• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.122-122
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• 2022

기후변화 대응 및 탄소 저감 노력의 일환으로 신재생에너지의 개발 및 활용이 전 세계적으로 활발하며, 우리나라에서도 2050년 탄소중립 달성을 위하여 친환경 에너지 시스템 구축에 많은 노력을 기울이고 있다. 전통적인 재생에너지인 수력은 발전의 효율성, 안정성과 발전 제어의 용이함 때문에 널리 사용되고 있으나, 경제성을 확보하기 위한 댐, 보의 설치 및 대규모 발전설비가 필요하여, 생태계, 환경 파괴 등의 문제점 등을 수반하여, 최근 들어 대규모 사업이 이루어지지 못하고 있다. 이러한 흐름에 따라 최근에는 유럽을 중심으로 친환경 소수력 발전으로 회전 나선형 아르키메데스 수차를 활용한 소수력 발전의 적용이 이루어지고 있으며, 특히 2000년대 이후 독일을 중심으로 활발히 개발되고 있다. 또한 휴대용 초소수력 발전은 새로운 산업분야로 민간용 초소수력 발전기의 개발 및 판매가 국내외에서 증가하고 있으며, 우리나라에서도 자연 하천 환경에 활용 가능한 초소수력 발전의 필요성이 꾸준히 제기되고 있다. 본 연구에서는 저유량 및 저낙차에 적용 가능한 '초소형 회전 나선형 아르키메데스 수차', 초소형 발전에 적합한 '발전기 및 발전시스템', 자연환경을 훼손하지 않는 친환경 '유도수로'로 구성되어, 원하는 하천이나 수로 등에 손쉽게 설치 가능한 초소형 소수력 발전시스템을 개발하였다. 회전 나선형 아르키메데스 수차는 3D프린터로 제작한 후, 강화 코팅제를 도포하여 내구성을 확보하였다. 상용 AC발전기, 소형 발전기용 '발전기 및 발전시스템'을 적용하고, 콘트롤 보드를 맞춤형으로 제작하여 경제성을 확보하였다. 이러한 발전 시스템은 개발 테스트 중에 있으며 향후 방류수로, 하수구 등 현장 적용을 준비 중에 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.494-494
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• 2012

비점오염이란 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등 불특정 장소에서 발생되는 오염을 말하며 건기 시에는 오염물질이 토지에 축적되었다가 강우 발생 시 강우와 함께 유출되어 관리에 많은 어려움이 있다. 유출된 오염물질은 특별한 전처리 없이 하천이나 호소로 유입되어 각종 수질오염, 부영양화 및 생활환경에 많은 영향을 받게 되며 상수원수에 문제가 발생하게 된다. 비점오염원의 특징은 초기강우 유출수는 고농도이며 토사, 협잡물 등이 많이 포함되어 있다. 초기강우 발생형태는 수로의 형태, 노면상태 유역현상 및 강우도달시간 등 유역의 특성에 따라서 달라지며, 토지이용상황, 하수도 정비여부 등에 따라서 오염물질의 종류와 농도가 변한다. 도시지역과 도로주변에는 먼지, 쓰레기, 마모된 타이어 등이 축적되며, 임야 및 산림에서는 비료, 축분, 대기오염물질의 강하물 등이 축적이 되어 강우 시 빗물에 씻겨 인근 수계로 직접 방류된다. 팔당상수원 비점오염원 최적관리사업 기본계획 및 타당성조사사업이 실시되어 비점오염저감시설의 설치대상 대표지점이 선정되었다. 그리고 각 배수구역의 특성에 맞는 최적관리기술이 제시되었다. 하지만 몇몇 시설들은 기대한 결과에 못 미치는 성과를 내고 있다. 따라서 이번 연구에서는 이러한 비점오염저감시설의 시설형 중 하나인 와류형 비점오염저감시설의 운용에 따른 효율성 분석에 관한 연구를 실시하였다. 실험장치는 현재 운영되고 있는 와류형 비점오염저감시설 참고하여 실험장 조건에 맞춰 1/4축적의 정상모형을 제작하였고 저감시설로 유입되는 원수의 유량과 단차를 변화시켜 실험하였다. 저감시설의 유입조건이 변하게 되면 시설 내 유속, 체류시간 등 운전조건이 바뀌게 되므로 제거효율도 변하게 될 것이다. 저감효율산정은 시설로 유입된 유입수와 유출수의 SS농도를 이용하여 산정하였다. 와류형저감시설의 SS제거효율을 연구한 결과, 모형에서 유량 $0.0016m^3/s$, 단차 10cm 인 조건에서 8.7%로 가장 높은 효율이 측정되었다. 이를 원형에서의 조건으로 환산하면 유량 $0.0512m^3/s$, 고수조와 저감시설의 단차 40cm일 경우 가장 높은 효율이 나타난다. 이와 같은 이유는 시설에 유입되는 유량이 증가 할수록 내부의 유속이 증가해 저감시설 내 처리수의 체류시간 감소와 교란이 발생하여 저감효율이 떨어지는 것으로 사료된다.

• 청정기술
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• 제12권2호
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• pp.67-77
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• 2006

본 연구에서 소규모 하수고도처리를 위한 이중슬러지(Dual sludge) $KNR^{(R)}$ (Kwon's nutrient removal) 시스템이 개발되었다. $KNR^{(R)}$ 시스템은 부유성장식 탈질미생물과 부착성장식 질산화미생물을 분리시킨 이중슬러지 공정으로 최초침전조, 혐기조, 무산소조, 농축조의 복합기능을 수행하는 UMBR (Upflow multi-layer bioreactor)과 펠렛형 담체가 충진된 호기성 담체조로 구성되어 있다. 소규모 하수처리시 본 개발공정의 안정성과 처리성능을 평가하기 위해 처리용량 $50m^3/d$ 규모의 파일럿 플랜트를 고도처리 공정으로 개선공사 중인 처리용량 $50m^3/d$ 규모의 실제 소규모 마을하수처리장에 적용하였다. UMBR과 담체조의 체류시간은 각각 4.7 h와 7.2h이었으며, 반응조 수온은 $18.1{\sim}28.1^{\circ}C$이었다. 유입 하수량과 유입수의 BOD/N의 변동폭이 컸음에도 불구하고 파일럿 플랜트는 안정된 처리성능을 보였다. 전체 실험기간 중 처리수의 $COD_{cr}$, $COD_{Mn}$, $BOD_5$, TN, TP의 평균 농도는 11.0 mg/L, 8.8 mg/L, 4.2 mg/L, 3.5 mg/L, 9.8 mg/L, 0.87/0.17 mg/L (poly aluminium chloride(PAC) 투입/미투입)이었으며, 제거율을 각각 95.3%, 87.6%, 96.3%, 96.5%, 68.2%, 55.4/90.3% 이었다. 잉여슬러지 발생량은 $A_2O$와 Bardenpho 등과 같은 단일슬러지를 이용하는 고도처리공정과 비교시 약 1.9~3.8배 낮은 $0.026kg-DS/m^3$ and 0.220 kg-DS/kg-BOD로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권1호
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• pp.31-36
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• 2008

본 연구는 도시하수 처리를 위한 침지형 막 분리 활성슬러지법(membrane bioreactor: MBR) 시스템에서 막 재질 및 구조가 파울링에 미치는 영향을 조사하기 위하여, polytetrafluoroethylene(PTFE), polycarbonate(PCTE) 및 polyester(PETE)의 정밀여과 막(기공크기: 0.1 $\mu$m)을 사용하였다. 120일의 운전기간 동안 PETE막 여과속도는 다른 막들에 비해 가장 빠른 감소경향을 보였으나, 화학세정을 할수록 점차 PCTE 및 PTFE막과 유사한 여과속도 감소경향을 보였다. PETE막의 유기물 제거율이 다른 막들에 비해 약간 높게 나타났으며, 이것은 막의 빠른 파울링 발생과 밀접한 관련이 있는 것으로 판단된다. 반응조내 슬러지 상징액 및 막 여과수에 존재하는 DOC성분을 친수성 및 소수성으로 분획한 결과, 본 연구에서는 막의 친수성/소수성이 MBR 파울링에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 나타났다. 파울링이 발생한 막들의 각종 여과저항 값을 분석한 결과, PETE막은 비가역적 파울링에 의한 영향이 다른 막들에 비하여 컸으며, 유기물 제거율에도 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제15권2호
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• pp.114-120
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• 2005

본 연구의 목적은 도시 하수처리를 위한 막결합형 $A_2O$공정에 관해 실제적인 정보를 얻고자 하는 것이다. 공경 $0.25\;{\mu}m$의 평판형 정밀여과막을 공기가 주입되는 호기조에 침지시켜 처리수는 저압으로 여과된다. 인공폐수를 대상으로 최적의 처리수질과 장기운전의 안정성 확보를 위한 내부반송율과 MLSS 농도 등의 최적 운전인자를 산정하고자 하였다. 내부반송은 각각 호기조에서 무산조로 반송한 것을 type 1, 무산조에서 혐기조로 반송한 것을 type 2라고 규정지었다. 플럭스는 15 LMH, type 1을 2Q로 고정하고 실험하였을 때 최적의 운전 조건은 MLSS 농도는 11,000 mg/L, type 2가 IQ로 나타났다. 이때, BOD $COD_{cr}$, T-N, T-P의 제거율이 각각 $97.3\%,\;94.2\%,\;64.0\%,\;63.0\%$로 타 내부반송율보다 효과적이었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6434-6440
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• 2013

본 논문에서는 관로형 UV 소독기의 자동 세척 제어 및 원격 모니터링이 가능한 통합 제어 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 소독기 내 UV 램프 세척 와이퍼의 다양한 세척 동작 제어가 가능하고 UV 센서를 통해 오염도를 주기적 점검할 수 있어 관로형 소독기를 보다 효율적으로 유지, 보수할 수 있다. 또한, 관로형 소독기의 제어기는 개방형 프로세서를 기반으로 하고 있어 외부의 스마트기기와 블루투스 통신을 통해 제어명령 및 센서 정보 등을 주고받을 수 있다. 그 뿐만 아니라 스마트기기를 통해 무선으로 제어기의 펌웨어 업그레이드가 가능하기 때문에 세척 동작 변화 및 각종 센서 장 탈착에 유연하게 대처할 수 있다. 이러한 장점들을 통해 제안한 시스템으로 소규모 마을 등의 스마트 하수 처리 시스템 구축이 가능하다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권4호
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• pp.415-422
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• 2008

충주시에 소재하는 주요 환경시설로부터 배출되는 악취성 물질의 배출특성을 주민 민원에 대한 설문과 정치형 시료채취기를 활용하여 조사하였다. 네 군데의 조사시설 가운데 분뇨처리장이 가장 높은 악취농도를 보여주었다. 악취성물질의 주요 성분은 황화합물, 트리메칠아민, 알데히드 등이었다. 음식물 쓰레기 처리공정은 황화합물과 알데히드를 많이 배출하였다. 도시하수처리장은 고농도의 알데히드를 배출하는 것으로 나타났다. 악취의 관능 수준은 기상여건에 따라 다양하였으며, 심야의 악취 강도가 주간보다 훨씬 심각하게 나타났다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1379-1384
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• 2009

High power light emitting diode(LEDs), a strong candidate for the next generation general illumination applications are of interest. With major advantages of power saving, increased life expectancy and faster response time over traditional incandescent bulb, the LEDs are rapidly taking over many applications such as LCD backlighting, traffic light, automotive lighting, signage, etc. The increased electrical currents used to drive the LEDs have focused more attention on the thermal management because the efficiency and reliability of the solid-state lighting devices strongly depend on successful thermal management. There exist some problems that are caused by heat generation in the LED package, such as wire breakage, yellowing of epoxy resin, lifted chip caused by reflow of thermal paste chip attach and interfacial separation between LED package and silicon resin. The goal of this study is to analyze high power LED thermal properties of using pulsating heat pipe.

• 멤브레인
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• 제15권3호
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• pp.241-246
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• 2005

본 연구는 하수 및 오폐수 처리를 위해 침지식 수처리 공정 적용을 위한 평판형 MF막인 $ENVIS^{(R)}$을 이용한 MBR SYSTEM 적용에 관한 연구이다. (주)퓨어엔비텍에서 만든 장치를 이용하여 공장의 오수시설($10\;m^3$/일)과 폐수처리장($30\;m^3$/일) 현장에서 실험을 수행한 결과, 공장 오수처리에 있어 제거율은 각각 SS $99.7\%$, BOD $97.6\%$, COD $96.8\%$였으며, 폐수처리에 있어 제거율은 각각 SS $99.6\%$, BOD $95.6\%$, COD $80.3\%$였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.333-333
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• 2012

본 연구는 각종 수공구조물의 수문학적 설계기준으로 사용되고 있는 확률강우량을 전국에 걸쳐 산정하고, 그에 따른 확률강우량도를 작성함으로써 이를 토대로 우리나라의 각종 수공구조물 설계시 적합한 계획강우량을 채택할 수 있도록 하고자한다. 현재 일반적으로 제방, 하천횡단구조물 등 하천시설물과 도로의 암거 및 측구, 하수도 등 소형구조물 설계시 한국확률강우량도(건설교통부, 2000)를 활용하고 있다. 최근 기후변화로 인한 집중호우가 빈발함에 따라 증가된 홍수량을 감안하지 않고 기존 확률강우량도 만을 활용하는 경우 과소 설계의 우려가 있다. 본 연구에서는 수집된 강우자료를 이용하여 자료 년에 따른 지속기간별 시계열 자료를 구축한 후, 분석 검토된 강우자료를 바탕으로 확률강우량 산정 지점을 결정하고, 이에 포함된 지점에 대하여 지속기간별 자료연한에 따른 임의시간 시계열 자료를 구축하였다. 수집된 임의시간 강우량 자료를 강우지속기간별로 연최대치 계열을 작성하여 강우량 자료를 검정하고, 지점별로 조사 정리된 사상별 강우자료의 통계적인 특성치를 분석하여 자료의 일관성과 지점간의 동질성 등을 검토하였다. 자료특성에 따라서 빈도 해석을 위한 최적확률분포형을 결정한 후, 지점별 강우지속기간별로 확률강우량을 산정하여 기존의 확률강우량도를 개선 및 보완하였다.