• 한국물환경학회지
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• 제26권3호
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• pp.420-431
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• 2010

하천형 저수지인 팔당호의 건기시 수질을 모의하기 위하여 단순 물질수지 모델을 개발하였다. 대상 물질은 총인 (TP), 클로로필${\alpha}$ ($Chl.{\alpha}$), 5일 생물학적 산소 요구량 (BOD) 화학적 산소요구량 (COD)이었다. 모델은 지난 20년간의 실측치를 잘 재현하였으며 유기물질의 성인을 밝히는데 이용될 수 있었다. 모델을 통하여 분석한 결과, 팔당호에서 인에 대한 조류의 이용성을 결정하는 임계 수리부하는 약 $1.5m\;d^{-1}$로 나타났다. 팔당호의 $Chl.{\alpha}$, COD, BOD 농도는 임계부하보다 작은 수리부하의 조건에서 생산과 호흡 및 침전과 같은 조류의 변화에 민감하게 반응하였다. 최근 유기오염 저감을 위한 중앙정부와 지방정부의 강도 높은 노력에도 불구하고 팔당호의 수질은 크게 개선되지 않았으며 오히려 COD 농도는 증가하였다. 모델 해석을 통하여 이는 조류 생산량의 증가와 아울러 비점오염원 등에서 외래성 부하가 증가하였기 때문인 것으로 나타났다. 특히 2000~2007년 기간의 조류 기원성 유기물 농도는 전체 유기물 농도의 절반에 해당하는 것으로 추정되었으며, 이는 1988~1994년 기간에 비하여 2.5배, 1995~1999년 기간에 비하여 1.3배에 달하는 수준이었다. 이러한 연구의 결과는 팔당호의 수질개선을 위해서는 조류 발생을 억제하는 것이 필요함을 시사하는 것이었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.247-255
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• 2016

강우 시 표면 유출에 의한 비점오염물질의 하천 유입은 도시 하천 관리에 부정적인 영향을 미치며 특히 강우 초기의 수질농도가 매우 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 하천의 제외지 또는 유수지 등의 공간을 활용하여 침강 및 여과작용을 이용하여 최소한의 에너지 및 비용을 이용하여 오염물질을 정화시키면서 하천의 수질 및 수량 관리에 긍정적인 작용을 할 수 있는 장치와 시스템을 개발하고자 하였다. 빗물 자동 모니터링 시스템을 이용하여 초기 우수에 대한 유량 및 수질을 파악하였고 이를 토대로 처리 시스템의 설계 기준을 확립하고자 하였다. 초기우수 제어 장치는 침전 장치만으로도 총부유물질 (TSS) 84 - 95%, 총질소 (TN) 31 - 46%, 총인 (TP) 42 - 86%의 제거 효율이 나타났다. 또한 일기 예보를 통해 강우에 의한 유량 및 수질을 예측하고 처리장치의 상태 및 자동 모니터링시스템과 연계하여 시설을 종합적으로 관리할 수 있는 강우 유출 종합관리 시스템 ISTORMS (Integrated Stormwater Runoff Management System)를 개발하였다. 본 연구 결과는 도시 하천의 수질 및 유량 환경개선에 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 미생물학회지
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• 제48권3호
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• pp.192-199
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• 2012

미세조류는 광합성을 통하여 바이오디젤과 같은 부가가치상품을 생산할 수 있으며, 미세조류를 이용한 생명공학 기술이 주목 받고 있다. 그러나 질소원과 탄소원은 미세조류 배양 비용을 높여 충분한 바이오매스 생산에 제한요소가 되고 있다. 미세조류를 배양하는데 도시하수를 이용하는 것은 생산단가를 낮추는 좋은 대안이 될 수 있으며, 본 연구에서는 옥외 수질정화 배양 시스템(mini raceway open pond)을 이용하여 적용했다. 실험에 사용한 도시하수는 하수종말처리장의 1차 침전지를 거친 유입수를 이용하였으며, 토착 미세조류를 mini raceway open pond에서 배양하였다. 체류시간 6일의 운전 후 TN, TP, COD-$_{Mn}$, $NH_3$-N의 평균 제거 효율은 80.18%, 63.56%, 76.34%, 96.74%로 각각 나타났다. 18S rRNA gene 분석결과 녹조류인 Chlorella, Scenedesmus가 우점하였으며, 16S rRNA gene 분석결과 Rhodobacter, Luteimonas, Agrobacterium, Thauera, Porphyrobacte의 5종의 bacteria가 동정되었다. 이러한 결과를 통하여 미세조류를 이용한 호기성 처리나 과도한 발전비용 없이 효과적인 하수처리를 할 수 있는 가능성을 확인하였다. 그리고 도시하수는 미세조류 배양에 필요한 탄소원과 질소원을 제공할 수 있으며 미세조류 바이오매스는 상업적 목적으로 이용될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권11호
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• pp.834-846
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• 2011

본 연구의 목적은 하천, 호수의 준설 시에 발생하는 준설토 사토장에 저류된 부유물질을 hydrocyclone을 이용하여 모래입자를 분리하고, 부유미세입자 및 오염물질을 처리하기 위해 키토산 응집제를 이용하여 고속 응집과 침전이 가능한 IDFIS 시스템을 개발함에 있다. 응집교반실험 결과 키토산 주입농도는 하천퇴적물질의 경우 40 mg/L, 터널굴착 퇴적물질의 경우 5 mg/L에서 잔류탁도는 5 NTU 이하를 나타내었다. 키토산응집제는 응집, 응결조건에 pH 영향이 거의 없으므로 처리장치 운전의 용이성에 기여할 것으로 판단된다. IDFIS장치를 이용하여 황토입자, 하천퇴적물질, 하천부유사 퇴적물질, 터널굴착 퇴적물을 대상으로 제거특성을 분석한 결과 전반적인 평균 처리효율은 탁도 98%, SS 99%, COD 85%, TP 95%를 나타내었다. 키토산응집제는 다양한 탁도 범위에서도 입자물질의 제거에 매우 효과적인 것으로 분석되었다. IDFIS장치는 키토산응집제로 빠르게 형성된 플럭을 높은 수면적부하율로 처리 가능하여 집적화된 처리장치로서 활용도가 높을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.372-380
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• 2021

비점오염물질 및 고농도 가축분뇨는 수계 및 습지 수질 악화의 주요 원인으로 보고되고 있으며, 이를 관리하기 위한 방안으로 저영향개발기술 (Low Impact Development, LID)에 대한 관심이 증가하고 있다. 인공습지는 다양한 오염물질 저감 기작을 기반으로 가축 사육 농업지역 내 비점오염원 관리 방안으로 제시되고 있다. 이에 본 연구에서는 전라북도 J시 내 경작지 및 가축 사육 지역을 대상으로 현장 모니터링 및 모델링을 기반으로 인공습지의 적용성 평가를 실시하였다. 연구대상 지역의 강우 시 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC) 농도는 건기 시와 비교하여 BOD 기준 약 27배 이상 높은 것으로 나타나 비점오염원 관리가 시급한 지역으로 나타났다. 모델링 기반의 인공습지 저감 효율은 BOD 57.5%, TN 48.9% 그리고 TP 64.2%를 보였다. 하지만, 다량의 강우유출수가 발생하는 시점과 동절기에는 다소 효율이 감소하는 경향을 보여 해당 시기 인공습지 운영에 관리가 필요할 것으로 판단된다. 마지막으로 본 연구 결과는 인공습지가 가축 사육 농업지역 내 안정적인 비점오염원 관리가 가능한 대안으로 제안될 수 있는 것을 보여준다.

• 한국습지학회지
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• 제21권2호
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• pp.147-151
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• 2019

최근 농촌지역은 급속도로 발전하고 있으나 기존의 기반시설은 발전하는 농촌실정에 비해 부족하고, 노후화 되어있다. 그 중 가장 대표적인 것이 하수관거 시스템이다. 본 연구에서는 경기도 A시의 농촌지역을 연구대상 지역으로 선정하여 하수관거 정비사업이 하수처리장 운영에 미치는 영향을 분석하였다. 분석항목은 유입하수량의 변화와 대표 오염물질 항목에 대한 하수농도, 유입하수 부하, C/N비 마지막으로 오염물질 처리효율을 비교 분석하였다. 분석결과 농촌지역 개발로 하수 발생량이 증가하였으며, 하수관거 개량 및 신설로 하수관거 내 불명수의 유입차단 및 관리가 향상되어 하수처리장내 고농도의 하수 유입으로 하수 부하량이 증가한 것으로 사료되며, 이는 C/N비 증가와 더불어 TN 및 TP 제거효율의 개선까지 영향을 미친 것으로 판단된다. 향 후 본 연구 결과는 농촌지역의 하수관거 정비사업이 하수처리장의 운영에 긍정적인 영향을 미친 대표적인 사례로 활용될 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제23권1호
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• pp.35-43
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• 2021

도시지역의 강우유출수를 관리하기 위하여 자연기반해법의 LID 및 그린인프라 적용이 늘고 있다. 식물이 LID 시설에 적용되는 이유는 광합성을 이용하여 오염물질 저감효율을 높이고, 시설 내부 오염물질 축적을 줄여 유지관리 기능을 향상시키기 위해서이다. 그러나 LID 시설 내부에서 작용하는 식물의 오염물질 흡입능력의 불확실성으로 인하여 식재 선정시 어려움이 많다. 따라서 본 연구는 도로변, LID 시설 및 조경공간에 식재되어있는 식물의 건물률 및 영양물질 함량을 비교하여 오염물질 제거기작을 분석하기 위해 수행되었다. 실험대상인 7종의 초본류, 관목류 및 교목류의 월별 건물률은 60~90% 범위를 보였다. 초본류 몸체 내 TN 함량은 여름철까지 지속적으로 성장하다가 감소하는 추세를 보였다. 그러나 관목류와 교목류는 초봄과 늦여름에 높은 TN 함량을 보였다. 패랭이를 제외한 LID 시설에 식재된 모든 식물에서 높은 TP 함량을 보였다. 이는 LID의 식물이 인 제거에 효율적이라는 것을 의미한다. 식물별 영양염류 함량은 유입수 농도에 영향을 끼치는 도시환경에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 결과들은 향후 LID 적용 시 식생 선정에 있어 유용한 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제23권1호
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• pp.67-73
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• 2021

도시화와 산업화로 인하여 불투수면적이 증가함에 따라 강우유출에 의한 비점오염원이 수계에 미치는 영향이 커지고 있다. 과거에는 비점오염원을 관리하기위해 장치형 시설(BMP)이 많이 사용되었으나 최근 LID(Low Impact Development)기술을 통해 자연적으로 처리하는 기술이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 자연형 시설 중 식생체류지에서의 강우 모니터링을 실시한 데이터를 토대로 SWMM 모델을 통해 다양한 강우사상을 모의하였다. LID 모델링 연구의 특징으로 실데이터가 자연시설을 통해 얻은 결과이기 때문에 단기간 데이터로는 정확한 모델링 자료를 구축하기 어려워 정확한 모델을 구현하기가 힘들다는 특징이 있는데, 본 연구에서는 3년간 모니터링한 데이터를 통해 정밀한 모델을 구축하였다는 점에서 의의가 있다. 총 18회 모니터링한 실데이터를 모의하였으며, 유입량과 유출량, 오염물질 5개항목의 제거효율을 모의하였다. 성능평가를 실시한 결과 7개 항목 대부분이 우수한 지표를 나타내었으며, 상대적으로 TN과 TP 항목이 모의성능이 낮은 것으로 나타났다. 미래에는 우리나라도 상수도 시스템과 하수도 시스템이 실질적으로 통합되어 운영되는 통합물관리 시스템이 도입될 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구결과는 미래형 통합물관리시스템에서 강우를 초기에 관리하는 단계에서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단되며, 설치예상지역의 강우유출저감 및 오염물질 저감 정도를 사전에 예측할 수 있으며, 이를 통해 식생체류지의 과다설계를 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

• 토지주택연구
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• 제15권1호
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• pp.167-177
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• 2024

본 연구에서는 하이드로사이클론, 응결/응집, 용존공기부상 단일 공정이 결합한 실 규모 물순환 조합공정(HCFD)의 오염 지표수 처리 성능을 평가하였다. 실 규모 물순환 공정은 수질 변동이 큰 유입 원수를 대상으로 안정적인 수처리 효율을 보였으며, 유입수의 주요 수질 지표가 매우 나쁨(BOD, TP, COD) 혹은 약간 나쁨(SS)이었으나, 방류수는 매우 좋음(BOD, SS, TP) 혹은 좋음(COD) 수준으로 향상되었다. 물순환 시스템 방류수의 후속 고도 처리를 위해 활성탄 기반 흡착 공정의 용존성 유기물 및 미량오염물질(잔류의약물질 APAP 및 산업 화학물질 AO7) 처리 잠재성을 평가하였다. 오염원 흡착 특성은 흡착동역학 및 등온 흡착실험과 관련된 모델링 기법을 이용하여 관찰하였다. 실험 결과, 후처리 활성탄 흡착은 잔류 유기물, APAP, AO7 유기물에 대한 높은 오염원 제거 잠재성이 있음이 확인되었으며, 오염원 흡착속도 및 최대 흡착량 값은 유사 2차 반응속도 모델과 Langmuir 등온흡착 모델에 의해 결정되었다. 본 연구 결과, 활성탄 기반 흡착 공정은 기존의 물순환 조합공정과 연계시 수처리 효율을 상호 보완적으로 높이고, 흡착 공정은 전단의 입자 분리 공정으로 제거가 어려운 용존성 오염원의 후속 처리에 대한 높은 잠재성이 있음을 시사한다.

• 유기물자원화
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• 제17권4호
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• pp.91-102
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• 2009

본 연구에서는 축산자원화물을 농지에 주입 시 유출 및 침출에 의하여 삭감되는 축분자원화물의 전환율을 산정하고자 실험실 시험을 실시하여 조사 및 분석하였으며 결과는 다음과 같다. 강우강도의 증가에 따라 농지로부터 유출유량도 증가하는 경향을 보였다. 침투수의 유량은 강우강도 20mm/hr 미만에서는 강우의 대부분이 지하로 침투하였으며, 32.4mm/hr 이상의 강우강도에서는 5.0L로서 거의 유사하거나, 다소 감소하는 경향을 보였다. 토양의 구성성분과 다짐의 정도가 유사할 경우 표면유출은 강우강도의 크기에 의존함을 알 수 있었다. 액비를 시비한 경우, 표면유출수의 유량은 퇴비를 시비한 반응조와 거의 유사하였으며, 침투수의 유량은 퇴비 시비시보다 작게 나타났다. 오염물질의 항목에 따른 농지유출비는 BOD가 0.00003, $COD_{cr}$은 0.00006, TN은 0.00056, TP는 0.00011, 그리고 TOC는 0.00005로서 항목에 따라 다소 차이가 있었다. 특히, TN 유출비는 타 항목에 비하여 10배 이상의 높은 값을 보였다. 한편, SS의 경우 농지유출비는 0.001로 매우 높게 나타났는데, 이는 시비된 오염물질의 유출이라기보다는 토양자체의 미세한 콜로이드성 입자의 유출에 기인하는 것으로 판단된다. 32.4~57.1mm/hr의 모든 강우강도를 고려할 때, 자원화물이 농지에서 삭감되는 농지 삭감비는 BOD의 경우 퇴비는 94.9~98.4%, 액비는 85.8~98.1%의 높은 범위를 보였다. TN은 퇴비의 경우 96.6~98.4%의 범위를 보였으며, 액비의 농지 삭감율은 97.2~98.5%의 범위로서 대부분의 자원화물이 농지에서 삭감되는 것으로 조사되었다.