.575-0.128kg\;NH_4\;^+-N/m^3/day$에서 $67.3-92.6\%$의 암모니아성 질소 제거효율을 얻었으며 암모니아성 질소제거량은 $11.2-488mg\;NH_4\;^+-N/l/day$였다. 메디아농도가 50g/l에 비해 85g/l에서 유기물질 제거 및 암모니아성 질소제거효율이 더 높았으며 메디아농도의 증가는 암모니아성 질소제거에 더 큰 효과를 보인다. 공기주입율은 일단 미생물이 부착을 하고 나면 유기물질 제거에 미치는 영향을 적으나 암모니아성 질소제거에 영향을 주므로 최소 유동가능한 공기주입율과 암모니아성 질소제거측면을 고려한 공기주입율의 산정이 요구된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.23-31
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• 2004

본 연구에서는 침출수 차수재에 Zero Valent Iron (ZVI)를 포함 시켰을 경우, ZVI 함량과 pH에 따른 TCE, 6가 크롬, 질산성질소의 제거능의 변화를 살피고, 반응이 끝난 후 철과 벤토나이트 표면의 철 산화물을 라만 분광기를 통해서 알아보고자 하였다. ZVI의 함량을 중량비로 벤토나이트의 0, 3, 6, 10, 13, 16, 20, 30, 100 w/w% 로 맞춘 9가지의 샘플을 pH7의 완충 용액을 사용했을 경우와 완충 용액을 사용하지 않을 경우 두 가지로 나누어서 실험하였다. Kinetic test 결과, pH7의 완충 용액을 사용하였을 때가 사용하였지 않았을 때보다 TCE의 경우 330시간에서 300시간으로, 6가 크롬의 경우 20시간에서 4시간으로, 질산성질소는 140시간에서 5시간으로 제거 속도가 빨라졌다. 모든 오염물질의 경우 ZVI 함량이 증가할수록 제거 효율이 높아졌으며, pH 7의 완충 용액을 사용하였을 경우 제거 효율도 더 높아지는 것을 볼 수 있었다. 반응 후 철과 벤토나이트의 표면을 라만 분광기를 이용하여 분석한 결과 여러 가지 철산화물이 확인되었다. 이러한 철산화물은 좋은 흡착제의 역할을 할 수 있으며, 이 중 magnetite는 장기간 동안 오염물질의 제거 성능을 유지시켜 줄 수 있다.