활성슬러지 생물반응기 내 핵심 미생물군은 하수처리장에서 미생물 군집이 수행하는 생태학적 역할을 이해하는 데 중요한 기반이 된다. 본 연구에서는 이러한 핵심 미생물군의 생태학적 중요성을 규명하기 위해, 한국과 중국에 위치한 6개의 실규모 하수처리장에서 채취한 총 39개의 시료를 대상으로 고효율 염기서열 분석 기반의 미생물 군집 분석을 수행하였다. 분석 결과, 각각의 하수처리장에서 관찰된 미생물 군집 변동성은 하수처리장 간의 변동성보다 낮은 패치 동역학이 관찰되었다. 이 결과는 핵심 미생물군이 공간적 스케일보다는 시간적 스케일에서 정의될 수 있음을 보여준다. 또한, 미생물의 기능적 동역학을 비교한 결과, 하수처리장 전반에 걸쳐 통계적으로 유사한 기능적 대사경로가 관찰되었으며, 이는 활성슬러지 생물반응기 내 미생물 군집이 분류학적으로 상이하더라도 유사한 기능을 수행하고 있음을 시사한다. 종합적으로, 본 연구는 하수처리장 미생물 군집의 기능적 중복성에 대한 통찰력을 제공한다.

Membrane-Aerated Biofilm Reactor(MABR)는 하수처리 공정의 에너지 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 차세대 기술로 주목받고 있다. 기존 활성슬러지 공정의 기포형 산기 시스템은 산소전달효율(OTE)이 낮고 전체 에너지 소비의 80%까지 차지하는 등 에너지 비효율성을 내포하고 있다. 반면 MABR은 기체 투과성 막(membrane)을 통해 생물막으로 산소를 직접 공급함으로써, 이론적으로 100%까지 OTE 달성이 가능하다. 본 논문은 MABR의 산소전달 메커니즘과 구조적 특징을 정리하고, OTE, 산소전달속도(OTR), 폭기 효율(AE) 등의 에너지 효율 지표를 중심으로 파일럿 및 실규모 적용 사례 11건을 분석하였다. 분석 결과, AE는 기존 활성슬러지 공정 대비 약 4-5배 향상된 수치이다. 그러나 OTE와 OTR 간의 상충관계, 공정 규모, 기질 농도 등 다양한 운영 변수에 따라 성능이 상이하게 나타났으며, 현장 적용에서는 이론적 효율을 하회하는 사례도 확인되었다. 이러한 한계를 극복하기 위한 기술적 접근으로는 간헐 공기 공급, 주기적 환기, 막 소재 개선, 막 이완 제어 등이 시도되고 있다. 동시에, 실증 연구들 간 실험 조건 및 효율 지표 산정 기준의 상이함은 결과 해석의 일관성을 저해하는 요인으로 지적된다. 따라서 본 연구는 향후 MABR 기술의 실용화를 위해 에너지 효율 평가 기준의 표준화와 대규모 현장 검증의 필요성을 강조한다.

As the frequency of seismic disasters in Korea has increased rapidly since 2016, interest in systematic maintenance and crisis response technologies for structures has been increasing. A data-based leading management system of Lifeline facilities is important for rapid disaster response. In particular, the water supply network, one of the major Lifeline facilities, must be operated by a systematic maintenance and emergency response system for stable water supply. As one of the methods for this, the importance of the structural health monitoring(SHM) technology has emerged as the recent continuous development of sensor and signal processing technology. Among the various types of SHM, because all machines generate vibration, research and application on the efficiency of a vibration-based SHM are expanding. This paper reviews a vibration-based pipeline SHM system for seismic disaster response of water supply pipelines including types of vibration sensors, the current status of vibration signal processing technology and domestic major research on structural pipeline health monitoring, additionally with application plan for existing pipeline operation system.