Earticle

지속가능한 하폐수처리공정은 기후변화와 물부족 문제를 해결하는 실효성 있는 기술 중 하나이다. 미생물연료전지(microbial fuel cell, MFC)는 하폐수에 존재하는 유기성 물질로 부터 전기에너지를 추출하는 동시에 처리를 수행하는 생물전기화학시스템이다. MFC 기술의 발전은 지난 십수년간 놀라운 속도로 발전해 왔고, 현재 실험실 MFC의 전력밀도는 2.87 kW/m3에 이르고 있다. 현격하게 증가하는 성능지표와 계속되는 현장실험들은 MFC의 실용화가 머지 않았음을 보여주고 있다. 본 리뷰는 MFC 기술에 익숙하지 않은 연구자들을 위해, 미생물전기화학의 기술에 대한 소개와 생물전기화학적 하폐수처리를 위한 지금까지의 MFC 기술의 발전양상을 정리하였다. 그리고 MFC 기술을 이용한 하폐수처리의 실용 화에 관심이 있는 연구자들을 위해 MFC의 실용화를 위한 향후과제와 전망에 대해 다루었다.

A sustainable wastewater treatment process is one of valid technical solutions to overcome the current situations of climate change and water shortage. MFC is a bioelectrochemical system producing electricity from organic matters in wastewater with simultaneous treatment. MFC technology has been advanced at an amazing pace over last 10 years and power densities of a lab scale MFC have reached 2.87 kW/m3. Prominently increasing performance and continuing fieldscale tests suggests that practical application of MFC would happen in the near future. In this review, microbial electrochemical technologies and development of MFC technology for bioelectrochemical wastewater treatment are reviewed. In addition, future challenges and prospective are suggested with respect to practical implementation of MFC technology for wastewater treatment application.

본 연구에서는 국가에서 발간하는 통계자료를 이용하여 전라남도의 생활폐기물 관리에 대해서 고찰하였다. 전라남도는 넓은 면적을 가지고 있으나 인구수는 많지 않아 낮은 인구밀도를 나타내고 있는 반면, 많은 가구가 농업 중심의 1차산업에 종사하고 있다. 그럼에도 불구하고 인구의 구성을 보면, 2인 이하의 가족 구성원이 많으며, 고령화되고 있다. 또한 전라남도는 많은 섬이 있어 소규모의 회분식 소각시설 및 매립시설이 산재되어 있는 것으로 나타났다. 특히 소규모의 회분식 소각시설에서 배출되는 중금속이나 다이옥신류의 농도는 중규모 이상의 연속식 소각시설에서 배출되는 농도에 비하여 매우 높은 실정이다. 전라남도의 경우, 소각처리율은 16%이나 소각시설 수는 47개 시설로, 소규모 소각시설이 분포하고 있음을 시사하고 있다. 따라서 이런 지역적 특색을 충분히 고려한 생활폐기물 관리 방안으로, 본 연구에서 소규모 소각시설보다는 소규모 폐기물고형연료 (RDF)화 시설 또는 탄화 시설 등을 대안으로서 제안하였다.

The municipal solid waste management policy in Jeonnam was considered using the statistical data. Jeonnam has a large administrative district, a lot of agriculture, forestry and fishery population and a high ratio of the aged, but a low population density. Currently, Jeonnam is dotted with a lot of small batch type incinerators and small-sized landfills owing to lots of islands. Especially it is well-known that the small batch type incinerators are discharging higher concentrations of pollutants such as heavy metals and PCDDs/DFs than middle-sized continuous type ones. Jeonnam has 47 small facilities for incineration of waste although the incineration ratio is only 16%, meaning that the waste incineration rate per facility would be very small, as much as 6.3 ton/day/facility. This is the lowest value comparing to another prefectures and metropolitan cities. This study suggested that refuse-derived fuel (RDF) or carbonization facility would be an alternative to the batch type incinerators.

침지형 중공사막 MBR 공정에서는 중공사막 Dead-end 방식의 중공사막 모듈이 주로 사용되고 있으나 MLSS 농도가 높은 경우에 중공사막 모듈 내부에 슬러지가 축적되어 막 오염이 급속히 증가한다는 문제점이 있다. 침지형 중공사막 MBR 공정에서 막 모듈 형태에 따른 막 오염 특성을 파악하기 위해서 모듈의 형태를 End-free와 Dead-end 형태의 막 모듈로 제작하여 막 모듈 구조변화가 막 오염에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 End-free 막 모듈에서 막 밀도를 변화시키면서 막 밀도가 막 오염속도에 미치는 영향을 조사하였고 마지막으로 MLSS의 점도 변화의 원인으로 지적되는 F/M비가 막 오염에 미치는 영향을 분석하였다. End-free 형태의 막 모듈이 임계 막간차압에 도달하는 시간을 dead-end 형태의 막 모듈에 비해서 1.7배 증가되어 막 오염 개선 효과를 보여주었다. 동일한 투과유속이라도 중공사 배열에 의한 막 밀도의 차이는 막 표면의 겔층 형성속도에 영향을 주어 중공사 밀도가 낮을수록 막 오염속도가 감소하였다. 또한 MLSS 점도 및 SMP 변화의 원인으로 지적되는 F/M 비가 0.001 ~ 0.002인 저 F/M비 조건에서는 막간차압의 상승이 크게 감소하여 40 시간의 총 운전 시간동안 TMP가 5 kPa를 초과하지 않았다.

Dead-end type module have mainly been used in hollow fiber MBR process. However, the clogging in the hollow fiber membrane module increased greatly because of the accumulation of biomass inside the hollow fiber network under high MLSS condition. To investigate fouling behaviour according to membrane module types, both end-free and dead-end types membrane modules were manufactured and were tested for the fouling kinetics. The change of trans-membrane pressure (TMP) were observed according to the hollow fiber packing densities with end-free module type. The F/M ratios, noted for the cause of change of MLSS viscosity, were also tested for the change of TMP. End-free type membrane module decreased membrane fouling velocity and increased the critical TMP arrival time up to 1.7 times than the dead-end type one. This means that the hollow fiber density was effected at the formation of gelation stage on the membrane surface even those are operated under same permeate flux. As for F/M ratio, low F/M ratio of 0.001 ~ 0.002 gave a great decrease of membrane fouling, thus, the TMP did not increase over 5 kPa while the whole operation time.

본 연구에서는 화학적이온화법에 기반한 최근의 분석방법인 간편하고 신속한 양자전이질량분석기(PTR-MS)를 이용하여 주류 및 지류 담배연기의 휘발성유기화학물질을 분석하였다. 실시간 질량스펙트럼 측정결과, 주류연기에서 주요 신호는 m/z 32에 해당하는 메탄올 성분이었고, 지류연기에서는 m/z 163에 해당하는 양자치환된 니코틴 성분으로 나타났다. 서로 다른 연소조건을 통해 배출되는 주류연기와 지류연기 사이의 질량스펙트럼 경향에서 주요한 차이가 확인되었다. 지류연기의 질량스펙트럼은 주류연기에 비해 보다 복잡하고 높은 신호세기를 나타냈으며, 주류연기에서 검출된 이온들은 지류연기에서 검출된 이온들에 비해 보다 낮은 질량범위에 분포하였다. PTR-MS를 이용한 실시간 담배연기 분석은 메탄올 및 양자치환된 니코틴과 같은 담배연기에서 배출되는 반응성 가스상 물질의 연구에 유용한 수단이 될 수 있다.

In this study, a simple, novel and fast method based on chemical ionization method by on-line proton transfer reaction-mass spectrometer (PTR-MS) was used to the analysis of volatile organic chemicals in main-stream (MS) and side-stream (SS) cigarette smoke. In the results of real-time mass spectrums, the dominant signal of MS was methanol peak with m/z 32 and SS was protonated nicotine peak with m/z 163 in the PTR-MS mass spectrums. Significant differences were found in mass spectrum patterns between the MS and SS smoke emitted from each difference combustion conditions. The mass spectrum of SS smoke had more complex and high signal intensity than the MS smoke. The detected ions in the MS mass spectrum are distributed more light mass range better than the detected ions in SS. Real-time analysis of cigarette smoke using PTR-MS may be useful fool for reactive gaseous components study of emission from the smoke like methanol and protonated nicotine.

본 연구에서는 분뇨와 가축분뇨처리시설의 효율적인 관리방안 제시를 위하여 2008년~2010년까지 분뇨처리시설 9개소와 가축분뇨처리시설 6개소에 대하여 복합악취와 지정악취물질(22종)을 대상으로 악취실태조사 및 원 인분석을 실시하였다. 조 사결과 분뇨와 가축분뇨처리시설 중 전처리시설과 슬러지 처리시설에서 주로 고농도의 악취가 발생 되고 있었으며, 황화수소 와 메틸머캅탄 등의 황화합물류가 주요 악취원인물질로 조사되었다. 1저류조 측정결과 N-I에서 복 합악취와 황화수소는 포기 시 각각 100,000배, 79.84 ppm, 비포기시 각각 144배, 0.01 ppm이었으며, N-C에서는 교반시 각각 14,423배, 35.23 ppm, 비 교반시 각각 3,107배, 18.42 ppm으로 조사되었다. 또한, 2저류조 측정결과 L-D에서 복합악취와 황화 수소는 포기시 각각 66,943배, 358.80 ppm, 비포기시 각각 14,422배, 1.76 ppm, 그리고 L-A에서 복합악취는 교반시 10,000배, 비교반시 3,000배 로 조사되었다. 저류조에서는 처리수 이송용 파이프 라인의 낙차와 포기시 내부에 양(+)압이 형성되 므로 파이프 라인의 연장, 공기공급량 조절, 그리고 악취포집설비의 정상적인 설치·운영으로 저류조 내부를 음(−)압 상태로 유지할 필요가 있다.

This study was performed to propose the effective management plan by the odor survey and causal analysis on dilution value and legally-designated odorants (22 compounds) of 9 night-soil treatment facilities and 6 livestock treatment facilities in operation for 3 years between 2008 and 2010. As a result of this study, major odorous compounds in the research area appeared to be sulfur compounds such like hydrogen sulfide and methyl mercaptan, The highest odor concentration was detected at the pretreatment and sludge treatment process unit of each facility. First storage tank was to be examined that in case of aeration odor dilution value and hydrogen sulfide was the 100,000 dilution value, 79.84 ppm and in case of non -aeration the 144, 0.01 ppm respectively at N-I, in case of agitating the 14,423, 35.23 ppm and in case of non-agitating the 3,107, 18.42 ppm respectively at N-C. It was also surveyed that according to examing of second storage tank, in case of aeration odor dilution value and hydrogen sulfide was the 66,943 dilution values, 358.80 ppm and in case of non-aeration the 14,422, 1.76 ppm at L-D, in case of agitating the 10,000, in case of non-agitating the 3,000 dilution value respectively at L-A. It was so formed the positive pressure by a high head of conveying fluid pipe and aeration in storage tank that it was necessary to maintain the negative pressure by the extension of conveying fluid pipe, control of air volume and the proper installation and operation of ventilation system.

본 연구에서는 문헌고찰을 통하여 성장 발육기에 있는 학생들의 주요 활동공간인 학교운동장에 대 하여 표면 피복상태 및 환경오염의 정도와 경로가 조사되었다. 대부분 흙을 기반으로 조성되어 있는 학교운동장은 보건 환경에 대한 무관심과 조성 및 유지관리에 소요되는 비용만을 고려한 잘못된 판단으로 중금속 등 다양한 유해물질이 존재 하는 것으로 나타났 다. 학교 보건환경에 대한 중요성이 인식되면서 잔디를 기반으로 하는 운동장으로 전환되고 있으며, 따라서 황토와 은행 나무 잎 등 천연재료를 포함하는 잔디운동장용 충진제를 개발하였다. 관련기준에 의하여 분석실험 을 한 결과 중금속과 같은 유해물질은 거의 검출되지 않았으며 PAHs만 1 mg/kg 이하로 검출되었으며, 이는 기준인 10 mg/kg보다 훨씬 낮은 값을 나타내었다. 개발된 충진제는 환경적 활동공간을 제공하는 데에 기여할 것으로 기대된다. 학교 운동장에 대한 보다 많은 연구가 진행되어 단순한 운동장으로서의 기능뿐만 아니라 유해한 환경요소로부터 안전한 활동 공간으로서의 기능이 함께 이루어져야 할 것으로 판단된다.

In this study we refer to study records to investigate the cover conditions, degree and path of pollutions on playgrounds in school as field of activities for students in growing formative years. Some playgrounds had switched to the grass-based status with the recognitions for the public health and environment, therefore we developed fillers that contain natural ingredients such as ocher and ginkgo leaves for turf. From the results of assays be the relevant standards, such as heavy metals and hazardous substances were not detected, The PAHs were detected in less than 1 mg/kg, which is much lower than the standard value of 10 mg/kg. So they were expected to provide safety space for outdoor activities. With more researches on the school playground in future, it should be done the playground features as a function of safe space that can respond to harmful environmental factors, but also inherent function.

청정지역인 제주지역에서 대기중 미세먼지의 수용성 성분과 미량원소를 분석하여 성분분석 자료를 토대로 CMB모델 로서 오염원 기여도를 산정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 제주지역의 미세먼지 성분분석결과 를 바탕으로 오염원 기여도를 정량적으로 할당한 결과, 미세입자는 Site M에서 평균기여율이 디젤자동차(DIESL) 36%, 황산염(AMSUL) 22%, 경유 외연기관(EXCL1) 17%, 해염(MARIN2) 8%로 할당되었으며, Site U에서는 디젤자동차 28%, 황산염 26%, 경 유 외연기관 25%, 가솔린자동차(GASL2) 6% 로 할당되었다. 조대입자에서의 평균기여율은 Site M에 서 디젤자동차 47%, 해염 21%, 토양먼지 13%, 중유 외연기관(EXCH2) 6% 순으로 나타났으며, Site U에서는 디젤 자동차 31%, 해염 28%, 토양먼지 28%, 중유 외연기관 4% 순으로 나타나 국지적인 오염원의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.

The purpose of this study is to measure the concentrations of the trace elements and the water -soluble ions contained in airborne and to estimate the contributions of emission sources using CMB model in Jeju area. Airborne particles were collected by 8 stage non-viable cascade impactor at two sampling sites, named as Site M and Site U, for the 3 months from Dec. 2009 to Feb. 2010. For the source apportionment in Jeju area based on these data analyzed, the CMB(chemical mass balance) model was adapted in this study. From the results of the source apportionment based on the test of the CMB model, the order of the average source contribution is as follow; In the fine particles, Diesel vehicles (36%), Ammonium sulfate (22%), External combustion of light oil (17%), Marin (8%) at Site M, and Diesel vehicles (28%), Ammonium sulfate (26%), External combustion of light oil (25%), Gasoline vehicles (6%) at Site U. In the coarse particle, Diesel vehicles (47%), Marin (21%), Soil dust (13%), External combustion of heavy oil (6%) at Site M, and Diesel vehicles (31%), Marin (28%), Soil dust (28%), External combustion of heavy oil (4%) at Site U. It can be shown that the chemical constituents of the coarse particles are affected by the local sources.

최근, 일본과 우리나라 사이에 국제적 영유권을 위한 국도에 대한 많은 문제가 있으며 관광자원의 가능성 그리고 가치재평가와 관광 자원 가능성에 대한 관심이 높아져있다. 본 연구는 국내가 보유하고 있는 3200여개의 섬을 활용하기 위해 물리적 계획기법의 개발현황 을 파악하여 지속가능하고 미래지향적인 국내군도의 섬 개발전략을 구축하는데 목표를 둔다. 그 결 과로서 첫째, 군도의 기본개념을 기술 중심, 인간중심, 생태중심의 3개의 개발측면으로 인간정주의 확장성과 쾌적성을 위한 제2의 공간 확 보로 정의하였다. 개발유형은 해상, 해중, 해저의 3개 유형으로, 개발방법으로는 선형네트워크, 집중네트워크 방식으로 분류하였다. 둘 째, 국내·외 사례분석에서는 국외사 례의 개발유형이 환경론적 측면에서 다양한 개발테마에 맞게 적절히 적용되어 과학도시, 관광도시, 상업도시, 생태도시로서의 정체성을 내포하고 개발되고 있음의 결과를 얻었다. 그러나 국내사례는 인간중심의 관광도시 개발에만 집중 하는 단기적 개발기법 적용이 대부분 이었으며, 섬 내에 살고 있는 거주민들의 개발 지식정보 습득과 이해가 미비하여 향후 지속 가능한 개발에 장애가 될 수 있음을 파악하 였다. 셋째, 심층 분석으로서, 사례분석을 통해 도출한 계획기법을 환경론과의 유기적인 연관성 분 석을 통해 각 사례별 적용여부 및 개발 동향을 파악하였다. 그 결과, 국내군도의 섬 개발을 위한 대표적인 물리적 계획기법을 총 8개의 계획 기법으로 도출하였다.

Recently, there were many problems of archipelagic for international dominium problem between Japan and our country and increased interesting about tourist resources possibilities and value revaluation. Thus, this study aims to make sustainable and futureoriented islands of archipelagic through developed trend of analysis physical design method for 3200 islands' development in Korea. As a process and a result first, the archipelagic basic concept was defined by second space securement for man-settlement expandability and comfort properties through techno-centrism, anthropo-centrism, eco-centrism in environmental-theory. The developed types divided to the high of the sea, the middle of the sea, the bottom of the sea and the developed methods are classified to the linear-network and the compact-network. Second, EU cases had variety developed theme and identity such as science city, leisure and resort city, commercial city, ecology city in environmental theory aspects but, Korean cases have plenty of problems such as focused development of leisure and resort city for fund profit, imperfect native people's developed knowledge learning and understanding and figure out that they will not make to the sustainable development for islands of archipelagic. Third, as a in-depth analysis, the application of methods and developed trend were figured out by correlation analysis between physical design methods and environmental theory through case studies. Consequently, representative physical design methods for islands of archipelagic in Korea development were 8 methods.

Animal waste biomass is a potentially utilized renewable material and energy such as compost, methane which are increasing dramatically with rapid urbanization. Korea has experienced fast-paced urbanization over the past three decades. This paper provides a synthesis of literature and experimental data to trace the potential of animal waste biomass for renewable material and energy production in Korea. The use of animal waste biomass for recycling for material and energy production will contribute to the construction of low- carbon cities. However there are still many difficulties. The main challenges are how to quantity the available animal waste biomass accurately and technical, financial issues with the exploitation of animal waste biomass, which recycling. Finally we provide several practical suggestion for the future development of animal waste biomass for recycling in urban areas could be a win-win approach for mitigation both the burden of disposed costs and the climate change crisis. In Korea, mostly animal waste biomass is recovered for soild and liquid composting. Korea has experienced the fastest urbanization since the 1980s, Land use and land cover changed dramatically in the process of urbanization and the amount of animal waste biomass is increasing quickly with the urban expansion. Challenges and strategies for developing the use of animal waste biomass for recycling are discussed. The conclusions could also provide a potential alternative option for solving climate change, environmental and energy problems in Korea.