• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.11
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• pp.1154-1161
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• 2006

Air drying equipment was built as a device for reduction of dewatered cake from wastewater and waterworks sludge and to reproduce it by reusable matter. Dewatered cake was supplied into the air drying equipment which operated by air velocity of 80 m/sec, air rate 30 $m^3/min$ and air temperature of $40^{\circ}C$, and dried to produce the dried powder. The air drying equipment was composed of the air ejector which made high-speed fluid field, and cyclone which made circling fluid field. Dewatered cake was crushed at the high-speed zone as first step, and formed into dried powder of sphere shape by the collision between particles at the circling fluid zone.. Wastewater sludge with water content of 82.5 wt% was supplied 1.0 kg/min into air drying equipment and produced the dried powder which had the water content of 62.3 wt% and mass median diameter of 2.4 mm after process. At that time, it was analyzed that water removal rate was 0.1 $H_2O{\Delta}kg/min{\cdot}DS$ kg and air consumption was 170 $m^3/DS$ kg. Under same experimental conditions, when waterworks sludge was dried, water content of dried powder decrease to 47.5 wt% and mass median diameter decrease 2.1 mm and water removal rate increase 0.13 $H_2O{\Delta}kg/min{\cdot}DS$ kg. Air consumption increase 180 $m^3/DS$ kg with comparison to the results of wastewater sludge. Therefore, this technology was evaluated that drying the dewatered cake of waterworks sludge was more efficient than wastewater sludge, and also economical sludge handling technology due to drying the cake by only air.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.31 no.3
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• pp.193-202
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• 2009

This study was conducted to identify the magnitude of first flush in small city urban area and to provide the basic information on the criteria of stormwater runoff management. Monitoring site was surrounded by residential area in Gumi city near to national industrial complex and the monitoring period was three months. Total watershed area was 24.9 ha, where 80% of the area is impervious (asphalt of pavement type). Periodic monitoring of conventional water quality parameters were conducted with six times of rainfall period. Event mean and site mean concentrations for all the parameters were calculated based on the analytical results. Particle size distribution was 9.82 ${\mu}m$ for $D_{0.1}$, 38.99 ${\mu}m$ for $D_{0.5}$ and 159.61 ${\mu}m$ for $D_{0.9}$ respectively. First flush phenomenon was detected highly in particulate solids than dissolved ones. The first flush criteria results by mass first flush contained between 44.4% to 58.5% pollutant mass during the first 30% of runoff volume. Mass first flush ratio and particle size distribution obtained in this study are expected to provide the basic information for the design and operation of non-point source treatment facility.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.38 no.6
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• pp.323-328
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• 2016

Pressurized membrane used for side-stream MBR process requires fouling control strategy both for normal and abnormal operation conditions for stable operation of the facilities. In this study, $85m^3/day$ of pilot-scale side-stream MBR process was constructed for the evaluation of fouling mitigation by air bubble injection into the membrane module. In addition, fouling phenomena at abnormal operation conditions of low influent and/or loading rate were also investigated. Injection of air bubble was found to be effective in delaying transmembrane pressure (TMP) increase mainly due to scouring effect on the membrane surface, resulting in expanded filtration cycle at a high flux of $40L/m^2{\cdot}h$ (LMH). At abnormal operation condition, injection of PACl (53 mg/L as Al) into the bioreactor showed 19% reduction of TMP increase. However, inhibition of nitrifying bacteria by continuous PACl injection was observed from batch experiments. In contrast, injection of powdered activated carbon (PAC, 0.6 g/L) was able to maintain the initial TMP of $0.2kg/cm^2$ for 5 days at the abnormal conditions. It may have been caused from the adsorption of extracellular polymeric substances (EPS), which was known to be excessively released during growth inhibition condition and act as the major foulants in MBR operations.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.2
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• pp.144-150
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• 2013

Hybrid ceramic membrane (HCM) processes that combined ozonation with a ceramic membrane (CM) or a reactive ceramic membrane (RM), an iron oxide nanoparticles (IONs) incorporated-CM were investigated for membrane fouling control. Alumina disc type microfiltration and ultrafiltration membranes doped with IONs by sintering method were tested under varying mass fraction of IONs. Scanning electron microscope (SEM) images showed that IONs were well-doped on the CM surface and doped IONs were approximately 50 nm in size. Change in the pure water permeability of RM was negligible compared to that of CM. These results indicate that IONs incorporation onto CM had little effect on CM performance in terms of the flux. Natural organic matter (NOM) fouling and fouling recovery patterns during HCM processes confirmed that the RM-ozonation process enhanced the destruction of NOM and reduced the extent of fouling more than the CM-ozonation process by hydroxyl radical formation in the presence of IONs on RM. In addition, analyses of NOM in the feed water and the permeate showed that the efficiency of membrane fouling control results from the NOM degradation during HCM processes; leading to removal and transformation of relatively high contents of aromatic, high molecular weight and hydrophobic NOM fractions.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.2
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• pp.137-143
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• 2013

This study is to develop the production method of stepwise dilution gas for the evaluation of complex odor concentration by orifice tube. The basic orifice tube for 10 and 30 times of dilution sample was made at first, and with the combination of the basic orifice tubes we can continuously manufacture the stepwise dilution sample gas for air dilution sensory test ; 10, 30, 100, 300, 1,000, 3,000 times etc. The hole size of orifice tube was 0.84 mm for 10 times of dilution sample, and was 0.34 mm for 30 times. Dilution sample gas made with the basic orifice tube have an excellent reproducibility, 2%RSD. In addition, over 90% of correlation was shown between the sample made by the orifice tube and the sample by the syringe dilution method. Because there was no concentration drift of dilution gas with changes of connected pump flow, the basic orifice tube could be mounted directly with a vacuum suction box, and could be used simply as a tool for the evaluation of odor, especially on site.

• Economic and Environmental Geology
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• v.49 no.3
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• pp.243-248
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• 2016

This study was conducted to evaluate the applicability and efficiency of water supply using hydraulic ram pump. Study area is the Imgok-ri, Hwanam-myeon, Sanju-si, Kyeongsangbuk-do. There is an abandoned coal mine, where groundwater is discharged from its entrance with a flow rate of approximately $260m^3/day$. Hydraulic ram pump uses the waterhammer phenomenon and utilizes the power of falling water for pumping part of that water to a higher elevation than the water sources without electric power. To determine the efficiency of hydraulic ram pump, the flow rate was measured at three points according to the altitude difference (${\Delta}h=19m$ (point 1), 30 m (point 2), 40 m (point 3)). Flow rate measured at 1, 2, and 3 were about $8.6{\sim}10.8m^3/day$, $3.98{\sim}4.39m^3/day$, and $2.35{\sim}2.59m^3/day$, respectively. The current results suggested that, hydraulic ram pump could be applicable for the water supply system in mountain areas without external power supply.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.185-192
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• 2007

Newly constructed road is a requisite to be able to carry out BMPs (Best Management Practices) under TMDL(Total Maximum Daily Load) program of the Ministry of Environment. BMPs require pollutant source control during road construction and wash off reduction plan as well as maintenance practices subsequent to construction on the purpose of discharging the minimum wash off non-point source pollutants. The objective of this study is to provide supportive discharged data in evaluating the discharged non-point pollutant load from a highway toll gate area. It can be applied to manage non-point source pollutants on roads. The results validate the first flush phenomenon that it is known to be one of the wash off characteristics in paved area. In addition, the load per unit area and load per unit rainfall duration applying EMC are calculated. The mean load per unit rainfall duration is assessed to be $533.7mg/m^2-hr$ for TSS, $396.2mg/m^2-hr$ for COD, $17.0mg/m^2-hr$ for TN, and $4.8mg/m^2-hr$ for TP. These results show the unitload taken from monitoring are higher than the unit load suggested in the TMDL. It is important to adopt real pollutant unit for road to be able to perform BMP successfully.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.278-278
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• 2012

최근 녹색도시를 지향하면서 도시 내에서의 물의 순환에 대한 관심이 높아지고 있으며 도시계획 단계에서부터 물의 순환을 고려하려는 시도가 이루어지고 있다. 국토해양부, 환경부, 소방방재청 및 지방자치단체들은 법령, 기준, 지침 및 조례 등을 제정하여 물순환을 도시개발 이전의 상태가 될 수 있도록 시설 설치를 유도하고 있다. 그러나, 개별시설들의 조합이 유역규모의 물순환에 미치는 영향 평가는 이루어지고 있지 못한 실정이다. 종래에는 홍수저감을 목적으로 홍수저류지와 침투시설에 대하여 설계하고 시공을 하였으나 장기적인 관점에서 LID 시설의 효과를 평가하여 도시 계획 단계에서 반영하지는 못하였다. 그리고 이들 개별 LID 시설(침투, 저류 등)에 대한 단위 시설의 규모 설계에 그치고 있어 개선 시설이 다중으로 조합되어 분산 계획되었을 경우, 유역 규모에서 물순환의 긍정적인 변화를 판단하기는 어려운 형편이다. 도시지역에서의 LID(Low Impact Development) 효과 분석과 연계된 유역 물순환 해석을 위하여 독일, 호주 및 미국에서는 STORM, Urban Developer, SUSTAIN(System for Urban Stromwater Treatment, and Analysis INtegratration) 및 SWMM LID(Storm Wastewater Management Model LID) 등의 모형을 출시하고 실무에 적용하고 있다. 그러나, 해외에서 개발된 기술은 국내의 유역 환경을 충분히 반영하기 어렵다. 저수지 혹은 하천에서의 취수 등과 같이 국내의 복잡한 물순환 형태를 반영하는데 한계가 있으며, 기존의 물순환 해석모형에 의한 LID 시설을 계획하는 방법은 홍수저감에 국한되어 있고, 하천 유량이나 지하수위 측정 자료가 부족한 대상지역에 대한 장기적인 유역 물순환 및 도시 개발과 같은 토지이용 변화가 물순환에 미치는 영향을 해석하는데 있어 제한이 있고, 개별적으로 설치된 LID 시설들이 유역의 물순환을 개선하는 효과를 종합적, 정량적으로 구현하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 도시 개발 지역의 장기간에 걸친 물순환의 변화를 예측하고 물순환을 개선시키는 대안 시설의 효과를 사전에 평가하는 것을 목표로 김현준 등(한국건설기술연구원, 2011)이 개발한 유역 물순환 해석 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 이용하였다. 특히, CAT은 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장 시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발되었다. 대상유역으로는 경기도 Y지구를 선정하였으며 도시개발 시나리오(전원도시 및 산업도시 등)에 따른 LID 효과 분석을 실시하였다. 대상지역에 대한 도시유형별 개발계획에 따른 개발 전 후 물순환 변화량 분석 및 LID 시설 계획에 의한 물순환 개선효과를 살펴보면 1998년부터 2007년까지의 평균 강우량을 1,271mm라고 할 때 산업도시의 경우 도시 개발 전의 증발산, 직접유출 및 기저유출은 각각 53%, 29%, 19%로 나타났으며 도시 개발 후 35%, 54%, 12%로 직접유출이 개발 전에 비해 86%나 증가하여 개발에 따른 영향이 큰 것으로 나타났다. 따라서, 이러한 개발에 따른 영향을 최소화하기 위하여 LID 시설을 계획하여 효과를 분석한 결과 증발산, 직접유출, 기저유출이 44%, 34%, 13%로 나타나 도시 개발 후의 왜곡된 물순환 체계가 개발전의 수준과 근접하게 나타나 LID 시설의 긍정적인 효과를 검토할 수 있었다. 이상에서와 같이 CAT 모형을 사용하여 도시유역의 물순환 체계를 진단하고, LID 시설의 효과를 평가할 수 있게 됨으로써 향후 도시유역에 대한 물순환 정상화를 실현하기 위한 정책 수립에 기초자료를 제공하고, 설계 실무에 활용될 수 있을 것이다.

• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.273-273
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• 2010

고열부하 환경에 노출되는 핵융합로의 플라즈마 대향부품은 주로 낮은 원자번호 물질-열전도가 좋은 물질-구조체의 순으로 다층 구조를 이루고 있으며, 이들 간의 우수한 접합성은 부품의 성능을 좌우하는 핵심 요소이다. 이러한 플라즈마 대향부품의 건전성을 평가하기 위해서는 고열속의 열부하를 반복적으로 인가하는 시험이 요구되며, 이를 위해 본 연구원에서는 KoHLT-1, 2의 시험시설을 운용하고 있다. 본 시설에서는 열부하원으로서 그라파이터 히터를 사용하며, 히터는 두 개의 시험 대상부품 사이에 설치되고, 히터에 고전류를 인가하여 복사열에 의해 시험 부품에 열부하를 가하게 된다. 고열부하 환경에서 열피로 시험을 위해 히터에 인가되는 전류를 시간에 따라 일정한 패턴으로 반복적으로 ON-OFF 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 고열부하시험을 수행함에 있어 고려해야 할 여러 가지 요소에 대해 논의하였다. 우선 인가하는 열유속(heat flux) 값은 일차적으로 시험시설의 최대 출력에 의해 좌우되며, 시험대상물의 운전조건 및 열부하 반복횟수에 의해 결정된다. 열부하 반복횟수는 주어진 열유속 값에 대해 total strain이 파단에 이르는 수준에 의해 결정된다. 열부하를 인가하는 시간은 히터에 전류를 인가했을 때 요구되는 온도로 상승하는 데 걸리는 시간과 시험대상물의 온도가 더 이상 증가하지 않는데 걸리는 시간에 의해 좌우된다. 냉각시간은 길수록 시험대상물의 온도가 냉각수의 온도에 접근하게 되나 너무 길어지면 시험시간이 급격히 증가하게 되므로, 온도 감소 곡선을 검토하여 적절한 시간을 정하게 된다. 열유속 측정은 냉각수의 온도 상승값과 유량으로부터 계산하게 되며, 정확한 측정을 위해서는 열부하를 인가하는 시간이 충분히 길어야 한다. 또한 시험대상 부품에서 열부하가 인가되는 면적을 정확히 정의해야 하며, 냉각관로에 열부하가 인가되어서는 않된다. 또한 시험대상부품을 지지하는 지지구조체를 통한 열손실을 최소화해야 정확한 열유속을 측정할 수 있다. 시험대상부품을 설치할 때 히터와의 간격 또한 결정해야 할 중요한 요소이며, 간격이 좁을수록 최대 열유속 값을 증가시킬 수 있으나, 너무 가까운 경우 히터의 열변형에 의한 접촉 및 아크 방전의 가능성이 있으며, 이 경우 히터와 시험대상부품의 손상을 가져오게 된다. 시험대상물이 국제열핵융합로(ITER)의 일차벽과 같이 베릴륨이 포함되어 있는 경우 방전에 의한 손상은 인체에 유해한 오염의 원인이 될 수 있다. 또한 순간적인 방전은 고가의 고전류전원의 고장을 유발할 수도 있다. 열부하 시험 중 시험대상물의 온도를 정확히 측정하는 것은 필수적이며, 온도 변화 곡선으로부터 시험대상물의 건전성 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해 변화를 가장 잘 탐지 할 수 있는 위치에 온도 센서를 설치하는 것이 관건이며, 이는 사전 분석을 통해 알 수 있다.