Earticle

본 연구에서는 SIFT-MS를 탑재한 이동형 질량분석시스템을 활용하여 2~3차 미세먼지 계절관리제 기간 총 78개 산단 지역에 대한 VOCs 농도를 측정하였다. 또한 산단별 주요 업종, 성분별 배출량과 측정농도 간의 상관관계를 검토하여 향 후 이들 지역에서의 효과적인 VOCs 배출 관리 방안을 제시하고자 하였다. 그 결과, 산단지역 29종의 VOCs 농도 합은 지역별로 수도권, 중부권, 동남권, 남부권 순으로 높게 나타났다. 특히 수도권의 경우, 영세 사업장 밀집지역에서의 평균 VOCs 농도가 가장 높게 나타나 향후 소규모 사업장에 대한 배출 감시 및 관리의 필요성을 확인하였다. 이때 산단별 VOCs 측정농도간 인자분석 결과, 유기용제의 비산배출과 함께 다양한 합성수지, 합성섬유, 합성고무 및 기타 화학제품 제조업, 자동차 제조업 등이 국내 산단지역 VOCs 농도에 주로 영향을 주는 것으로 나타났다. 결과적으로 이동형 실시간 측정방식은 기존 고정 지점에서의 측정이 가지는 배출원 감시의 한계점을 보완하여, 인근 사업장의 대기오염물질 배출 영향을 효과적으로 감시할 수 있음을 확인하였다.

In this study, the concentration of VOCs in 78 domestic industrial complexes were observed by using a mobile monitoring system with SIFT-MS during the 2nd and 3rd seasonal fine dust management program. In addition, the correlation among major industries by industrial complex, emission by component, and measured concentration was reviewed in order to suggest effective VOCs emission management plans in these regions. As a result, the total concentrations of 29 VOCs species in the industrial areas by region were high in the order of the metropolitan area, central area, southeast area, and southern area. In the case of the metropolitan area, the average concentration of VOCs was the highest in the agglomerated area of small factories, suggesting the need for monitoring and management of emissions from small businesses. The result of factor analysis between VOCs measured concentrations by industrial complex indicates that fugitive emissions of organic solvents, manufacturing of various synthetic resins, fibers, rubber and other chemical products, automobile manufacturing and so on mainly affect the concentration of VOCs in domestic industrial complexes. Consequently, the mobile monitoring system with SIFT-MS supplemented the limitations of the emission source monitoring at a fixed point, and effectively measured the impact of air pollutant emission from nearby sources.

농업부산물 연소는 방지시설을 거치지 않고 대기오염물질이 배출되기 때문에 대기환경에 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 소각물질이 일정하지 않고 불특정 장소에서 산발적으로 발생한다는 특징이 있다. 따라서 이러한 생물성연소는 불특정 배 출원에 대한 배출현황을 파악하고 관리하는 것이 필요하다. 실제 국내 보리재배지역에서는 수확시기(6월) 농업부산물 연 소로 인해 타 지역보다 PM2.5 농도가 증가하는 경향을 보이고 있다. 본 연구에서는 PTR-TOF-MS를 이용하여 전남지역 에서 생물성연소로 인해 배출되는 대기오염물질인 VOCs의 종류 및 농도를 실시간으로 분석하였다. 연구결과 수확시기 에 농업잔재물 소각으로 인해 아세토니트릴, 벤젠 등 대기오염물질 배출을 확인할 수 있었다.

Agricultural residues burning is mainly emission source of air pollutants because it is directly emitted to atmosphere without pollution control system. Also, it is difficult to measured the emissions of air pollutants. Therefore, the observation methods are needed for the on-inspection of biomass burning. In this study, mobile monitoring system equipped with proton transfer reaction time-of-flight mass spectrometric (PTR-TOF-MS) was used to measure the volatile organic compounds (VOCs). The PM2.5 concentration of South-wsetern of Korea increased at wheat harvest season (June) due to the agricultural residues burning. The concentration of acetonitrile and benzene were highly increased at the harvest season compared to the growing season.

본 연구는 남조류 2종을 배지의 농도를 달리하여 5일간 배양시킨 후 부영양화와 관련된 수질항목을 측정하고 한국형 부영양화지수를 산정해 시료의 영양상태를 평가하였으며, ELISA법을 이용하여 마이크로시스틴을 분석하였다. 또한 일 반항목과 부영양화지표인 클로로필a와 마이크로시스틴 항목간의 상관관계를 분석하였다. 일반항목 분석결과 시료의 일 부분에서 SS의 미세한 차이가 있었고, 동일한 시료에서 Chl-a의 차이가 있었지만, 다른 항목에서는 종과 배양의 정도에 따라 뚜렷한 차이가 없었다. 한국형부영양화지수는 대부분 중영양상태 또는 부영양상태로 판정되었고, Chl-a와 마이크로 시스틴 간에는 상관관계가 낮게 나타났다.

In this study, two species of cyanobacteria were cultured at different concentrations for 5 days, water quality items related to eutrophication were measured and the TSIKO was calculated to evaluate nutritional status of samples, and microcystin was analyzed using ELISA. In addition, the correlation between the general item and the eutrophication index chl-a and microcystin items was analyzed. As a result of general item analysis, there was a small difference in SS in a part of the sample, and there was a difference in Chl-a in the same sample, but there was no clear difference depending on the degree of species and culture in other items. Most of the TSIKO was judged to be mesotrophic or eutrophobic, and the correlation between Chl-a and microsystin was low.

본 연구에서는 하수처리장의 부하 저감을 위해 음식물쓰레기 침출수와 액상 미생물 제제를 반응시켜 부하 저감 평가 를 하고자 한다. 음식물 찌꺼기 표준시료와 물을 혼합하여 분쇄 후 0.3mm mesh에 체거름하여 탈리액을 생성하였으며, 여기에 액상 미생물 제제인 eco-A, eco-C, eco-D, eco-E를 각각 6시간 동안 반응시켜 TCODcr과 SCODcr을 분석하였다. 그 결과 eco-C와 반응한 탈리액의 TCODcr, SCODcr의 감소율이 가장 높았으나 대조군과 비교 시 큰 효율이 나타나지 않 았으며, 이에 따라 하수처리장의 반송슬러지를 첨가하여 추가실험을 수행하였다. 반송슬러지를 첨가 실험을 수행 결과 마 찬가지로 eco-C의 저감 효율이 가장 높았으며, eco-C에는 Shinella 균주가 가장 높은 분류 구성을 나타내고 있으며, 반송 슬러지와 높은 반응성을 나타난 것으로 판단된다. 따라서, 액상 미생물 제제 eco-C와 반송슬러지를 혼합시켜 하수관에 직 투입하면 음식물쓰레기 침출수로 인한 하수처리장의 부하 저감이 가능할 것으로 판단되나, 상용화 수준으로 되기 위해서 는 추가적인 연구가 필요하다.

In this study, in order to reduce the load of sewage treatment plants, the load reduction evaluation is conducted by reacting food waste leachate with liquid microbial agents. The standard food sample and water were mixed, crushed, sieve-filtrated at 0.3mm mesh to produce a desorption solution, and the liquid microbial agents eco-A, eco-C, eco-D, and eco-E were reacted for 6 hours, respectively, to analyze TCODcr and SCODcr. As a result, TCODcr and SCODcr of the desorbed solution reacted with eco-C were the highest, but the efficiency was not significant compared to the control group, and accordingly, additional experiments were performed by adding returned activated sludge from the sewage treatment plant. The experiment to add returned activated sludge showed that eco-C had the highest reduction efficiency, the Shinella strain had the highest classification configuration in eco-C, and high reactivity with returned activated sludge. Therefore, it is judged that the load of the sewage treatment plant due to food waste leachate can be reduced by mixing the liquid microbial agent eco-C and the returned activated sludge directly into the sewage pipe, but further research is needed to achieve commercialization level.

본 연구에서는 내부 역세척이 불가능한 평판 막의 외부 역세척 실험을 진행하여 역세척 시 최적의 조건을 도출해 내고 자 한다. 실험은 Airlift mode를 결합한 평판 MBR 컬럼 제작 및 공정을 구상하였다. 역세척은 환경부 기준 역세척 공기 주입량인 50 m3/m2/hr로 실험을 수행하여 막 회복률을 산정하였다. 실험 진행 후 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics) 프로그램을 통해 막에 걸리는 전단력을 측정하여 최적의 공기량을 산출하여 소비되는 에너지를 최소화할 수 있도록 연구를 진행하였다. 분석 결과 50 m3/m2/hr에서 역세척 실험을 진행한 결과, Flux 4.489~12.449 L/m2/hr (평균 5.916 L/m2/hr)로 나타났으며 막 회복률은 75.3~95.1% (평균 89.0%)로 나타났다. CFD를 통한 전단력 분석 후 각 공기 유 입 속도에 따른 막 회복률 산정 결과 50 m3/m2/hr에서 89.0%, 40 m3/m2/hr에서 71.2%, 30 m3/m2/hr에서 53.4%, 20 m3/ m2/hr에서 35.5%, 10 m3/m2/hr에서 17.2%로 막 회복률이 나타날 것으로 예상된다. 결과적으로 50 m3/m2/hr에서 가장 높 은 전단력을 나타내었으며 분리막의 위치를 장치 하단에서 45 cm일 때 가장 높은 전단력을 나타낼 것으로 판단된다. 또 한, 공기 유입구의 개수가 많을 때 전단력의 수치가 높은 것으로 보인다.

In this study, an external backwashing experiment of a flat plate membrane in which internal backwashing is impossible is conducted to derive optimal conditions for backwashing. The experiment envisioned the fabrication and process of a flat MBR column combined with the airlift mode. For backwashing, the membrane recovery rate was calculated by performing an experiment with 50 m3/m2/hr, which is the standard amount of backwashing air injected by the Ministry of Environment. After the experiment, the shear force applied to the membrane was measured through the Computational Fluid Dynamics program to calculate the optimal amount of air, so that energy consumption could be minimized. As a result of the backwashing experiment at 50 m3/m2/hr, the flux was 4.489~12.449 L/m2/hr (average 5.916 L/m2/hr) and the membrane recovery rate was 75.3~95.1% (average 89.0%). appear. After shear force analysis through CFD, the results of calculating the membrane recovery rate according to each air inflow rate were 89.0% at 50 m3/m2/hr, 71.2% at 40 m3/m2/hr, 53.4% at 30 m3/m2/hr, and 35.5 % at 20 m3/m2/hr. %, 17.2% at 10 m3/m2/hr is expected to show a membrane recovery rate. As a result, the highest shear force was shown at 50 m3/m2/hr, and it is judged that the highest shear force will be shown when the position of the separator is 45 cm from the bottom of the device. In addition, it seems that the value of shear force is high when the number of air inlets is large.

고형연료제품(SRF)은 고유가 시기의 불안정한 에너지 시장에 도입되어, 다양한 정책적 혜택에 힘입어 SRF를 사용한 발전은 매년 증가하였다. 하지만 폐기물을 원료로 하여 제조되는 SRF에 대한 불신으로 많은 지역에 관련 사업들이 차질을 빚고 있다. 본 연구에서는 대기환경의 안전성을 객관적으로 검증하는 방안을 제시하여 주민 수용성을 제고하고자 고형연료제품 사 용시설의 대기확산모델링(AERMOD)를 활용하여 측정지점을 선정하고, 측정일 풍향에 따른 재활용시설 주변지역 영향조사 를 하였다. 주변지역 영향조사 실측(5개 지점)과 대기확산모델링을 비교한 결과, 최대 착지지점에서 TSP 농도가 높게 측정되 는 경향을 보이며, NOx, SOx는 타지점에서의 농도가 높은 경우가 있으며, HCl과 HF는 검출한계 이하로 측정되었다. 악취물 질 분석 결과, 시설 가동 유·무에 따른 동일지역 측정 시 악취물질 확산에 의한 영향을 확정하기엔 연관성이 미흡하였다. 인 근 대기 측정망은 약 6 km에 위치하여 조사지점에서 측정한 값과 유사한 결과가 도출되고, 악취에 대한 영향이 미흡함에 따 라 고형연료제품 사용시설의 대기오염물질에 의한 영향은 낮은 것으로 판단된다.

Solid Recovery Fuel (SRF) was introduced into energy markets unstable due to high oil prices, and power generation using SRF increased every year due to various policy benefits. SRF-related projects are disrupted in many regions due to distrust of SRF, which is manufactured using waste as raw materials. Therefore, it was attempted to improve the acceptance of residents by suggesting a method to objectively verify the safety of the atmospheric environment. A measurement point was selected using the atmospheric diffusion modeling (AERMOD) of a facility using solid fuel products, and the influence of the area around the recycling facility was investigated according to the wind direction on the measurement day. As a result of comparing the actual survey of the surrounding area (5 points) and atmospheric diffusion modeling, the TSP concentration tends to be measured high at the maximum landing point, and NOx and SOx concentrations at other points are high in some cases, and HCl and HF were measured below the detection limit. As a result of the analysis of malodor substances, the correlation was insufficient to determine the effect of the spread of malodor substances when measuring the same area according to the presence or absence of facility operation. The nearby air quality monitoring network of the object facility is located at about 6km and results similar to the values measured at the measurement spot are derived, so it is judged that the impact of the air pollutants of the target facility is low.

호소에서 취수되는 상수원수의 수질은 수심에 따라 수질이 서로 다르게 나타날 수 있으며 이때 가장 좋은 수질을 가진 수심으로부터 물을 취수할 수 있다면 정수비용의 절감뿐 아니라 수돗물의 안전성을 더 높일 수 있을 것이다. 호소에서는 조류발생, 강우, 수층전도 등의 원인으로 이상수질이 나타날 수 있고 이에 대한 대응조치의 일환으로 수심선택 취수가 실 시되고 있다. 본 연구에서는 이러한 선택취수는 취수장의 조류증가, 탁도증가, 망간증가 시에 적용 가능한 것으로 나타났 다. 또한 취수수심 선택과 연관된 탁도, EC, Chl-a 등 14개 항목들을 설정하여 각각에 대한 판단기준의 책정뿐 아니라 이 들 전체를 상호 연계시켜 본 연구에서 마련한 룰 기반 시스템은 최적의 취수수심 선택 시에 유용한 의사결정도구가 될 수 있다

The water quality of raw water taken from lakes can vary depending on the water depth, and if water can be intaked from the water depth with the best water quality, it will not only reduce the cost of water purification but also increase the safety of tap water. In lakes, abnormal water quality can occur due to algal occur, rainfall, and water layer turn-over, and as a countermeasure for these problems, water depth-selective intake is being implemented. In this study, it was found that this selective intake can be applied when algae, turbidity and manganese increase in the raw water. In addition, in this study, 14 items such as turbidity, EC, Chl-a, etc. related to the selection of water intake depth were set, the criteria for each item were established, and a rule-based system was developed by interconnecting all items. Therefore, the system can be a useful decision-making tool for choosing the optimal water depth.

본 논문에서는 생물막반응조의 막 오염을 저감시키기 위해 Airlift pump 기술을 막 세척에 적용하여 막 회복률을 극대화하 고자 하였다. 생물막반응조(Membrane Bio-Reactor)는 MBR 공법으로도 알려진 공법이다. 최근 공공하수처리시설의 방류수 수질기준이 지속적으로 강화되어 오고 있는데 그러한 강화된 방류수수질기준을 만족시킬 수 있는 BNR(Biological Nutrient Removal)공법과 Microfilter membrane (MF)를 조합한 하·폐수처리 기술이 바로 MBR 공법이다. MBR 공법은 침전조 불필 요, 소요부지 최소화, 처리수 재이용 및 자동운전 및 집적화 가능, 안정적인 방류수질 등 여러 장점을 가지고 있으나 막의 특 성상 어쩔수없이 발생하는 막 오염(fouling) 문제가 있다. 막 오염은 막의 공극과 표면에 미생물들이 부착되고 축적되어 발생 하는 과정이다. 따라서 본 논문에서는 막을 세척하기 위해 Airlift pump를 MBR 공법에 적용하여 Airlift pump의 세척원리를 적용해 막을 세척하고 막 회복률을 극대화하고자 하였다. 실험은 PVDF계열의 MF평막을 5장 사용하였고 소규모 공공하수처 리시설의 폭기조에서 고농도 MLSS를 채수하여 시료로 적용하였다. 또한 막의 flux와 TMP를 측정 및 분석하여 막 회복률을 산정하였고 실험 결과, 막 회복률은 평균 90% 이상으로 분석되었다.

This paper attempted to maximize the membrane recovery rate by applying the Airlift pump technology to membrane washing to reduce membrane contamination in the membrane bio-reactor. A membrane bio-reactor is a technique known as the MBR. Recently, the standards for discharging water quality of public sewage treatment facilities have been continuously strengthened, and the MBR is a combination of the Biological Nutrient Removal (BNR) method and the Microfilter membrane (MF). The MBR has several advantages such as no need for sedimentation tanks, minimization of required sites, reuse of treated water, automatic operation and integration, and stable discharge water quality, but there is a membrane fouling problem that inevitably occurs due to the characteristics of the membrane. Membrane fouling is a process caused by the adhesion and accumulation of microorganisms to the pores and surfaces of the membrane. Therefore, in this paper, the airlift pump was applied to the MBR method to clean the membrane, and the washing principle of the airlift pump was applied to wash the membrane and maximize the membrane recovery rate. In the experiment, five sheets of PVDF-based MF flat membranes were used, and high-concentration MLSS was collected in an aeration tank of a public sewage treatment facility and applied as a sample. In addition, the membrane recovery rate was calculated by measuring and analyzing the flux and TMP of the membrane, and as a result of the experiment, the membrane recovery rate was analyzed to be 90% or more on average.

원격광학측정장비(Solar Occultation Flux ; SOF)는 태양 적외선(IR) 스펙트럼을 기반으로 한다. 해당 장비는 오염물질 의 풍하 및 횡풍을 따라 수직 통합된 농도를 측정하여, 총 배출량을 제공한다. 플럭스는 풍상측의 유입을 제외한 오염물 질의 추정치로 계산된다. SOF 시스템 외, SO2 측정을 위해 UV/visible 시스템(SkyDOAS)를 사용했다. SkyDOAS는 천 정에서 산란된 빛을 측정하며, SOF와 다르게 직달광을 사용하지 않는다. 본 연구에서는 국내 일관제철소 중 한 개 사업 장을 대상으로 20년 12월부터 21년 09월까지 총 6회 황산화물(SO2) 배출량을 측정하고 사업장에서 제시한 배출량 자료 와 비교하였다. 사업장의 평균 SO2 배출량은 322 kg/hr 였으며, 장비 측정결과는 평균 638 kg/hr로 약 2배 높은 배출량을 나타냈다. 보다 정확한 측정을 위해서는 풍향·풍속의 정확도 향상을 위해 라이다를 이용하여 고도별 풍향·풍속 자료를 이 용할 예정이며, 사업장 내부 측정을 통해 외부에서의 배출량 간섭을 최소화하여 사업장에서 배출되는 오염물질만을 측정 하여 비교한다면 보다 정확한 사업장의 효과적인 관리가 가능할 것으로 판단된다.

Solar Occultation Flux (SOF) is based on the Solar Infrared (IR) spectrum. The equipment measures vertically integrated concentrations along the wind and crosswinds of pollutants and provides total emissions. Flux is calculated as an estimate of contaminants excluding inflow from the windward side. In addition to SOF systems, UV/visible systems (SkyDOAS) are used for SO2 measurements. SkyDOAS measures scattered light in the zenith and does not utilize direct solar light in contrast to the SOF instrument. In this study, the total amount of sulfur oxide (SO2) emissions from the integrated steel mill located in Chungcheongnam-do was measured six times from December 20 to September 21 and compared with the emission data presented by the workplace. The average emission at a workplace was 322 kg/hr, and the equipment measurement results showed that the emission was twice as high as 638 kg/hr on average. For more accurate measurement, LIDAR will be used to improve the accuracy of wind direction and wind speed, and if only pollutants emitted from the workplace are measured and compared by minimizing emission interference from the outside, it will be possible to effectively manage the workplace.