Effective filtration ability with preventing irreversible biofilm formation might be the essential characteristic of water purification membranes. The materials used in current market still need the improvement to be more practical and durable for the high performance filtration technology. Nanofiltration, which is one of the method of water filtration, the materials for this use reguire highly defined nanostrucured morphology. In this study, we synthesized amphiphilic copolymers and blended with some homopolymers, of which the homopolymer could interact with a part of the copolymer by secondary interactions. Latet, the homopolymer was able to be removed, therefore, porous structure could be created. Also, the cell adhesion experiment of these polymer blend samples indicated anti-fouling effect of them.

본 연구에서는 해수를 유도용액으로 사용하고 하수처리수를 공급수로 사용하는 정삼투막 공정의 유기/바이오 오염물에 의한 막오염을 저감하기 위해 폴리도파민/탄소 나노 튜브 복합 분리막을 제작하였다. 분리막은 기존 계면중합반응에 탄소 나노 튜브를 첨가하여 초박형 복합 분리막을 제조한 후, 폴리도파민으로 코팅시켜 제조하였다. 제작 된 분리막은 알긴산나트륨(Sodium alginate)용액과 미생물(Pseudomonas aeruginosa PA01) 부착 실험을 통하여 수투과도와 막오염도를 평가하였다. 그 결과, 폴리도파민/탄소 나노 튜브 복합 분리막은 복합되지 않은 분리막에 비하여 높은 수투과도와 낮은 막오염 성능을 보였다.

In this study, various physical cleaning methods such as physical washing and osmotic backwash, were conducted to understand membrane fouling properties by employing real secondary wastewater effluent (SWWE). In addition, microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) pretreatments were compared to maximize removal of organic matter and to control membrane fouling efficiently. Organic foulants deposited on the active layer of FO membrane were observed by fouling behavior test. The relationship between concentrations of natural organic matter and membrane fouling was also investigated from the bench-scale FO tests.

Growing demands for reducing energy consumption have raised interest to design advanced materials for thin film composite (TFC) desalination membranes with high permselectivity and low fouling. Here, we synthesized a star-shaped polymer as a new building block material, which can be assembled into selective layer of the TFC membrane via a facile interfacial polymerization (IP). Star polymer with compact globular structure and high density amine functional groups enabled to fabricate higher permselectivity and lower fouling propensity membrane compared to commercial membranes. In addition, star polymer assembled TFC membrane can function as either nanofiltration or reverse osmosis membrane by simply adjusting IP process conditions, which cannot feasible in conventional materials, demonstrating remarkable versatility of our star polymer.

분리막에 관한 최신의 연구에서는 다양한 분야의 기술을 분리막 분야에 차용하여, 분리막의 성능을 증진시키고 있다. 특히 나노기술과 분리막 제조 기술의 융합연구는 최신 분리막 연구 분야의 하나로 주목받고 있으며, 다양한 나노-하이브리드 분리막이 연구되고 있다. 본 연구에서는 1) 패터닝 기술을 도입한 패턴 분리막의 제조 - 나노 기술의 하나인 패터닝 기술을 분리막 제조 공정에 융합하여, 표면이 패턴화된 분리막을 제조하고 그 성능을 평가하였다. 2) MIL-100(Fe)/CS 등의 나노 입자를 포함하는 분리막의 제조 - 특별한 목적을 가지고 있는 나노입자(MIL-100(Fe)/CS의 경우 항균성 및 친수성)를 분리막 제조에 적용하여 분리막의 막오염 저감 효과를 증진한 분리막을 제조하였다. 에 대한 연구 결과를 발표하고자 한다.

폴리아마이드 역삼투 분리막은 우수한 분리성능(염제거율, 수투과도)으로 인해, 해수담수화 공정의 핵심소재로 널리 사용되어오고 있다. 하지만, 해수내 존재하는 오염원에 의해 막표면이 오염(파울링)되어 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있어, 분리막의 내오염성을 향상시키기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 기존 연구는 주로 분리막 표면을 화학적으로 개질하는 방식에 의존하였으나, 장기간 내오염성이 유지되지 못하는 단점을 가지고 있다. 최근 분리막의 표면구조를 제어하여 내오염 특성을 부여하려는 연구가 시도되어 왔다. 본 연구에서는 새로운 분리막 표면구조 제어기술을 활용하여, 내오염특성이 우수한 생체의 표면구조를 모사한 역삼투 분리막을 제조하고, 우수한 내오염성을 구현하였다.

즉석조리식품 제품의 포장 후(in-package) 미생물 저해 기술로 대기압 콜드 플라스마에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 대기압 유전체 장벽 방전 콜드 플라스마(atmospheric dielectric barrier discharge cold plasma, ADCP)를 이용하여 코팅된 닭 가슴살 시료의 색도에 영향을 미치지 않고 Salmonella 저해를 최적화시키는 처리 전압과 시간을 결정하였다. 닭 가슴살을 삶은 후 1.5x1.5x1.5 cm의 큐브로 준비한 후 유청 분리 단백질로 코팅하여 처리 시료를 준비하였고 살균된 polyethylene terephthalate 용기 (16.3X12.5x3.5 cm)에 12개의 코팅된 닭 가슴살 큐브 처리 시료를 담고 28, 29, 30, 31, 또는 32 kV 의 처리 전압과 120, 150, 180, 210, 214, 또는 240초 처리하였다. 모든 ADCP 처리에서는 처리 중 45초 간격으로 15초씩 shaking이 이루어졌다. 32 kV에서 닭 가슴살 시료에 절연파괴(dielectric breakdown, arc)가 발생했으나 arc 발생은 닭가슴살 시료의 색 변화를 일으키지 않았다. 29, 30, 그리고 31 kV의 처리 또한 닭 가슴살 큐브의 색도에 유의적인 영향을 미치지 않았다(p>0.05). Salmonella 저해율은 처리 전압이 29, 30, 그리고 31 kV 일 때 1.5 0.1, 1.4 0.2, 그리고 1.9 0.0 log CFU/cube이었으며 31 kV 에서 ADCP 처리가 29, 30 kV에서 처리 보다 닭 가슴살 시료의 Salmonella를 더 효과적으로 저해시켰다(p<0.05). 처리 시간을 변수로 하였을 때, 31 kV 에서 180초 처리가 120초, 150초, 210초, 그리고 240초 처리했을 때보다 유의적으로 높은 Salmonella 저해 정도를 보였다(p<0.05). 연구에 사용된 arc를 발생하지 않은 전압과 시간 조건은 색도에 영향을 주지 않으면서 Salmonella를 효과적으로 저해하는 것을 알 수 있었으며 이때 미생물 저해 효과를 보여주는 최대 전압과 시간은 각각 31 kV, 180초로 결정되었다.

In this study, the effects of operating conditions on the formation of reversible and irreversible fouling were investigated in the filtration using ceramic membrane for water treatment process. The effect of coagulation pretreatment on fouling formation was also evaluated by comparing the performance of membrane filtration both with and without addition of coagulant. A resistance-in-series-model was applied for the analysis of membrane fouling. Total resistance (RT) and internal fouling resistance (Rf) increased in the membrane filtration process without coagulation as membrane flux and feed water concentrations increased. Internal fouling resistance, which was not recovered by physical cleaning, was more than 70% of the total resistance at the range of the membrane flux more than 5 m3/m2･day. In the combined process with coagulation, the cake layer resistance (Rc) increased to about 30-80% of total resistance. As the cake layer formed by coagulation floc was easily removed by physical cleaning, the recovery rate by physical cleaning was 54~90%. It was confirmed from the results that the combined process was more efficient to recover the filtration performance by physical cleaning due to higher formation ratio of reversible fouling, resulted in the mitigation of the frequency of chemical cleaning.

In order to investigate the runoff characteristics of nonpoint source pollutants in the Lake Doam watershed, water quality and flow rate were monitored for 38-rainfall events from 2009 to 2016. The EMC values of SS, COD, TN and TP were in the range of 33~2,169, 3.5~56.9, 0.09~7.65 and 0.06~2.21 mg L-¹, respectively. As a result of analyzing the effect of rainfall factor on the nonpoint source pollutant load, EMCs of SS, COD and TP showed a statistically significant correlation with rainfall (RA) (p<0.01) and SS showed highly significant correlation with maximum rainfall intensity (MRI, R=0.48). The load ranges of SS, COD, TN and TP were 10.4~11,984.6, 1.1~724.4, 0.6~51.6 and 0.03~22.85 ton event-¹, respectively, showing large variation depending on the characteristics of rainfall events. The effect of rainfall on the load was analyzed. SS, COD and TP showed a positive correlation, but TN did not show any significant correlation. The annual load of SS was the highest with 88,645 tons year-¹ in 2011 when rainfall was the highest with 1,669 mm. The result of impact analysis of nonpoint source pollution reduction project and land-use change on runoff load showed that pollutant load significantly reduced from 2009 to 2014 but SS and TP loads were increased from 2014 to 2016 due to increase in construction area. Therefore, we suggested that nonpoint source pollution abatement plan should be continued to reduce the soil loss and pollutants during rainfall, and countermeasures to reduce nonpoint source pollution due to construction need to be established.

In this study, the loading rates (or emission rate) and concentrations of air pollutants (ammonia, hydrogen sulfide, carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and particulate matter (PM2.5, PM10 and TSP)) emitted from a naturally ventilated dairy facility were analyzed and compared to enable a better understanding that are in close proximity to each other, air pollution status. In general, the pollution patterns should be similar in measurement sites that are in close proximity to each other, and this hypothesis was fundamental to our approach in this study. For the comparison in nearby different sites, monitoring points were located at inside (source site) and outside the dairy building (ambient site), and concentrations and wind velocity were simultaneously monitored in real time. The patterns of PM2.5 emission rate and loading rate were similar in the source site and the ambient site which was consist with the hypothesis, while the PM2.5 mass concentration were not similar in both sites. As well as PM2.5, the emission rates (source site) of gaseous carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O) were highly correlated to their loading rates (ambient site), while the concentrations of CO2 and N2O were not similar. Therefore, wind velocity, which is included in the emission or loading rate, should be simultaneously monitored with the concentration at the same measurement points for better understanding of the air pollution status.

Air pollution dispersion from rooftop emissions around hexahedron buildings was investigated using computational fluid dynamics (referred to hereafter as CFD). The Shear Stress Transport (referred to hereafter as SST) k-ω model in FLUENT CFD code was used to simulate the flow and pollution dispersion around the hexahedron buildings. The two buildings used in the study had the dimensions of H: L: W (where H = height, L = length, and W = width) with the ratios of 1:1:1 and 1:1:2. Experimental data from the wind tunnel obtained by a previous study was used to validate the numerical result of the hexahedron building. Five validation metrics are used to obtain an overall and quantitative evaluation of the performance of SST k-ω models: the fractional bias (FB), the geometric mean bias (MG), the normalized mean square errors (NMSE), the geometric variance (VG), and the factor of 2 of the observations (FAC2). The results of vertical concentration profile and longitudinal surface concentration of the 1:1:2 building illustrate the reasonable performance for all five metrics. However, the lateral concentration profile at X = 3H (where X is the distance from the source) shows poor performance for all of the metrics with the exception of NMSE, and the lateral concentration profile at X = 10H shows poor performance for FB and MG.

수출 시 절화 장미의 재배 및 공선단계의 관행 기술을 개선하고자 수출 절화 장미 ‘Beast’와 ‘Cappucino’의 관행 관리 실태를 조사하였다. 일본으로 장미를 수출하는 파주시와 전주시의 재배농가 농가와 공선장 내 채화와 선별 시 사용하는 관리도구의 청결수준을 조사한 결과, 채화가위, 길이 선별 가위와 장갑과 선별대, 포장 시 사용하는 장갑과 선별대에서 300CFU･mL-1이상의 박테리아수가 검출되었다. 파주시 재배 농가 저온고 내 절화가 담긴 저장수는 2.8×105CFU･mL-1로 박테리아가 검출되었으며, Chrysal RVB clear intensive(Chrysal, Netherlands, 1%)를 사용하는 전주시 농가의 저장수에서는 4.7×105CFU･mL-1로 검출되었다. 파주시 공선장의 수출박스내 박테리아수는 후처리제(Al2O3, pH 4.5)를 사용함에도 불구하고 2.7ⅹ104CFU･mL-1이었다. 한편 파주시 재배농가에서 포장을 마친 국내 생산수출용 ‘Beast’와 ‘Beast’의 가공장미인 매직로즈의 절화보존제(Florallife-Clear200, Oasisfloral, Japan) 유무에 따른 절화수명 연장 효과를 알아보고자 실험한 결과, ‘Beast’의 경우 절화보존제 처리구의 절화수명은 TW에 비해 3일 절화수명을 연장시킬 수 있었다. 반면 매직로즈의 절화수명은 TW와 절화보존제처리 간 유의적 차이가 없었다. 이때 보존용액 내 박테리아수는 ‘Beast’의 경우 TW와 절화보존제 처리구에서 각각 8.1×104, 2.0×103CFU･mL-1이었으며, 매직로즈의 경우 9.9×104, 1.0×103CFU･mL-1이었다. ‘Cappuccino’를 이용하여 국내용 선별 단계(건식운송)와 수출단계(습식운송)를 마친 절화의 절화수명을 조사한 결과, 국내유통용의 절화수명은 8일인 반면 수출용은 12일로, 습식운송했던 수출용 절화가 건식운송한 국내유통용절화보다 4일 길었다. 이에 따른 절화수명종료 현상은 국내유통용처리에서는 꽃목굽음(bent neck)과 꽃잎 탈리 현상이 각각 50%로 나타났고, 수출용처리구에서는 꽃잎탈리는 72.7%, 꽃목굽음은 18.2%이 나타났으며, 국내유통용처리에서 나타나지 않았던 잿빛곰팡이병이 9.1%로 나타났다.

이 연구에서는 D광산 주변 A지역을 대상으로 주요 오염물질인 비소, 납에 대하여 토양 내 존재형태 를 확인하고 광물상을 파악하여 오염 토양의 정화방법을 제시하고자 하였다. D광산 주변 A지역 토양의 비소의 농도는 70.73mg/kg, 납의 농도는 612.80mg/kg로 토양오염공정시험기준의 우려기준을 초과하 였다. 비소는 대부분 잔류 형태로 약 50% 존재하였고, 약 40%가 철-알루미늄 산화물 결정화 형태로 존재하였다. 납은 철-망간 산화물과 결합된 형태로 약 50% 존재하였고, 잔류 형태로는 약 20% 존재하 는 것으로 나타났다. XRD 결과, 비소가 포함되어 있는 라벤듈란(NaCaCu5(AsO4)4Cl·5H2O)과 납과 비 소가 포함되어 있는 기터마나이트(Pb3As2S6) 등이 확인되었다. 연구지역의 비소 및 중금속 오염원은 광 물찌꺼기가 토양에 직접적으로 유입되어 산화광물의 입자상으로 존재하는 비율이 높은 것으로 판단되 며, 특히 미립자에 오염물질이 분포하는 것으로 나타나 이를 선별하여 농축된 오염물질을 1차적으로 제 거하여 정화대상의 양을 저감하는 방안도 필요하다고 판단된다.

본 연구는 시설엽채류에서 재배농법별 미생물학적 안전성을 평가하기 위해서 깻잎과 상추를 대상으로 수행하였다. 유기농 및 관행 농가로부터 생산 및 수확 단계에서 식물체, 수확장갑, 수확비구니, 토양피복재 등으로부터 총 2,304개의 시료를 채취하여 Total aerobic bacteria, Coliforms, E.coli, Environmental Listeria, Yeast & mold 등의 위생지 표세균과 Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Salmonella spp., Clostridium spp., L. monocytogenes등의 병원성미생물을 분석하였다. 시설엽채류의 생산과정에서는 재배농법에 상관없이 위행지표세균은 검출되지 않거나 3.4 Log CFU/ 100 cm2 이하로 검출되었다. 유기농법으로 생산되는 깻잎 과 상추에서 B. cereus와 S. aureus가 0.22~1.55 Log CFU/ g로 조사되었고, 관행농법에서는 S. aureus는 검출되지 않았으며 B. cereus는 0.42~2.19 Log CFU/g으로 조사되었으나 통계적 유의차는 없었다. 수확도구 및 멀칭필름에서도 재배농법과는 관계없이 위생지표세균과 유해균의 오염도는 낮았으며 차이는 없었다. 그러나 수확도구에서의 미생물 오염도가 높아질수록 식물체 표면의 미생물 오염도도 높아지는 정의 상관관계(R2 = 0.4526)가 있었다. 또한 유기농 시설엽채류 생산시 토양 피복시 위생지표세균과 병원 성미생물이 검출되지 않거나 피복을 하지 않은 경우에 비하여 낮은 경향을 나타내었다. 본 연구결과, 시설엽채류 생산시 재배농법의 차이보다는 토양피복 및 수확과정의 미생물적 위생관리가 더욱 필요함을 알 수 있었다.