• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.125-128
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• 2000

본 연구에서는 순환식 돈분 폐수 처리 시스템에서의 미생물 분포에 따른 폐수 처리 효과를 모델링하기 위해 신경회로망과 PCA를 이용하는 새로운 방법을 제안하였다. PCA 분석 결과를 바탕으로 신경회로망의 최적 입력 조건을 찾고, 실측 데이터를 이용하여, 폐수 처리 시스템의 각 탱크를 별도로 학습함으로써 비교적 적은 수의 데이터에도 불구하고 정확한 모델링 결과를 얻었다. 제안한 시스템은 폐수 처리 시스템의 효과적인모니터링 시스템으로 사용할 수 있으며, 향후 실제 돈분 처리 시스템에서 원하는 기준의 방류수를 얻기 위한 최적의 입력조건 (미생물밀도 등)을 결정하는데 있어서 에뮬레이터로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.151-164
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• 2024

상수도 공급을 위한 정수장에서 전염소 또는 중염소 공정이 도입된 수처리 공정의 염소농도 관리에 필요한 공정제어를 위하여 AI 기술을 활용한 수질예측 기법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 정수장 수처리 공정에서 실시간으로 관측, 생산되고 있는 수량·수질자료를 이용하여 염소소독 공정제어 자동화를 목적으로 침전지 후단의 잔류염소 농도를 예측하기 위한 AI 기반 예측모형을 개발하였다. AI 기반 예측모형은 과거 수질 관측자료를 학습하여 이후 시점의 수질에 대한 예측이 가능한 기법으로, 복잡한 물리·화학·생물학적 수질모형과 달리 간단하고 효율적이다. 다중회귀 모형과 AI 기반 모형인 랜덤포레스트와 LSTM을 이용하여 정수장의 침전지 후단 잔류염소 농도를 예측하여 비교하였다. 최적의 잔류염소 농도 예측을 위한 AI 모형의 입출력 구조로는 침전지 전단의 잔류염소 농도, 침전지 탁도, pH, 수온, 전기전도도, 원수의 유입량, 알칼리도, NH₃ 등을 독립변수로, 예측하고자 하는 침전지 유출수의 잔류염소 농도를 종속변수로 선정하였다. 독립변수는 침전지 후단의 잔류염소에 영향이 있는 정수장에서 확보가 가능한 관측자료중에서 분석을 통해 선별하였으며, 분석 결과 연구대상 정수장인 정수장에서는 중회귀모형, 신경망모형, 모델트리 및 랜덤포레스트 모형을 비교한 결과 랜덤포레스트에 기반한 모형오차가 가장 낮게 도출되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제시하는 침전지 후단의 적정 잔류염소 농도 예측값은 이전 처리단계에서 염소주입량의 실시간 제어가 가능토록 할 수 있어 수처리 효율 향상과 약품비 절감에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 환경영향평가
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• 제25권5호
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• pp.345-356
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• 2016

본 연구에서는 GA와 QUAL2K를 통합한 QUAL2Kw 모형을 이용해서 수질모형 매개변수의 자동 보정 방법을 비교 분석하였다. 발전 속도가 빠른 원주시의 배출 오염부하의 영향을 크게 받는 섬강에 QUAL2Kw 모형을 적용하였고, 전 구간 단일 매개변수를 적용하는 방법과 구간별 매개변수를 적용하는 두가지 방법으로 자동보정 방법을 비교 분석하였다. CV(RMSE)의 오차와 GA의 적합도 분석결과 구간별 매개변수 방법이 단일 매개변수 방법보다 정밀도가 다소 높은 것으로 나타났으므로 본 연구에서는 구간별 매개변수 방법으로 계산한 자동보정 결과를 채택하였다. 검보정된 QUAL2Kw 모형을 섬강 수질관리를 위한 세가지 시나리오에 대해 적용해서 수질 개선 효과를 분석하였다. 원주하수처리장 방류수질을 개선하는 시나리오 1에서는 중권역 대표지점인 섬강 4-1지점의 BOD와 TP 농도가 각각 17.7%, 29.1% 감소되었고, 원주천 유입직후 섬강에서는 BOD와 TP 농도가 각각 50.4%, 40.5% 감소하여 섬강 수질 개선효과가 크다. 원주취수장을 폐쇄하고 섬강 이외의 수계에서 원주 일대에 광역상수도를 공급하는 시나리오 2에서는 섬강 중하류부의 유량이 증가함에 따라 섬강 본류의 수질이 소폭 개선된다. 원주천 합류 직후 섬강에서 BOD가 0.18mg/L, TP가 0.0063mg/L 감소하였다. 시나리오 3에서는 시나리오 1과 시나리오 2의 대안을 동시에 계획하는 것으로서 시나리오 1보다 섬강 수질이 소폭 더 개선된다. 시나리오별 수질 예측결과 원주하수처리장의 방류수질을 개선하는 것이 섬강 수질개선에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 특히 원주천 합류직후 섬강 수질이 크게 개선된다. 원주취수장을 폐쇄하고 타 수계에서 광역상수도를 통해 원주 지역에 상수도를 공급하는 방안도 섬강 수질을 소폭 개선할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권9호
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• pp.940-948
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• 2006

형광측정법은 자연유기물질을 간편하고 신속하게 분석함으로써 타 분석법에 비해 현장에서 실시간으로 수질관리에 활용할 수 있는 월등한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 표준자연유기물질, 호소수 및 하천수 등 다양한 시료의 형광지표($F_{450}/F_{500}$), synchronous 스펙트럼, 형광 EEM(excitation-emission matrix)을 조사하고 시료 간 상호비교를 통해 자체생성/외부생성 유기물, 단백질계, 펄빅산계, 휴믹산계, 육질성 휴믹산계 형광특성 영역을 구분하였다. 또한 각 영역간의 형광세기 비를 이용하여 다양한 유기물 성분의 상대적인 분포를 파악하였다. 각 시료에서 얻어진 형광특성 및 형광세기 비는 시료의 수질 특징에서 예상되는 결과와 잘 일치하였다. 자연유기물의 생성지가 육지성일수록 외부생성 유기물 및 육질성 휴믹산계 형광특징이 더 크게 나타났고 하수 처리수의 영향을 받거나 조류 및 미생물 활동이 활발한 지점에서는 단백질계 형광특성이 뚜렷하게 나타났다. 특히, synchronous 형광스펙트럼이나 형광 EEM에서 얻어지는 단백질계/육질성 휴믹산계 형광세기 비는 도심지 하천의 경우 하수종말처리장 방류수 영향을 평가하는 지표로, 또한 호수의 경우 조류 및 미생물 활동 정도를 예측하는 지시자로서 사용될 수 있음을 보여 주었다. 본 연구는 현장시료를 사용한 자연유기물질 형광분석법 및 그 해석에 대한 기초자료를 제시하였으며 이 연구결과는 향후 유기물 성분분포 파악이 필요한 수질관리 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 환경영향평가
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• 제26권5호
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• pp.331-343
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• 2017

본 연구는 수질관리 측면에서 주요한 여건 변화 즉 환경오염시설의 통합관리의 도입 시행에 유의하여 수질분야 환경영향평가 개선방안을 모색하였다. 이를 위해 먼저 환경영향평가시 적용되는 배출허용기준, 방류수수질기준, 수질오염총량관리, 수질보전을 위한 토지이용규제를 고찰하였다. 그리고 환경오염시설의 통합관리에 따라 도입된 최대배출기준, 허가배출기준, 한계배출기준 등을 고찰한 후, 최적가용기법과 미국의 최적가용기법 및 관련 제어기술과 비교하며, 수질분야 환경영향평가와 환경오염시설의 통합관리를 비교하였다. 수질분야 환경영향평가 개선방안으로 첫째 영향예측과 평가에 배출영향분석기법과 허가배출기준설정의 반영, 둘째 협의기준에 허가배출기준의 반영으로 강화된 농도규제와 대상 수질항목이 확대된 수질오염 총량관리의 구현, 셋째 저감방안에 통합관리사업장의 배출원 성격과 수질오염물질 특성에 따른 최적가용기법의 다양한 운영, 넷째 저감방안에 영양염류제어를 위한 질산염취약지구와 같은 토지이용규제의 도입, 다섯째 환경영향평가서 수질분야 항목과 토지이용분야 항목간의 연계성 강화 등을 제시하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제10권1호
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• pp.67-75
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• 1991

본(本) 연구(硏究)는 만경강(萬頃江) 수계(水系)에 QUAL-IIE Model을 적용(適用)하여 장래수질예측(將來水質豫測)을 실시(實施)한 것으로 얻은 결론(結論)을 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. M-3(백구정) 지점(地點)에서 실측(實測) BOD와 계산(計算) BOD의 오차범위(誤差範圍)는 10% 이내(以內)로서 적용(適用)모델은 만족스럽다. 동지점(同地點)에서 감응도분석결과(感應度分析結果) 만경강(萬頃江) 수계오염(水系汚染)에 영향(影響)을 미치는 가장 큰 인자(因子)는 전주천(全州川)의 유입부하량(流入負荷量)이다. 2. 예측결과(豫測結果) 하구(河口)로부터 약(約) 41km (지점)(M-1)에서 전주천(全州川)의 고농도(高濃度) 오염수(汚染水)가 유입(流入)되므로서 심(甚)한 오염상태(汚染狀態)를 나타내며, 또한 하구(河口)로부터 약(約) 28km 지점(地點)(M-3)에서는 수표면적(水表面積)이 넓어지면서 자정효과(自淨效果)가 크게 향상(向上)되어 수질개선(水質改善)이 이루어졌다. 3. 제수문(制水門) 이하(以下) 하류(下流)에서는 감조구간(感潮區間)으로 동(同) Model의 계산결과(計算結果)의 신뢰성(信賴性)이 떨어지므로 감조구간(感潮區間)에서 동(同) Model의 적용(適用)은 곤난(困難)하다. 4. BOD의 경우에는 전구간(全區間)이 심(甚)한 오염상태(汚染狀態)를 나타내며 M-3 지점(地點)에서 그 농도(濃度)가 1996년 26.6mg/1, 2001년(年) 30.7mg/1, 2006년(年) 33mg/1 그리고 2011년(年) 37.5mg/1로서 수질오염방지대책(水質汚染防止對策)이 수립(樹立)되지 않으면 용수관리(用水管理)에 있어서 많은 문제점(問題點)이 야기(惹起)될 것이다.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.63-78
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• 2022

첨단 전자산업 폐수 처리시설에서 발생되는 유기 폐수는 고농도의 유기물질 및 20가지 이상의 유독 난분해성 물질을 포함하고 있으며, 이를 효율적으로 처리하는 것은 첨단 전자산업의 당면 과제이다. 따라서, 첨단 전자산업 유기폐수 처리시설을 CPS (Cyber physical system)상 Water digital twin으로 구축하여 COD (Chemical Oxygen Demand), TN (Total Nitrogen), TP (Total Phosphorous) 및 TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) 등 유기 오염물질의 제거 효율 평가가 가능한 전자산업 폐수 특화 모델 개발이 필요하다. 본 연구에서는 첨단전자산업 유기폐수 제거 메커니즘에 대한 분해 미생물의 성장과 사멸의 이론적인 반응속도식에 기반한 첨단 전자산업 폐수 특화 활성슬러지 모델(Electronics industrial wastewater activated sludge model, e-ASM)을 개발하였다. 개발한 e-ASM은 전자산업 폐수처리공정에서 발생하는 유기물 산화, 질산화, 및 탈질화 과정뿐만 아니라 TMAH 등 난분해성 유기물질의 분해과정 중 발생하는 질산화미생물의 저해(Inhibition) 작용 등 복잡한 생물학적 분해 메커니즘이 모사 가능하다. 이를 활용하여 실제 전자산업 유기폐수 처리시설을 Water Digital Twin으로 구현하여 CPS (Cyber physical system) 상에서 전자산업 폐수처리장에 폐수 유입 성상에 따라 공정 모델링, 유출수 예측, 공법 선정, 설계 효율 평가 등 다양한 목적으로 활용될 수 있다.