아산만의 해양수질의 계절적인 변화를 이해하기 위하여 2011년 12월부터 2013년 2월까지 4계절 동안 수질을 관찰하고, 담수유입으로 인한 해양수질 변화 관계를 통계적인 기법으로 분석하였다. 아산만의 해양수질 자료에 대한 요인분석 결과는 해양수질 변화를 주도하는 가장 중요한 요인은 담수유입(37.7 %)이며, 그 다음으로는 외해수의 영향(24.4 %)으로 나타났다. 아산만에서 담수의 주요 공급원은 만의 가장 안쪽에 위치한 아산호와 삽교호이며, 이들의 방류로 인해 아산만의 전체적인 수질의 공간 분포가 결정되는 것으로 보인다. 반면 담수 방류가 적은 겨울철에는 저층 재부유에 기인한 영향이 상대적으로 중요해진다. 전체적으로 담수 방류량의 계절적인 변화가 아산만 전체의 환경변화를 주도하고 있으며, 이로 인하여 DIP가 식물플랑크톤의 성장을 제한하는 요소로 나타났다.

Gas hydrate desalination process is based on a liquid to solid (Gas Hydrate, GH) phase change followed by a physical process to separate the GH from the remaining salty water. The GH based desalination process show 60.5-90% of salt rejection, post treatment like reverse osmosis (RO) process is needed to finally meet the product water quality. In this study, the energy consumption of the GH and RO hybrid system was investigated. The energy consumption of the GH process is based on the cooling and heating of seawater and the heat of GH formation reaction while RO energy consumption is calculated using the product of pressure and flow rate of high pressure pumps used in the process. The relation between minimum energy consumption of RO process and RO recovery depending on GH salt rejection, and (2) energy consumption of electric based GH process can be calculated from the simulation. As a result, energy consumption of GH-RO hybrid system and conventional seawater RO process (with/without enregy recovery device) is compared. Since the energy consumption of GH process is too high, other solution used seawater heat and heat exchanger instead of electric energy is suggested.

Gas hydrates are crystalline solids in which gas molecules (guests) are trapped in water cavities (hosts) that are composed of hydrogen-bonded water molecules. During the formation of gas hydrates in seawater, the equilibria and kinetics are then affected by salinity. In this study, the effects of salinity on the equilibria of CO2 and R134-a gas hydrates has been investigated by tracing the changes of operating temperature and pressure. Increasing the salinity by 1.75% led to a drop in the equilibrium temperature of about 2 oC for CO2 gas hydrate and 0.38 oC for R-134a gas hydrate at constant equilibrium pressure; in other words, there were rises in the equilibrium pressure of about 1 bar and 0.25 bar at constant equilibrium temperature, respectively. The kinetics of gas hydrate formation have also been investigated by time-resolved in-situ Raman spectroscopy; the results demonstrate that the increase of salinity delayed the formation of both CO2 and R134-a gas hydrates. Therefore, various ions in seawater can play roles of inhibitors for gas hydrate formation in terms of both equilibrium and kinetics.

본 연구는 고방사성해수폐액 (HSW)으로부터 Barium (Ba)이 함침된 4A 제올라이트 (BaA)에 의한 고방사성핵종 중에 하나인 Sr의 흡착 제거를 수행하였다. BaA에 의한 Sr의 흡착 (BaA-Sr)은 Ba의 함침농도 20.2wt% 이상에서 Ba의 함침농도가 증가 할수록 감소하며 Ba 함침농도는 20.2wt% 정도가 적당하였다. 그리고 BaA-Sr 흡착은 BaA 내 4A에 의한 Sr 흡착 (4A-Sr)에 BaSO4 침전에 따른 Sr 공침이 첨가되어, Sr의 농도가 0.2 mg/L 이하 (HSW 내 실제 Sr 농도 수준)에서 BaA는 m/V (흡착제 량/용액 부피)=5 g/L, 4A는 m/V >20 g/L에서 99% 이상의 Sr 제거가 가능하였다. 이는 흡착제 단위 g 당 Sr의 처리용량 및 2 차 고체폐기물 (폐흡착제 등) 발생량 저감화 차원에서 BaA-Sr 흡착이 4A-Sr 흡착보다 우수함을 나타낸다. 또한 BaA-Sr 흡 착이 증류수보다 해수폐액에서 Sr의 제거능이 우수하여 HSW로부터 직접 Sr을 제거하는 데 효과적일 것으로 보인다. 반면 에 BaA에 의한 Cs의 흡착 (BaA-Cs)은 주로 BaA 내 4A에 의해서 이루어지고 있어 함침 Ba의 영향은 거의 없는 것 같다. 한 편 BaA-Sr 흡착속도는 유사 2차 속도식으로 표현할 수 있으며, Sr의 초기농도 및 V/m 비 증가에 따라서 속도상수 (k2)는 감 소하지만 평형흡착량 (qe)은 증가하고 있다. 그러나 용액의 온도증가에 따라서는 반대로 k2는 증가하지만 qe는 감소하고 있 다. BaA-Sr 흡착 활성화에너지는 약 38 kJ/mol 로 강력한 결합 형태를 이룬 화학흡착은 아니더라도 물리적 흡착보다 화학적 흡착이 지배적일 것으로 보인다.

분리막은 해수담수화를 포함한 수처리 분야에 폭 넓게 사용되고 있으며, 현장 적용을 위해서는 분리막의 모듈 적용은 필수적이다. 본 발표는 막 모듈 최적화 연구를 통해 해수담수화용 분리막 모듈의 성능저하 요인 분석을 분석하고 모듈 최적화 방향을 제시하고자 한다. 분리막 모듈 최적화 연구 진행을 위해 전산유 체역학과 이동현상 모델을 도입하였다. 이를 바탕으로 유한요소법을 이용하여 해수담수화 막 모듈 모델을 개발하였다. 개발된 모델을 기반으로 해수담수화용 막 모듈 형태에 따른 모듈 내 유체 거동 및 위치에 따른 성능 분포를 계산하였다. 본 연구를 통해 해수담수화 막 모듈 모델을 개발하였으며, 이를 기반으로 다양한 형태의 모듈 내 성능 분포를 도출하였다. 본 연구는 막 모듈 성능 분석 및 개선에 활용될 수 있다.

최근 인구 폭발적 증가, 기후변화 등으로 인해 전 세계적으로 이용 가능한 수 자원이 감소할 것으로 예측되고 있어 대체 수자원에 대한 관심이 확대되고 있으며, 이의 대안으로 해수담수화 기술이 주목받고 있다. 해수담수화 방법에는 증류방식과 분리막 기술인 역삼투 공정이 대표적 기술이라 할 수 있으나, 최근 에는 증류법과 분리막법을 접목한 막증류법의 해수담수화 분야 적용 가능성이 점차 확대되고 있다. 막증류 공정은 기본적으로 증류 기반의 공정으로, 별도의 압력이 필요 없으며, 현재 가장 범용화된 분리막 기술인 역삼투 공정에 비해 높은 염 제거율 및 회수율로 인해 차세대 해수담수화 기술로 주목받고 있다. 따라서 본 발표에서는 막증류 공정용 분리막 소재 개발에 대한 내용을 소개하도록 한다.

역삼투 기반 해수담수화 기술은 전 세계 물 부족 문제 해결의 대안으로 주목 받아왔다. 최근에는 에너지 효율의 한계를 극복하기 위한 차세대 저에너지 기술들이 연구되고 있다. 정삼투 공정의 해수 희석을 통해 역삼투 공정에 필요한 에너지를 낮추는 FO-RO 공정, 그리고 압력지연삼투를 통한 에너지 회수와 막증발 기술을 통한 고수량 확보의 MD-PRO 공정이 미래의 해수담수화 기술들이다. 하지만 수처리 분야에서는 현재 시행 가능하며 역삼투 기술 본연의 효율을 극대화시키는 기술을 필요로 하고 있다. 이에 KORAE 연구단은 세계 최고 수준의 저에너지 3.3 kWh/m3 해수담수화 플랜트 구축을 목표로 하여 적조 및 고염 대응 전처리, 역삼투막 및 모듈 시스템 개발을 진행하며 해수담수화 기술의 최적화를 연구 중이다.

저압 침지식 멤브레인을 이용한 해수 담수화 전처리에 있어서 유기 파울링은 막간 압력 증가로 인한 화학 세정 횟 수의 증가 및 에너지 소비 증가 등 멤브레인 운전시 문제점들을 야기한다. 조류대응 해수전처리에서 조류가 배출하는 extracellular polymeric substances의 대표물질인 sodium alginate를 이용하여 침지식 여과에서 파울링 현상을 관찰하였다. 공기 폭기가 적용되지 않은 경우 순수한 aglinate 파울링은 농도가 증가하면서 증가하였다. 그러나 공기 폭기를 적용해 준 경우 alginate 파울링 감소는 매우 효과적이었다. 공기 폭기가 없는 경우 칼슘 농도의 증가에 따라 alginate 파울링은 감소하였다. 동 일 조건에서 공기 폭기 시 높은 alginate 파울링 감소효과를 나타내었으나 NaCl 농도를 증가시킨 경우 칼슘 농도의 증가에 따 라 파울링 제어를 위한 공기 폭기 효과는 감소하였다. 해수와 유사한 높은 NaCl과 칼슘 농도에서 고농도 sodium alginate의 경우 공기 폭기량 증가를 통해 초기 파울링을 감소시킬 수 있었으나 시간의 경과에 따라 상대적으로 낮은 폭기량에서의 파울 링 감소 효과와 큰 차이는 없었다.

Disinfectant/oxidation process is a crucial process in water treatment for supplying safe drinking water. Chlorination is still widely used for water treatment area due to its effectiveness on microbial inactivation and economic feasibility. Recently, disinfection concern in marine environment is increasing, for example, movement of hazardous marine organism due to ballast water, marine environmental degradation due to power plant cooling water discharge, and increase of the amount of disinfectant in the offshore plant. It is needed to conduct the assessment of disinfectant behavior and the development of disinfectant prediction model in seawater. The appropriate prediction model for disinfectant behavior is not yet provided. The objective of the study is to develop chlorine decay model in seawater. Various model types were applied to develop the seawater chlorine decay model, such as first order decay model, EPA model, and two-phase model. The model simulation indicated that chlorine decay in seawater is influenced by both organic and inorganic matter in seawater. While inorganic matter has a negative correlation with the chlorine decay, organic matter has a positive correlation with the chlorine decay.

이 연구는 패류가 다량으로 양식되고 있는 남해안 일부해역 해수의 세균학적 위생안전성을 평가하기 위하여 조사해역 내에 영향을 줄 수 있다고 판단되는 해수 14곳을 선정하여 2014년 3월부터 10월까지 총 6차례 조사를 실시하였으며 그 결과는 다음과 같다. 해수는 수온이 평균 21.2℃, 염분농도는 32.43‰, pH는 7.92, 용존산소는 7.83 mg/L으로 조사되어 우리나라 수질환경기준으로 볼 때 1등급으로 조사되었다. 전도도는 44,600 us/cm, 탁도는 1.93 NTU로 조사되었다. 남해안 일부 조사해역 해수의 위생학적 안전성을 조사한 결과 대장균군은 평균 < 1.8~790 MPN/100 mL, 90번째값이 168.1 MPN/100 mL, 기하학적 평균이 12.8 MPN/100 mL으로 나타났고, 분변계대장균은 < 1.8~790 MPN/100 mL,90번째 값이 50.5 MPN/100 mL, 기하학적 평균값이 6.5 MPN/100 mL로 조사되어 정착성 수산물 생산해역 위생관리기준 중 청정해역의 기하학적 평균 기준치인 14 MPN/100 mL를 넘지 않아 청정해역으로 나타났다. 그러나 5월과 7월에 43 MPN/100 mL를 초과하는 시료가 35.7%와 28.6%로 KSSP 기준치인 10%를 초과하여 계절에 따라서 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 조사해역은 폐쇄성 내만으로 적은 오염원에도 크게 영향을 받을 수 있으므로계절에 따라서 철저한 해역의 관리가 요구되었다.

본 연구는 고방사성해수폐액에 함유되어 있는 주요 고방사성 핵종인 Cs을 제거하기 위하여 IE911 (crystalline silicotitanate) 에 의한 흡착 제거를 수행하였다. Cs의 효율적 흡착제거 및 2차 고체폐기물의 발생량을 최소화하기 위하여 IE911-Cs 흡착 은 m/V (흡착제 질량/용액 부피) 비=2.5 g/L, 흡착시간은 1 시간 정도가 효과적이었다. 이때 Cs은 약 99%, Sr은 5% 이하가 각각 흡착되었다. 또한 IE911-Cs 흡착은 Langmuir 등온식 및 유사 (pseudo) 2차 속도 식으로 표현할 수 있으며, 흡착속도상 수(k2)는 Cs의 초기농도 및 입자크기 증가에 따라 감소하는데 반하여, m/V 비, 온도 및 교반속도 증가에 따라서는 증가하고 있다. IE911-Cs 흡착의 활성화에너지는 약 79.9 kJ/mol 로, IE911-Cs 흡착이 보다 강력한 결합 형태를 이룬 화학적 흡착임 을 보여주고 있다. 그리고 음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 엔탈피는 IE911-Cs의 흡착반응이 정반응의 발열반응이고, 저온에 서 반응이 상대적으로 활발함을 의미하며, 음수 값의 엔트로피는 흡착된 Cs이 IE911에 균일하게 정렬되어 있음을 나타낸다.

최근 해수담수화 기술에 관한 관심이 증가하면서 해수 전처리 기술의 중요성이 날로 증가하고 있다. 해수담수화 기술은 미래 수처리 핵심기술로 자리매김하고 있고 이를 위한 전처리 기술의 올바른 선택과 운영은 향후 해수담수화 기술의 효율향상과 공정 최적화를 위해 중요하게 고려되어야 할 것이다. 해수담수화 전처리 기술의 목적은 주로 해수에 존재하는 입자성 물질, 콜로이드성 물질, 유기물질, 무기물질 그리고 미생물 오염물질 등의 처리를 통해 후단 담수화 기술의 효율성을 향상시키기 위함이나 전처리 기술 대상 처리물질의 범위는 매우 다양하여 맞춤형 전처리 기술의 적절한 적용이 필요하다. 해수담수화에서 올바른 전처리 기술의 적용은 후단 담수화 시설의 높은 처리효율 및 문제점을 최소화시킴과 동시에 해수의 큰 수질변동과 기후적인 그리고 지역적인 영향 등에 즉각적으로 대처할 수 있으므로 전처리 기술의 운영전략은 미래 해수담수화 기술의 성공여부를 결정짓기 위해 매우 중요하게 다루어져야 한다. 또한 최근에 많은 관심을 가지고 있는 해수 미세조류의 번성은 담수화 전처리 기술의 선정에 있어서 잠재적인 장애가 되고 있어 이에 대한 올바른 이해도 반드시 필요하다. 본 총설에서는 해수담수화 전처리 기술에 관한 그동안의 연구동향을 분석하고 해수담수화 전처리 기술의 선택 및 운전 최적화 달성을 위한 향후 도전과제들을 제시하고자 한다.

Due to red tide and abnormal currents that take place every year, the damage of inland fish farms that takes sea water is increasing frequently. Also, the households of inland fish farm due to the increase in the cost of fuel and electricity are struggling many hardships economically. In relation to underground seawater for it’s farm analyzed economic effect based on the actual conditions for 1,700 inland fish farms, from this I have deduced policy implications for direction this project to be pursued from now on. The saving rate of costs of the fuel and electricity through the development of an underground seawater were approximately analyzed to decline about 3.4〜9.7%, if utilizing only about 5% of the undeveloped farms, it was estimated effect of about 61 billion won, if 10%, it was estimated effect of about 122 billion won. Consideration in selecting the developer of underground seawater will be selected an character of farm method. It is expected this study will be helpful for business analysis related government in the fisheries.

국내 대형 조선소 주변해역의 중금속오염 현황을 밝히기 위하여 2010년 여름에 4개의 대형 조선소 주변 11개의 채수정점과 4개의 대조 정점에서 해수 시료를 채취하여 6종의 금속(Cu, Zn, Fe, Cd, Pb, Hg)을 분석하였다. 조선소별 주변해역 수중의 금속을 분석한 결과, (1) 구리(Cu)의 평균 농도는 0.817 ~ 1.638 ㎍/L로 해역환경기준(사람의 건강보호기준 20 ㎍/L, 해양생태계 보호 단기기준 3 ㎍/L)보다 낮았지만, 대조정점에 비하여 1.64 ~ 2.75배의 높은 값을 나타냈다. (2) 아연(Zn)의 평균 농도는 0.228 !~ 0.567 ㎍/L로 해역환경기준(사람의 건강보호기준 100 ㎍/L, 해양생태계 보호 단기기준 34 ㎍/L)보다 낮았지만, 대조정점에 비하여 1.62 ~ 5.91배의 높은 값을 나타냈다. (3) 철(Fe)의 평균 농도는 3.332 ~ 7.410 ㎍/L로 대조정점에 비하여 1.30 ~ 6.75배의 높은 값을 나타냈다. (4) 카드뮴(Cd)의 평균 농도는 0.013 ~ 0.028 ㎍/L로 해역환경기준(사람의 건강보호기준 10 ㎍/L, 해양생태계 보호 단기기준 19 ㎍/L)보다 낮았지만, 대조정점에 비해 1.18 ~ 2.33배의 높은 값을 나타냈다. (5) 납(Pb)의 평균 농도는 0.007 ~ 0.126 ㎍/L로 해역환경기준(사람의 건강보호기준 50 ㎍/L, 해양생태계 보호 단기기준 7.6 ㎍/L)보다 낮았다. (6) 수은(Hg)의 평균 농도는 0.002 ~ 0.004 ㎍/L로 해역환경기준(사람의 건강보호기준 0.5 ㎍/L, 해양생태계 보호 단기기준 1.8 ㎍/L)보다 낮았다. 비록 모든 중금속의 수중 농도가 해역환경기준보다 낮다고 할지라도, 선박 건조작업에 사용되는 구리, 아연, 철과 같은 중금속의 농도가 대조해역에 비해 조선소 주변해역에서 높다는 것은 조선소의 영향에 기인하는 것을 암시한다. 따라서 조선소로부터 각종 오염물질이 해양에 유입되지 않도록 통제하고 해양오염을 방지하는 국가적 차원의 해양환경관리가 필요하다.

The common octopus, which has a high growth rate and high market price, is a prime candidate for commercial marine aquaculture operations. We evaluated the effectiveness of two types of shelters (pipe and tire types) for juvenile common octopus growing out in flow-through seawater tanks. Growth rates were evaluated in two experiments. The first experiment (Experiment 1) ran for 72 days, and the second (Experiment 2; replicated) ran for 46 days. Each trial included 40 octopuses fed a diet of frozen sardine (Sardinops melanostictus) and swimming crab (Portunustri tuberculatus) at 3–8% of body weight once every 3 days. In the two experiments, the respective specific growth rates were 0.3 and 0.04%/day in pipe-type shelters and 0.00 and 0.88%/day in tire-type shelters, while the respective percentage survivals were 80 and 80% in pipe-type shelters and 70 and 90% in tire-type shelters. Shelter type had little influence on the growth rate (P < 0.05).