• 화훼연구
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• 제17권1호
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• pp.1-8
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• 2009

본 연구는 부유 식물 물상추를 이용하여 수질 개선과 무기양분 흡수 특성을 알아보기 위하여 수행되었다. 초기 Sonneveld-2S 처리에서 물상추는 $NH^+_4$를 $NO^-_3$보다 더 많이 흡수하여 초기 pH 값이 가장 낮았으나 시간이 지남에 따라 pH가 올라갔다. 대부분 빗물로 구성된 연못은 EC가 생육시기 전반에 걸쳐 낮았다. 식재 30일에서 50일 사이에 총 부유물질이 모든 처리에서 급격하게 증가하다가 그 이후 다시 감소하였다. 생육기간 동안 DO는 낮아졌으며 동시에 COD 값은 이와 상반된 결과를 보였다. 식재 100일 후 물상추의 초장, 초폭, 분지수와 생체중은 Sonneveld-2S 처리에서 가장 높았으며 연못물에서 가장 낮았다. 연못물 처리를 제외한 모든 처리에서 분지수는 급격히 증가하였다. 특히 생활하수에서 초장과 초폭은 Sonneveld-2S와 Sonneveld-1S 처리와 거의 비슷할 정도로 식물 생장이 왕성하였다. Yamazaki의 공식으로 무기 양분의 흡수량을 계산한 결과 총질소는 Sonnveld-2S에서 $112.5me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1S에서 $56.6me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1/2S에서 $17.4me{\cdot}L^{-1}$, 연못물에서 $3.7me{\cdot}L^{-1}$ 그리고 생활하수에서 $31.8me{\cdot}L^{-1}$로 다른 무기 이온에 비해 질소를 가장 많이 흡수하였다. 총 질소의 흡수량은 각각 식물체 분석 결과 물상추 내 총 질소는 모든 처리에서 지하부가 지상부에 비해 더 높았다. 생활하수 처리에서 총 질소는 지상부와 지하부가 비슷한 수준을 보였다. 인은 Sonnveld-2S에서 $15.6me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1S에서 $1.72me{\cdot}L^{-1}$, Sonnveld-1/2S에서 $3.13me{\cdot}L^{-1}$, 생활하수에서 $5.0me{\cdot}L^{-1}$ 흡수하였다. 물상추가 식물 양분 형태로 질소와 인을 흡수 및 제거하여 부영양화된 수질을 정화할 수 있음을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.79-93
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• 2022

본 연구에서는 Part I에서 제안한 첨단 전자산업 폐수처리시설 특화 Water Digital Twin모델인 e-ASM을 이용하여 랩-파일럿 처리장 데이터를 바탕으로 모델 보정(Calibration), 유입 성상에 따른 제거 효율, 유출수 예측 및 최적 공법 선정을 수행하였다. 첨단 전자산업 폐수처리시설의 특화 모델링을 위하여, 민감도 분석을 통해 e-ASM 모델의 정합성과 상관성이 높은 동역학적 파라미터를 선정하였고, 다중반응표면분석법 (Multiple response surface methodology, MRS)을 이용하여 동역학적 파라미터를 보정하였다. e-ASM 모델의 보정 결과, Lab-scale, Pilot-scale 단위의 실험데이터와 90% 이상의 높은 정합성을 보였다. 그리고 4가지 유기폐수 처리처리공법인 MLE, A2/O, 4-stage MLE-MBR, Bardenpho-MBR을 제안한 Water Digital Twin으로 구현하여 유입 폐수의 성상별 운전조건에 따라 제거효율을 분석하였으며, Bardenpho-MBR이 C/N ratio 변화에서도 안정적으로 COD (Chemical oxygen demand)를 90% 이상 제거하며 높은 총 질소 제거 효율을 보였다. 그리고 유입 폐수의 조건별 Bardenpho-MBR공정의 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT)이 3일 이상일 때 1,800 mg L-1의 고농도 TMAH 폐수를 98% 이상 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서 개발한 e-ASM은 전자산업 제조시설별, 유입 폐수의 성상별 특화 모델링을 통해 높은 정합성을 가진 전자산업 폐수처리공정의 Water Digital Twin를 구현할 수 있고, 최적운전, Water AI, 최적가용기법 선정 등의 응용 가능성을 바탕으로 지속 가능한 첨단전자 산업을 위해 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제25권9호
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• pp.1027-1035
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• 2015

미생물유래 다당류 생산균주를 분리하기 위해 전국 각지의 토양시료로부터 가장 높은 점성과 다당류 생산성을 나타내는 균주 GP32를 분리하였으며, 분리균주 GP32의 동정을 분리균주의 형태학적, 생리학적 특성을 조사한 결과, Pseudomonas 속 세균으로 확인되었으며 최종적으로 Pseudomonas sp. GP32로 명명하였다. 플라스크 수준에서 Pseudomonas sp. GP32의 다당류 생산을 위한 가장 적합한 탄소원과 질소원은galactose와 (NH₄)₂SO₄를 이용하였을 때 가장 많은 다당류를 생산하는 것으로 확인되었으며, 다당류 생산을 위한 최적의 C/N ratio는 50이었다. 다당류 생산을 위한 최적 pH와 온도는 각각 7.5와 32℃였다. 최적화된 배지를 이용한 fermentor 배양에서 다당류 생산은 배양 70시간에 최고치를 나타내었으며, 이때 다당류 생산량은 15.7 g/l이었다. Pseudomonas sp. GP32로부터 생산된 다당류는 ethanol 침전, cetylpyridimium 침전과 gel permeation chromatography를 통하여 정제하였으며, 정제된 다당류는 Biopol32로 명명하였다. Biopol 32의 분자량은 3×10⁷ datons이었으며, Biopol32가 함유하고 있는 구성당은 galactose : glucose : gulcouronic acid : galactouronic acid 등이 1.85 : 3.24 : 1.00 : 1.42의 몰비로 함유되어있다. Biopol32 용액은 의가소성 성질을 갖는 고분자 화합물로서 Zoogloea ramigera가 생산하는 생물고분자인 zooglan보다 모든 농도에서 높은 점성을 나타내었다. Biopol32의 실제 폐수처리현장에서 응집제로의 사용 가능성을 검토하기 위하여 식품폐수, 섬유폐수와 제지폐수를 대상으로 응집효율을 조사한 결과, 높은 COD 감소율 (58.4~67.3%)과 SS제거율(82.6~91.3%)를 나타내어 실제 산업폐수에서 뛰어난 응집효율을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.797-806
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• 2000

본 연구는 탄소원으로서 페놀과 공동기질로서 글루코스를 합유한 인공합성폐수를 만들어 실험실 규모의 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) - PBR(Packed Bed Reactor) 공정을 운전하면서 페놀의 유일한 탄소원으로서의 이용특성과 공동기질로서 글루코스를 주입한 경우의 이용특성, 미생물의 활성도 및 질소의 동시제거 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 페놀올 유일한 탄소원으로 주입한 경우 페놀유입농도 600 mg/L에서도 페놀제거율 99% 이상, SCOD 2100 mg/L 농도에서 제거율 93% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.112g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.351g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.115L/g\;VSS{\cdot}d$, 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 공동기질로 페놀파 글루코스를 주입한 경우 페놀유입농도 760 mg/L하에서 페놀제거율 98% 이상, SCOD 4300 mg/L 농도에서 제거율 90% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.135g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.696g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.257L/g\;VSS{\cdot}d$. 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 회분실험결과 페놀농도 1600 mg/L 이상의 농도에서 활성의 저해를 받았으며 메탄화반응과 탈질반응이 동시에 일어나는 것으로 관찰되었다. 질산화는 수리학적 체류시간 24시간으로 하여 암모니아성 질소 $0.038kg\;NH_4-N/m^3-media{\cdot}d$ 부하조건과 유입수내 페놀농도 10~12 mg/L, SCOD 200~500 mg/L 조건하에서 저해를 받지 않고 90% 이상의 질산화율을 보였고 페놀의 제거효율은 98% 이상을 보였다.

• 한국습지학회지
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• 제9권1호
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• pp.69-78
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• 2007

Constructed wetlands and other aquatic systems have been successfully used for waste and wastewater treatment in either temperate or tropical regions. To treat waste or wastewater in a sustainable manner, the integrated eco-engineering designs are explained in this paper with 2 case studies: (i) a combination of vertical-flow constructed wetland (CW) with plant irrigation systemfor fecal sludge management and (ii) integrated CW units with landscaping at full-scale application for domestic wastewater treatment. The pilot-scale study of fecal sludge management employed 3 vertical-flow CW units, each with a dimension of $5{\times}5{\times}0.65m$ (width ${\times}$ length ${\times}$ media depth) and planted with cattails (Typha augustifolia). At the solid loading rate of 250 kg total solids (TS)/$m^2.yr$ and a 6-day percolate impoundment, the CW system could achieve chemical oxygen demand (COD), TS and total Kjeldahl nitrogen (TKN) removal efficiencies in the range of 80 - 96%. The accumulated sludge layers of about 80 - 90 cm was found at the CW bed surface after operating the CW units for 7 years, but no clogging problem has been observed. The CW percolate was applied to 16 irrigation Sunflower plant (Helianthus annuus) plots, each with a dimension of $4.5{\times}4.5m$ ($width{\times}length$). In the study, the CW percolate were fed to the treatment plots at the application rate of 7.5 mm/day but the percolate was mixed with tap water at different ratio of 20%, 80% and 100%. Based on a 1-year data of 3-crop plantation were experimented, the contents of Zn, Mn and Cu in soil of the experimental plots were found to increase with increasing in CW percolate ratios. The highest plant biomass yield and oil content of 1,000 kg/ha and 35%, respectively, were obtained from the plots fed with 20% or 50% of the CW percolate, whereas no accumulation of heavy metals in the plant tissues (i.e. leaves, stems and flowers) of the sunflower is found. In addition to the pilot-scale and field experiments, a case study of the integrated CW systems for wastewater treatment at Phi Phi Island (a Tsunami-hit area), Krabi province, Thailand is illustrated. The $5,200-m^2$ CW systems on Phi Phi Island are not only for treatment of $400m^3/day$ wastewater from hotels, households or other domestic activities, but also incorporating public consultation in the design processes, resulting in introducing the aesthetic landscaping as well as reusing of the treated effluent for irrigating green areas on the Island.

• 유기물자원화
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• 제20권1호
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• pp.61-70
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• 2012

본 연구에서는 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액을 단독 또는 혼합 주입한 회분식 혐기성 소화를 수행하여 바이오가스 생산 및 유기물 저감 효율 비교 평가를 통해 병합소화의 타당성을 검토하였다. 타당성 검토 대상은 M시에서 발생하는 하수슬러지 178 톤/일, 돈분뇨 해양 투기량 및 축산폐수처리장 유입량 150 톤/일, 음식물쓰레기 탈리액 소각량 8톤/일이다. 유기성 폐기물 별 혐기성 소화 특성을 회분식 실험을 통해 고찰한 결과, 검토된 보조기질(돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액)이 메탄수율, 메탄 생산성, 유기물 제거 효율 측면에서 하수슬러지에 비해 우수한 성능을 나타내었다. 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액의 병합 소화를 수행한 결과, 대상 유기성 폐기물 전량을 하수처리장 소화조로 투입하는 경우, 하수슬러지 단독 소화 대비, 5.6 배$(530\;m^{3}\;CH_{4}/d\;{\rightarrow}\;2,968\;m^{3}\;CH_{4}/d)$ 높은 메탄생산 잠재량을 보일 것으로 나타났다. 다만 소화조 유출수가 기존에 비해 1.88 배 증가하고, 유출수 내 오염물질 부하(COD, T-N, T-P)가 3.79-4.92배 증가하는 것으로 나타났다. 병합소화는 하수처리장 에너지 자립화에 큰 기여를 할 수 있으나, 적용 시 하수처리장으로의 반송 등 소화조 유출수 처리 방안의 확보 방안이 함께 마련되어야 할 것으로 사료된다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제27권6호
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• pp.375-381
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• 2004

본 연구는 수도권 매립지에서의 침출수 처리 방류수와 같은 특수한 수질 내에서 우수한 생장의 갈대(Phragmites australis)를 선별하여 침출수 처리 방류수의 자연정화 방법 및 처리 효율을 확인하기 위해 실시하였다. 침출수 처리 방류수에 대한 우수 갈대의 선발을 위해 13개의 갈대 서식지로부터 수집한 갈대를 침출수 처리 방류수에서 배양하며 영양염류 제거, 생태-생리학적인 반응 및 생장율 등을 조사하여 선별하였다. 본 실험에서는 침출수 처리 방류수 내에서 우수한 생장을 나타낸 갈대와 자연계에서 분리한 도우미 미생물(효모, 유산균 및 광합성 세균 등)을 조합한 갈대-상(床; reed-bed)에 침출수 처리 방류수를 연속적으로 공급하면서 체류 시간 및 식재 밀도 차이에 따른 침출수 처리 방류수의 수질 정화 효율을 확인하였다. 침출수 처리 방류수를 공급하며 약 5주 후에 갈대-상을 통과한 배출수 수질을 분석한 결과, 색도(chromaticity)는 약 $29.5{\sim}36.9\%$. 총질소(T-N)는 약 $49.4{\sim}67.2\%$, 총인(T-P)은 약 $42.1{\sim}94.6\%$, 생물화학적 산소요구량($BOD_5$)은 약 $74.5{\sim}88.8\%$, 화학적 산소요구량($COD_{Mn}$)은 약 $15.6{\sim}20.8\%$, 총 고형물질(TDS)은 약 $17.5{\sim}35.4\%$ 그리고 염도(salinity)는 약 $15.3{\sim}34.7\%$ 등으로 감소되었다. 또한 체류시간은 생물화학적 산소요구량을 감소시키고 질소 및 인의 제거에 영향을 주었고 식재밀도는 인의 제거에 영향을 주었다. 이러한 결과로 갈대-상을 통해 처리된 생물학적 처리 배출수의 수질이 침출수 처리 방류수의 수질에 비해 향상되었음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.831-838
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• 2008

본 연구는 호기조에 유동상 접촉여재를 충전한 실험실 규모의 A$_2$O 공법을 이용하여 낮은 C/N비(COD$_{Cr}$/T-N = 1.24) 하수처리시에 외부 탄소원 주입량 여부에 따른 탈질 및 미생물 군집구조 변화특성을 검토하였다. 미생물 군집구조 특성 분석은 퀴논분석을 이용하여 수행하였다. 실험으로부터 얻어진 결론은 다음과 같다. C/N비가 낮은 유입하수의 미생물 군집특성은 유비퀴논(UQ) 동족체 비율이 UQ-8 > UQ-10 > UQ-9 > 기타의 순으로 감소하고 메나퀴논(MK) 동족체는 UQ 동족체에 비해 존재비(f)가 적고 단순하였다. MK/UQ비는 0.41 이하, 비유사도(D)는 0.26 이하이었다. 외부탄소원 미주입 경우, 각 공정에서의 미생물 군집 특성은 혐기조에서는 퀴논종이 3종으로 MK-8이 우점이고 DQ와 EQ값이 작았다. 무산소조에서는 UQ/MK비가 2.3으로 호기성 미생물의 존재비가 높았다. 호기조에서는 부유성인 경우 우점퀴논이 UQ-7이며, 접촉여재 부착성인 경우 우점 퀴논이 UQ-8이었다. 외부탄소원을 주입한 경우, 미생물 군집 구조특성은 미주입시보다 혐기조에서 MK-8 비가 감소하고 UQ-8비, 퀴논종수, DQ값과 EQ값는 증가하였다. 외부탄소원 주입시 탈질향상은 주로 무산소조에서 일어났으며 UQ/MK비가 2.3에서 1.4으로 감소하였다. 이는 주로 UQ-8의 감소와 MK-7 및 MK-8의 증가에 의한 요인으로 미생물군집구조가 Pseudomonas sp.에서 Bacillus 및 Micrococcus sp. 같은 종의 구조로 변화함을 의미한다. 호기조에서 부유성인 경우 우점퀴논이 UQ-7에서 UQ-8으로, 부착성인 경우 UQ-8에서 UQ-10으로 변하였는데 이는 부유성에서 Nitrosomonas가 부착성에서 Nitrobactor의 존재비가 증가하였음을 의미한다.

• 환경생물
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• 제32권1호
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• pp.58-67
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• 2014

우리나라는 겨울철에 미세조류가 성장하기에 적합하지 않은 기후조건을 가진다. 따라서, 차세대 바이오매스의 공급원료로서의 미세조류 배양을 겨울철에 이룩하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 적은 에너지를 이용하여 미세조류가 성장이 불가한 영외환경에서 미세조류를 성장시키기 위해서, 삼중막의 비닐하우스를 설치하였다. 또한 투명한 아크릴 재질로 수조를 제작하여 빛을 수조의 모든 면에서 받을 수 있게 함으로써, 빛의 이용성을 최대화하였다. 6가지의 다양한 실험조건을 설정하여 겨울철 영하의 기후조건에서 최소한의 비용으로 하수종말처리장 폐수를 사용하여 미세조류를 배양하였다. 또한 미세조류 바이오매스를 증가시킴과 동시에 환경오염의 원인이 될 수 있는 영양염류 성분 중 질소를 최대 92%, 인을 최대 99%까지 제거시켰다. 본 연구에서 바이오디젤의 원료가 될 수 있는 가장 주된 지방산은 리놀렌산(C18 : 3n3)으로 총 지질량의 최대 61%까지 차지했다. 지방산의 생산성은 2.4 g $m^{-2}day^{-1}$이었다. 결론적으로, 본 연구를 통하여 차세대 바이오매스 생산을 위한 미세조류 배양을 저온 시기에서도 이룩하였으며, 그에 따른 폐수처리에서도 좋은 성과를 이루었다.