최근 신재생에너지의무화제도(RPS: Renewable Portfolio Standard)대상 신재생에너지 항목에 발전소 온배수가 신재생에너지공급인증서(REC:Renewable Energy Certificate)의 수열에너지(가중치 1.5)로 추가되어 온배수 열원에 대한 가치가 높아졌다. 본 연구에서는 고탁도지역 온배수의 직접적인 활용을 위한 방안으로 히트펌프시스템 내 탁도저감장치를 도입하여 열교환기에 가해지는 오염물질의 저감 효과를 확인해보기 위해 한 달 동안 실증테스트를 실시하였다. 실험결과 탁도 저감효과가 80 % 이상으로 고탁도 지역의 온배수 활용을 위한 방안으로 탁도저감장치의 적용가능성을 확인 할 수 있었다. 또한 탁도저감시스템에 따른 열교환기의 오염도 저감 효과를 검증하기 위해 30일간 운전한 열교환기를 해체하여 분석해본 결과 탁도저감시스템을 거친 열교환기보다 그렇지 않은 열교환기의 오염정도가 높은 것을 확인하였다. 열교환기에 유입된 오염물질(스케일)을 분석해본 결과 주로 SiO2, Na(Si3Al)O8, CaCO3, NaCl 성분의 광물이 검출되었는데 이는 높은 탁도로 인해 해양퇴적토가 열교환기에 유입된 것으로 분석되었다. 그 외에도 소량이지만 TiO2, MnO, Cr2O3가 검출되었다. 이는 열교환기를 세척할 때 열교환기 재료로부터 기인한 중금속이 소량 용출된 것으로 판단된다.

선박의 이동으로 유입된 유해해양생물은 해양생태계교란을 유발하고 있으며 주로 선박평형수와 선체부착생물의 형태로 유입되는 것으로 알려져 있다. 선박평형수의 이동으로 인한 유해해양생물은 모든 선박에 의무적으로 처리설비를 선박에 설치하도록 강제화되었기 때문 에 상당히 감소되었다. 그러나 선체부착생물의 경우 현재 IMO 가이드라인을 통해 각국에 관리를 권고하는 수준이기 때문에 비 강제화로 여 전히 이동 위험이 존재한다. 특히 선체부착생물은 해양생태계 교란 문제도 있지만 에너지효율 저감에도 영향을 미치기 때문에 IMO 온실가스 감축목표 달성위한 하나의 방안으로 최근 주목받고 있다. 선체부착생물에 대한 관리의 필요성에 대해 국제적 공감대가 증가되고 있기 때문에 강제화 규제로 이어질 가능성이 높다. 따라서 본 연구는 선체부착생물 규제를 이미 시행하고 있는 국가의 사례를 중심으로 우리나라의 선체 부착생물의 관리 방안을 제시하였다.

본 연구에서는 선박에서 발생하는 대기오염물질을 처리하기 위해 사용되는 습식 스크러버를 이용한 배기가스 세정시스템(EGCS: Exhaust Gas Cleaning System)에서 발생되는 폐수를 재이용 할 수 있는 순환시스템을 개발하기 위해 진행되었다. 선박 배기가스 DePM, DeSOx 순환처리장치 (Recycle system)의 세정수의 입자성물질과 분산유를 효과적으로 제거할 수 있는 수 처리 시스템을 개발한 결과 원심 분리형 Purifier만으로는 미세한 분산유의 처리가 어렵다는 결과가 도출되어 원심분리형 Purifier 후처리로 유수분리 경사 분리판을 이용한 유 수분리기의 일종인 Coalescer를 본 시스템에 적용하였다. Coalescer는 2차 분산 상태의 에멀젼화 된 미세 기름입자를 합착시켜 분리하는 기술 이다. 선박 배기가스 DePM, DeSOx 순환처리장치 (Recycle system)에서 배출되는 세정수를 Purifier와 Coalescer를 이용하여 처리한 결과 입자성물질은 55% 분산유는 유입수 대비 99%이상 처리되는 것을 확인하였다. 따라서 선박 대기오염 저감을 위한 습식세정탑 시스템에 본 세 정수 처리시스템을 도입하면 세정수로서 재사용이 가능하다고 판단된다.

본 연구에서는 퇴비화실험 재료인 복합유용미생물 슬러지와 일반슬러지의 미생물 군집 비교를 통해 복합유용미생물 슬러지에 대한 미생물학적 특성을 밝히고 일반슬러지 퇴비와 비교하여 복합유용미생물 우점 슬러지를 퇴비화 하였을 때 발현되는 미생물의 성상을 비교하여 복합유용미생물 우점 슬러지 퇴비가 토양에 시용 되었을 때 토양에 미치는 영향을 간접적으로 확인하고자 한다. 또한 현재 시판되고 있는 광합성균을 이용한 돈분퇴비와 같은 공정으로 본 실험에서 사용한 복합유용미생물을 우점 시킨 돈분퇴비를 제조하여 시판퇴비와의 비교는 물론 퇴비 제조 방법에 따른 복합유용미생물 군집의 차이점을 알아보고자 하였다. Pyrosequencing을 통해 연구에서 사용된 복합유용미생물 우점 슬러지의 bacteria 군집 문(Phylum)의 수준에서 분석한 결과 Proteobacteria(41.30%), Gemmatimonadetes(14.12%)로 우점 되어 있었다. Proteobacteria는 하폐수 처리공정에서 유기물 농도가 높은 환경에서 주로 발견되며, 광합성세균은 이산화탄소 및 황화수소를 흡수 이용하며, 오염 및 악취의 방지 효과를 나타낸다고 알려져 있다. Gemmatimonadetes는 활성화된 우수처리장에서 발견되는 호기성균으로 일반슬러지에서는 0.3%정도 발견되었으나 복합유용미생물 우점 슬러지에서는 14.12%로 복합유용미생물 우점 활성슬러지 공정이 활성도가 높다고 판단할 수 있다. 복합유용미생물 우점 슬러지 퇴비와 일반 슬러지 퇴비의 다양성분석을 한 결과 퇴비화 숙성이 진행되면서 미생물이 단순화 되고 퇴비화에 주로 발현되는 미생물인 Bacteroidetes, Proteobacteria, Firmicutes등의 우점도가 높아지는 타 연구결과와 일치하였다. 특히 복합유용미생물에서 4.17% 우점 되어 있는 Actinobacteria는 고정된 질소를 공급하는 역할을 하고 퇴비가 숙성이 진행되면서 온도가 뜨거워질 때 활성도가 높아지는데 복합유용미생물 슬러지 퇴비가 일반슬러지 퇴비보다 부숙 온도가 높고, 높은 온도 유지기간도 길었기 때문으로 보인다.본 연구에서 개발한 BCL의 bacteria 군집을 종(species) 수준 분석하기 위해 시판퇴비인 PMP와 BMP와 비교한 결과 PMP와 BMP에서는 기타 (<1%)가 각각 49%, 48% 였지만 BCL퇴비는 기타 (<1%) 15%로 BCL퇴비가 다른 시판 퇴비보다 종 다양성은 떨어졌지만 시판퇴비보다 퇴비 내 미생물이 우점 되어 공생역할을 하는 것으로 나타났다.

The composting characteristics of BM sludge and the control sludge were compared. Feasibility of using coffee groundsas a bulking agent was examined, along with sawdust. It was observed that composting of BM sludge had a faster rateof reaction than with the control sludge, and higher temperatures were reached. When using coffee grounds as a bulkingagent, the caffeine in the coffee seemed to absorb the odors, allowing a composting with almost no odors. Moreover,when coffee grounds used as the bulking agent, total organic matter content increased by approximately 17% over sawdust,while total nitrogen increased by 49%, and available phosphorus by approximately 3%.

본 연구에서는 선박에서 발생하는 오․폐수의 처리를 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법을 이용하여 Lab scale 실험을 수행하였다. 유해물질 유입에 따른 생물학적 처리 장치의 효율 저하 문제를 해결하기 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법은 크루 즈선이라는 특수 환경과의 접목성과 생물학적 처리 시 야기될 수 있는 문제를 대비하기 위한 대안으로 선박환경에 매우 적합한 공정으로 평가 되었다. 슬러지 관찰 결과 기존의 활성슬러지에 유효미생물의 주입함으로써 슬러지의 안정성을 확보할 수 있었으며, 슬러지의 EPS 함량도 40% 이상 높아진 것을 확인할 수 있었다. 또한 슬러지의 미생물 분석 결과 유효미생물 주입으로 인해 수처리에 유리한 미생물종이 다수 출현 하여 휘발성 유기화합물과 같은 유기 유해물질이 생분해되어 안전한 물질로 전환되는 것을 확인할 수 있었으며. 중금속과 같은 무기 유해물질 도 중금속의 종류와 유입농도에 영향을 받지 않고 70% 이상의 안정적인 처리 효율도 확보할 수 있는 것으로 확인되었다.

하수슬러지, 음식물폐기물과 같은 유기성폐기물에 미생물제제 등을 추가하여 퇴비화에 필요한 미생물반응을 촉진하기위한 다양한 방법들이 연구되어 왔다. 하지만 기존 연구에서는 미생물활성도가 떨어지고 적응시간이 길기 때문에 퇴비화 진행 시 악취가 발생하거나 퇴비기간이 늘어나는 단점이 있었다. 본 연구에서는 다음과 같은 문제점을 최소화하고 퇴비기간을 줄이기 위해 하수처리 중 미생물제제를 활성슬러지에 우점화 시켜 미생물 활성도가 높은 슬러지를 생산하고, 생산된 슬러지와 음식물폐기물을 혼합하여 퇴비화에 사용하였으며 최근 커피소비량 증가로 인해 점차적으로 폐기물의 양이 증가되고 있는 커피부산물을 퇴비 팽화제로의 사용가능성을 확인하였다. 본 연구는 실험실 규모의 활성슬러지 장치를 이용하여 복합미생물 우점화 슬러지를 생산하였으며, 생산된 슬러지와 음식물쓰레기를 혼합한 시료와 비교실험을 위해 일반슬러지를 이용한 실험을 진행하였다. 팽화제로 톱밥과 커피부산물을 각각 사용하여 퇴비화 시료를 제작하였다. 퇴비화 실험장치는 호기성와 혐기성이 공존하도록 긴 원통에 아래에는 산기관을 설치하여 호기조건을, 상부에는 혐기조건을 형성했다. 퇴비화 반응실험을 진행한 결과 슬러지에 우점화 되어있는 악취제거 미생물로 인해 Control에 비해 악취성분이 낮게 검출되었다. 복합미생물제제가 우점화된 슬러지가 포함된 퇴비는 혼합 후 48시간 경과 후 초기온도 25℃에서 37.2℃로 온도상승현상이 나타났으며, 퇴비화 시간 또한 퇴비화 종결시점이 Control보다 3일정도 빨라진 것을 확인할 수 있었다. 본 결과를 토대로 일반슬러지보다 복합미생물제제로 우점화된 슬러지가 악취제어에 효과적이고 퇴비화 시간도 단축시키는데 도움을 주고, 특히 커피부산물을 팽화제로 사용한 퇴비의 경우 톱밥을 팽화제로 사용한 퇴비보다 다량 원소와 미량원소를 충분히 함유하고 있으며, 유기질과 무기질 함량이 풍부하여 식물재배용 퇴비로 사용하기에 적합한 것으로 측정되었다. 이는 커피부산물을 활용한 퇴비가 토양의 질을 향상시켜주고 식물생장에 도움을 줄 것으로 예상되며 일반폐기물로 버려지는 커피부산물을 퇴비화 하여 퇴비의 품질상승은 물론 폐기물저감효과를 동시에 가져올 수 있다.

본 연구에서는 유입수의 변동이 심하고 전문가가 부재한 환경인 선박에서 발생하는 오수의 효과적인 처리를 위하여 RCM공법을 선박오수처리장치에 적용하는 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 질소·인의 고도처리 효율과 선박이라는 특수환경과의 접목성을 검토한 결과 RCM공정에 유효미생물을 주입하는 방법은 선박환경에 적합한 것으로 평가되었다. 또한 RCM공정은 활성슬러지 공정에서 배출되는 슬러지 는 배출시키지 않고 슬러지액화분해조(SDC)에서 재분해하여 순환함으로써, 최근 해양투기가 금지됨으로 인해 문제가 되고 있는 슬러지의 발 생량을 최소한으로 하여 친환경적인 수처리가 가능하다. 복합미생물제제 주입 후 미생물 관찰결과 고도처리에 유리한 미생물종의 출현을 확 인하였으며 이들의 상호기작으로 질소·인의 처리에 도움을 주어 처리효율이 높은것이라 판단된다. 유기물 제거효율 실험결과 BOD5, CODcr T-N, T-P의 처리효율이 각각 96, 97, 78, 81.68 %로 나타나 Membrane이나 Filter없이도 강화되어가는 해양오염기준을 충족시킬 수 있는 공 정으로 판단된다.