미량화학물질은 미량 (ng/L)으로 인체 또는 환경에 심각한 피해를 줄 수 있는 물질이므로, 효과적인 미량오염물질 제거 시스템 개발이 필요한 실정이다. 분리막 기반 수처리 공정 중 정삼투 공정은 미량화학물질을 효과적으로 제어할 수 있는 저에너지, 친환경 공정으로 각광받고 있으나, 제거율, 제거기작, 공정최적화 등의 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 정삼투 공정을 이용하여 미량화학물질의 제거성능을 평가하고 그 기작을 평가하여 수계 내 존재하는 미량오염물질을 신속하고 효율적으로 처리할 수 있는 삼투막 기반 막공정 공법을 제시하고자 한다.

The slow diffusion of pollutants to the surface of electrodes has limited the contact between OH radicals and micropollutants in electro-oxidation processes. In this study, conductive hollow fiber membrane (CHF) made with multi-walled carbon nanotube (CHF) was fabricated and operated with flow-through system. During the electro-oxidation of three micropollutants, a conventional flow-by reactor showed less than 60% of removals at the hydraulic retention time (HRT) of 30 minutes, while flow-through operation could achieve complete removal for all tested micropollutants at the same HRT. Moreover, the flow-through system exhibited complete removals even at the HRT of 1 minutes, while that of flow-by system were less than 10 %.

Odor dispersion from road emissions were investigated using CFD (Computational Fluid Dynamics). The Shear Stress Transport k-ω model in FLUENT CFD code was used to simulate odor dispersion around the road. The two road configurations used in the study were at-grade and fill road. Experimental data from the wind tunnel obtained in a previous study was used to validate the numerical result of the road dispersion. Five validation metrics are used to obtain an overall and quantitative evaluation of the performance of Shear Stress Transport k-ω models: the fractional bias (FB), the geometric mean bias (MG), the normalized mean square error (NMSE), the geometric variance (VG), and the fraction of predictions within a factor of two of observations (FAC2). The results of the vertical concentration profile for neutral atmospheric show reasonable performance for all five metrics. Six atmospheric stability conditions were used to evaluate the stability effect of road emission dispersion. It was found that the stability category D case of at-grade decreased the non-dimensional surface odor concentration smaller 0.78~0.93 times than those of stability category A case, and that F case decreased 0.39~0.56 times smaller than those of stability category A case. It was also found that stability category D case of filled road decreased 0.84~0.92 times the non-dimensional surface odor concentration of category A case and stability category F case decreased 0.45~0.58 times compared with stability category A case.

본 연구에서는 항 내부에서 부하되는 오염물질이 파랑 및 흐름 조건으로 인하여 항외로 유출되는 과정을 수리실험을 통해 알아보았다. 월성원자력발전소 항내에 오염물질이 부하 되었을 시, 실험인자를 변화시켜가며 추적자를 활용한 흐름거동 조 사를 수행하였다. 각 실험의 결과는 지수 함수에 따른 항내 오염물이 감소하는 경향이 나타나며, 항외 유출에 걸리는 시간의 기울기는 각각 다른 결과를 보여주었다. 관측된 데이터로부터 회귀식을 도출한 결과, 흐름 관측의 경우 유입되는 모터의 회 전 속도 30, 20, 10 rpm에서 좌측 항내의 오염물이 50% 유출률에 도달하는 시간은 각각 2.70, 10.40, 26.39 days를 보였다. 모터의 회전속도가 30 rpm인 실험에서 유출되는 감소 추세가 가장 뚜렷하게 나타났으며, 회전속도 10 rpm인 실험에서 기 울기는 완만하였다. 파랑 관측의 우측 영역의 오염물이 50% 유출률에 도달하는 시간은 4.59 days로 나타났으며, 좌측영역 의 경우 15.35 days의 결과를 보였다.

In this study we investigated the air pollutants dispersion around depressed road using commercial FLUENT CFD code. In order to find optimal turbulence model which simulates air pollution dispersion around. depressed road, we used the realizable k-ε model, the RNG k-ε model, and the Shear-Stress Transport k-⍵turbulence model in FLUENT CFD code. The results were compared with the wind tunnel experiments. Realizable k-ε turbulence model provided the best prediction for the surface concentrations and concentration profiles of selected downwind positions of the depressed road. It was found that a noise barrier, which positioned around the depressed road, decrease the horizontal impact distance lower 0.46~0.81 times and change the vertical air pollution impact distance larger 0.95~1.47 times than those of no barrier case. It was also found that two or three noise barriers increase 1.33-1.42 times the vertical air pollution impact distance. It contributes the decrease of horizontal air pollution impact distance 0.44~0.60 times compare with no barrier case.

The dispersion of air pollution in complex situations such as the cases of the filled road is a significant problem for the public safety and living quality. Application of computational fluid dynamics (CFD) helps to build the model calculation in order to estimate the dispersion of air pollutants. In order to assess its accuracy, this study used the Realizable k-ε model, the RNG k-ε model, and the Shear-Stress Transport k-ω turbulence model in FLUENT CFD code. The results were compared with the wind tunnel experiments. The Realizable k-ε turbulence model provided the best prediction for the surface concentration and concentration profiles of selected downwind positions of the filled road. It was found that a noise barrier, which positioned on the filled road, increases the vertical air pollution impact distance larger 1.75~1.92 times and decrease the horizontal impact distance lower 0.46~0.54 times than those of no barrier case. It was also found that two or three noise barriers increase 1.63~1.79 times the vertical air pollution impact distance. It contributes the decrease of horizontal air pollution impact distance 0.49~0.63 times compare with no barrier case.

원전이 위치한 동해 월성 연안역 주변에서 오염물 이동·확산에 대한 수치 모사를 수행하였다. 월성 연안역의 유속장 재현을 위한 해수유동 수치모형 실험은 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모델을 사용하여 조위 시계열 검증 및 조화분석을 통한 검증을 실시한 결과 양호한 재현성을 나타내었다. 월성 주변해역의 유속장 산정 결과 창조류시에는 남향, 낙조류 시에는 북향으로 진행되는 결과를 알 수 있었다. 또한 국립수산과학원에서 관측한 수온, 염분의 자료를 이용하여 수치모델을 통한 계산값과 관측값을 비교한 결과 양호한 재현성을 나타내었다. 계산된 해수유동자료와 수온, 염분의 결과를 이용하여 오염물질의 확산특성을 해석하였다.

Noise barriers along the road do not only block the traffic noise but also prevent traversing the car exhausts. These barriers may affect air pollution dispersion, leading to increase vertical mixing due to the upwind deflection of air flow caused by the noise barriers. In this study we investigated the air pollution dispersion around multi-noise barriers using commercial software FLUENT. Investigated cases were 8 cases which had from zero to three noise barriers and two emission sources. Simulated results show noise barriers increase the vertical air pollution impact distance larger 1.7~2.1 times than that of no barrier case. It was also found that noise barriers decrease the horizontal air pollution impact distance lower 0.6~0.8 times than that of no barrier case.

To investigate the effect of single windbreak and combination of hill and windbreak on pollutant dispersion in neutral boundary condition, CFD (Computational Fluid Dynamics) modeling was used. The validity of the CFD model was confirmed by wind tunnel and field experiments of single closed windbreak. The results show increased windbreak height increasing the height of maximum concentration position and decreasing surface concentration (x=50 m) from 1.5 to 5.0 times smaller than that of non-windbreak case. In combination of hill and windbreak case increasing hill height decreasing surface concentration from 1.0 to 1.1 times smaller than that of single windbreak case.

Because many recent epidemiological studies have reported the associations of population’s proximity to high traffic roadways with adverse health effects, interest in how roadside structures affect the concentration of motor vehicle emitted pollutants in the near-road microenvironment has increased. These noise barriers may affect pollutant (for example: odor, carbon dioxide, particle et al.) concentrations around structure by blocking initial dispersion. This study examined the effects of roadside barriers on the flow patterns and dispersion of pollutants from high traffic highway. The effects of noise barriers were examined using commercial software FLUENT. The results show noise barriers increase concentration of near noise barrier wake region and decrease concentration in the faraway distance from noise barrier. The results also show far from emission position (between 100 m and 200 m) surface concentration of multi-barrier cases are 2 times lower than that of no barrier case.

생분해성 양쪽성 고분자를 이용하여 수용액에 존재하는 소수성 오염물질(페놀, 4-니트로페놀, 벤젠, 톨루엔) 및 중금속(Cs+,;Mg2+,;Cu2+,;Ni2+,;Cr3)을 제거하였다. 친수성을 띤 단량체로써 분자량이 서로 다른(1,100 그리고 5,000) methoxy poly(ethylene glycol) (MPEG)를 이용해 합성하였다. 투과실험 결과 상대적으로 분자량이 작은 MPEG를 이용해 합성한 경우보다 분자량이 큰 MPEG를 사용하였을 때 더 높은 제거율을 나타내었다. 한외여과공정을 이용해 오염물 없이 생분해성 나노파티클을 투과한 결과 나노파티클 용액의 농도가 100 mg/L 이상인 경우 나노 파티클 제거율은 98% 이상이었다. 소수성을 나타내는 오염원 제거시 소수성이 큰 오염원일수록 더 높은 제거율을 보였다. 또한 금속이온의 경우는 3가, 2가, 1가 이온의 순서로 제거율이 높았다.

균일한 밀집구조를 지니는 투명한 폴리설폰 필름이 용매를 사용한 표면처리를 통해 개질되었다. 개질은 고분자 필름을 디메털포름아마이드 용매에 1 sec간 담그고 이를 비용매 욕조에 침지시켜 이루어졌다. 개질 전 투명하였던 필름은 개질 후 횐색을 띠며, 많은 기공이 표면에 형성되었다. 비용매로서 물을 사용하였을 때가 이소프로파놀을 사용하였을 때 보다 표면의 불균일도가 증가하였다. 개질된 필름을 사용하여 방사성핵종으로 오염된 지역으로부터 오염물을 채취하였을 때 일반적으로 사용되는 필터페이퍼를 사용하는 것보다 우수한 채취 효율을 보여주었다. 개질된 필름 중에서는 비용매로 물을 사용한 경우 이소프로파놀을 이용한 필름보다 오염물의 채취 효과가 좋은 것으로 나타났다. 한편, 개질된 필름은 고분자 필름의 양쪽 겉표면만을 변화시켜, 필름의 내부는 고유한 밀집도를 유지함으로써, 필터페이퍼 또는 유리섬유를 사용한 오염물 제거 과정에서 나타날 수 있는 매체의 기공을 통한 2차적 오염을 방지하는 효과가 있다.

연안오염퇴적물에 함유된 유기물질과 PAHs의 현장정화를 위한 생물활성촉진제의 효능을 파일럿 규모의 현장실험을 통하여 1년간 평가하였다. 실험 해역의 수온은 계절적인 요인으로 인해 16.5°C에서 21°C까지 변화가 있었으나, 파일럿 반응조의 오염퇴적물의 pH는 8.4-8.5로 서 비교적 일정하였다. 파일럿 실험종료 후 바탕시험구와 초산, 황산이온, 질산이온을 함유한 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물의 화학적 산소요구량은 각각 39% 및 79%까지 감소하였으며, 휘발성고형물은 초기 약 15 g/kg에서 7 g/kg 및 2.5 g/kg까지 각각 감소하였다. PAHs는 2- ,3- ,4- ,5-ring 과 6-ring 16PAHs를 평가하였으며, 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물에서 2-ring 화합물인 나프탈렌은 실험시작 2개월 후 100%(바탕시험구의 감소율 55.6%)까지 감소되어 가장 빨랐고, 12개월 후 3-ring 및 4-ring PAHs의 감소율은 모두 100%(바탕시험구의 감 소율 46%-100%)에 달하였다. 5-ring과 6-ring PAHs의 12개월 후의 감소율은 바탕시험구와 생물활성촉진제를 투여한 오염퇴적물에서 각각 26%-87% 및 77%-100%로 평가되었다. 연안오염퇴적물에 투입한 생물활성촉진제는 유기물질 및 난분해물질인 PAHs의 제거속도를 향상시킬 수 있는 것으로 평가되었다.

본 연구에서는 SMS 모형을 이용하여 하천에 유입된 오염물질의 이송 및 확산 특성을 파악하기 위하여 실제 흐름에 적용하였다. 연구대상 수로구간은 한강하류부인 반포대교에서 가양대교까지를 실험하였으며, 수치모형으로는 RMA-2와 RMA-4를 사용하였다. RMA-2 모형을 통해 수치모의 결과와 실제 흐름에서의 확산범위 및 확산에 영향을 미치는 확산계수변화에 따른 농도 분포를 비교 분석하였고, RMA-4 모형을 통해 오염물질이 유입되었을 때 확산규모 및 이송특성을 분석하였다. 이 때의 경계조건으로 사용되는 유량 및 수위자료는 갈수기 기간을 선정하여, 한강 홍수통제소에서 제공하는 자료를 사용하였다. 수치모의 결과 갈수기 기간의 오염물질의 확산특성의 경우 확산계수의 영향을 거의 받지 않으며, 오염물의 도달속도는 오염물질이 유입된 지점에서 하류부로 갈수록 감소하였다.

This study was conducted to investigate runoff characteristics of non-point pollutants source at the urban and rural zones in sangju area. The monitoring was conducted with seven events for ten months and Event mean Concentration(EMC) and First Flush Effect(FFE) of SS and BOD were calculated on the result of the water quality parameters. During rainfall event, the peak concentrations of SS and BOD were observed after 3∼4 hours of rainfall in rural areas. Whereas, the peak concentrations occurred within 1∼2 hours after rainfall and then the highest concentration of NPS pollutants sharply decreased, showing strong first flush effect in urban areas. The cumulative load curves for NPS pollutants showed above the 45° straight line, indicating that fist flush effect occurred in urban areas. The mean SS EMC values of rural areas ranged from 0.9∼3.3mg/L, it was higher value when compare to urban areas. While the mean BOD values of urban areas were shown the highest values.