방사성물질 낙진으로 인한 북한강수계의 방사능영향예측

오대민 ( Daemin Oh ),김영석 ( Youngsuk Kim ),강성원 ( Sungwon Kang ),정승권 ( Seungkyun Jung ),정지원 ( Jiwon Jung ) 한국물환경학회 2017 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2017 No.-

환경다매체모델을 활용한 방사성물질 낙진시 수계유출 추정기법에 관한 연구

오대민 ( Daemin Oh ),김영석 ( Youngsuk Kim ),강성원 ( Sungwon Kang ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

Multi-phase CFD 해석기법을 이용한 수중 방사형 임펠러의 최적화

오대민(Daemin Oh),김영석(Youngsug Kim),강성원(Sungwon Kang),유성종(Sungjong Yoo) 대한환경공학회 2018 대한환경공학회지 Vol.40 No.4

본 연구는 정체수역에 적용되고 있는 물순환장치 수중 방사형 임펠러의 혼합 및 확산해석을 위해 Multi-phase CFD기법을 활용하였다. 본 연구에 적용된 물순환장치 수중 방사형 임펠러는 수표면에서의 Jet흐름에 의한 대기접촉 및 흐름이 발생되며, 표층아래의 물을 표면으로 이송할 수 있도록 선회류를 발생시켜 혼합하는 기능이 있다. 따라서, 본 연구에 적용된 물순환장치의 특성이 반영된 CFD해석을 하기 위해 대기층과 물층 그리고 토출되는 Jet 흐름을 다른 층으로 구분하여 Multi-phase 기법을 적용하였다. 또한, 임펠러는 수면에서의 가동위치에 따라 Mode를 변경하고 회전속도를 가변할 수 있도록 만들었다. 본 연구에서는 model I를 기준으로 날개의 각도 및 크기, 유입부 각도, 토출부의 각도 등의 설계값을 변화시켜 임펠러의 최적화를 위한 CFD해석을 하였다. 또한, 정상상태 및 비정상상태 조건에서 각 model의 VOF 해석을 이용하여 토출량, 각도, 속도, 축동력을 분석하였으며, 동력대비 순환 확산 효율을 검증하고, 현장 적용이 가능한 임펠러 설계 최적화 인자를 도출하였다. This study used multi-phase CFD (Computational Fluid Dynamics) technique to analyze the underwater radial impeller of the water circulator applied to the stagnant watershed. The impeller of the water circulation system has a function of generating atmospheric contact and flow by the jet on the water surface and generating a swirling flow so that the water below the surface layer can be transferred to the surface. Therefore, we applied the multi-phase technique to separate the atmospheric layer, the water layer, and the discharged jet flow layers in order to perform the CFD analysis that reflects the characteristics of the water circulator applied to this study. In addition, the impeller was designed to change the mode and vary the rotational speed according to the position at the water surface. In this study, CFD analysis for the optimization of the impeller was performed by changing the design values such as the angle and size of the wing, the inlet angle, and the outlet angle based on the model I. In addition, the VOF(Volume of Fraction) analysis of each model was used to analyze the discharge amount, angle, speed, and shafting force in steady state and unsteady state condition.

방사성 동위원소를 이용한 제염제 혼합확산장치의 유동특성분석

오대민(Daemin Oh),강성원(Sungwon Kang),김영석(Youngsug Kim),정성희(Sunghee Jung),문진호(Jinho Moon),박장근(Jangguen Park) 大韓環境工學會 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.5

본 연구의 목적은 방사능 사고로 인한 오염물질 유입으로 인한 영향을 최소화하기 위한 제염제의 혼합확산장치 개발에 앞서 장치 가동으로 인한 혼합 및 확산영향을 예측하는데 있다. 유동특성분석을 위해 사용된 추적자는 방사성 동위원소는 Gy, To이며, 이를 검측하기 위해 2인치 NaI 방사선 검출기를 사용했다. 본 연구에 적용된 제염제 혼합확산장치의 임펠러는 3가지 type으로 제작하였다. 방사혼합형 임펠러는 상향류 흐름을 이용하여 수표면으로 확산이 가능하며, 최적의 조건을 찾기 위해 핀 구조를 조정하였다. 방사능 동위원소를 이용한 제염제 혼합확산장치의 유동특성을 분석한 결과, 모델별 혼합확산과 유동패턴특성을 획득하였다. Model 3 type은 별도의 Fin유도부와 보조 Fin이 구성되어 있어 다른 type의 임펠러보다 확산속도가 크고 완전혼합에 도달하는 시간이 짧게 나타났다. The purpose of this study was predicted the effects of mixing and diffusion due to the operation of the apparatus before the development of the mixed diffusion device for the decontamination absorbent to minimize the influence of contaminant inflow due to radiation accident. The tracer used for the flow characteristics was <SUP>68</SUP> Ga, <SUP>99m</SUP> Tc, which is a radioactive isotope, and 2 inch NaI radiation detector was used to detect it. The impeller of the decontamination mixed diffusion system applied to this study was made into three types and the mixing diffusion effect was compared. As a result of analyzing the flow characteristics of the radio-isotope with decontamination mixed diffusion device, mixing, diffusion and flow pattern were obtained. The radial mixing type impeller was able to diffuse to the water surface by the upflow flow, and the fin structure was adjusted for finding optimal conditions. The model 3 type consists of a fin guiding part and an auxiliary fin so that the diffusion speed is higher than that of other types of impellers. It also showed a short time to reach complete mixing.

다상유동해석을 이용한 파일롯규모 혼합확산장치의 운영인자 도출에 관한 연구

오대민(Daemin Oh) 대한환경공학회 2018 대한환경공학회지 Vol.40 No.8

본 연구의 목적은 녹조발생으로 인한 호소의 부영양화를 최소화하기 위해 설치하고 있는 혼합확산장치 임펠러를 실제 호소에 적용하기 위해 파일롯 규모의 혼합확산장치를 개발함에 앞서 임펠러 운전으로 인한 혼합확산영향에 대한 운영인자를 도출하고자 한다. 본 연구대상 혼합확산장치 임펠러는 하부의 물을 상승시키고 수표면에서 Jet흐름에 의한 대기접촉 및 물표면으로 확산하는 기능을 가지고 있으며 직경 700 mm로 제작된다. 다상유동해석기법을 적용하여 정상상태 조건에서 임펠러의 운전특성을 예측하고 비정상상태 조건으로 영향반경을 예측하였다. 임펠러의 최대속도는 약 6.78 m/s로 나타났으며, 임펠러에 의해 발생하는 자유표면의 높이와 속도벡터는 날개의 압력면에서 수위상승과 흡입면에서 수위가 하강하는 것으로 나타났다. 토출량은 회전수에 정비례하였고 모드전환에 따른 토출량 및 에너지효율은 거의 동일하였다. 또한, 혼합확산장치 운전 후 3분후에는 40 m의 영향반경을 나타냈고 13분 경과 후 자유표면에서 약 90 m 확산되며, 자유표면 하부에서는 약 40 m까지 영향반경이 확대되는 것으로 나타났다. The purpose of this study was to derive operational parameters by predicting the effect of mixed diffusion by operating the pilot-scale device’s impeller applied to the actual lake. This device is installed to prevent the eutrophication of the reservoir due to the occurrence of algae. The diffusion mixer’s impeller of this study has the function of raising the lower water and diffusing to the atmospheric contact and water surface by the jet flow at the water surface, and it is manufactured with a diameter of 700 mm. In this study, the multi-phase flow analysis technique was applied and the operating characteristics of the impeller were predicted under the steady state conditions and the influence radius was predicted under the un-steady condition. The maximum velocity of the impeller was about 6.78 m/s. The height and velocity vector of the free surface generated by the impeller showed a increase in the pressure level of the wing and a decrease in the water level on the suction side. The discharge flow rate was directly proportional to rpm, and the discharge amount and energy efficiency of the mode conversion were the same. Also, after 3 minutes from the operation of the water circulator, the radius of influence was 40 m. After 13 minutes, the free surface was spread about 90 m and the radius of influence was increased to about 40 m below the free surface.

방사능 재난 발생시 낙진으로 인한 물위기관리기법 연구

오대민(Daemin Oh) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

유기고분자로 표면 개질 된 입상활성탄을 이용한 프러시안 블루 고정화 및 Cs⁺ 제거

서영교,오대민,황유훈,Seo, Younggyo,Oh, Daemin,Hwang, Yuhoon 대한상하수도학회 2018 상하수도학회지 Vol.32 No.5

Prussian blue is known as a superior material for selective adsorption of radioactive cesium ions; however, the separation of Prussian blue from aqueous suspension, due to particle size of around several tens of nanometers, is a hurdle that must be overcome. Therefore, this study aims to develop granule type adsorbent material containing Prussian blue in order to selectively adsorb and remove radioactive cesium in water. The surface of granular activated carbon was grafted using a covalent organic polymer (COP-19) in order to enhance Prussian blue immobilization. To maximize the degree of immobilization and minimize subsequent detachment of Prussian blue, several immobilization pathways were evaluated. As a result, the highest cesium adsorption performance was achieved when Prussian blue was synthesized in-situ without solid-liquid separation step during synthesis. The sample obtained under optimal conditions was further analyzed by scanning electron microscope-energy dispersive spectrometry, and it was confirmed that Prussian blue, which is about 9.7% of the total weight, was fixed on the surface of the activated carbon; this level of fixing represented a two-fold improvement compared to before COP-19 modification. In addition, an elution test was carried out to evaluate the stability of Prussian blue. Leaching of Prussian blue and cesium decreased by 1/2 and 1/3, respectively, compared to those levels before modification, showing increased stability due to COP-19 grafting. The Prussian blue based adsorbent material developed in this study is expected to be useful as a decontamination material to mitigate the release of radioactive materials.

방사성물질의 선택적 제거를 위한 3D 입체구조 흡착제 개발

김복성(Bokseong Kim),오대민(Daemin Oh),황유훈(Yuhoon Hwang) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

공공하수처리시설에서의 미세플라스틱 거동, 성상 조사 및 미세기포를 이용한 전처리

안재환(Jae-Hwan Ahn),오혜철(Hyecheol Oh),오대민(Daemin Oh) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.10

강우 유출수와 생활하수에 함유된 미세플라스틱(Microplastics, MPs)은 하수관거를 통하여 공공하수처리시설에서 포집된다. 하수처리시설의 처리공정별 미세플라스틱의 거동과 성상을 분석하고, 미세플라스틱의 물리적 특성을 고려하여 미세기포를 이용한 전처리 방안을 알아보았다. 하수처리시설에서 처리공정별 미세플라스틱의 함량과 성상을 조사·분석한 결과, 1차 침전조, 포기조, 2차침전조 그리고 3차 처리조 유출수의 MPs 농도는 각각 719 MP/L, 152 MP/L, 44 MP/L 그리고 16 MP/L로 분석되었다. 1차와 2차 침전조의 침전슬러지는 슬러지 처리공정인 농축조로 이송된다. 슬러지 농축조Ⅰ(1차슬러지), 농축조Ⅱ(2차슬리지), 그리고 슬러지 가용화조의 미세플라스틱 농도는 각각 122 MP/g, 213 MP/g, 그리고 1,363 MPs/g로 나타났다. 수처리 공정의 슬러지와 흡착된 MPs가 슬러지 농축조로 물리적으로 이동되고, 고농도로 농축되어 MPs 농도가 높게 나타난 것으로 분석된다. 하수처리시설에 유입된 MPs 형태는 섬유 형태가 55% 이상으로 가장 많았으며, 다음으로 플라스틱 조각과 필름 형태가 각각 25%, 16%로 나타났다. 이는 생활하수(세탁폐수)중에 함유된 섬유에 기인한다. 따라서 하수처리시설에서 MPs가 슬러지 처리공정으로 이동을 줄일 수 있는 처리 방법이 요구된다. 전처리 공정으로 미세 기포에 의한 MPs의 부상 분리를 검토하였으며, 섬유 성분이 대부분인 세탁폐수를 대상으로 미세기포 부상공정을 이용하여 처리실험 결과, 60% 이상 저감되어 전처리 공정으로 적용을 기대할 수 있다. Microplastics contained in rainfall runoff and domestic sewage are collected by public sewage treatment plants (PSTP) through sewage pipes. The behavior and properties of microplastics (MPs) by the treatment process of sewage treatment facilities were analyzed, and pretreatment methods using microbubbles were investigated, considering the physical properties of MPs. As a result of investigating and analyzing the content and properties of MPs by treatment process at a sewage treatment plant, the MPs concentrations of the primary sedimentation tank (PST), aeration tank (activated sludge, AS), final sedimentation tank (FST), and third treatment tank (rapid filtration facility) effluent were 719 MP/L, 152 MP/L, 44 MP/L, and 16 MP/L, respectively. The PST and FST sedimentation sludge is transferred to the thickener, a sludge treatment process. In the sludge of the Thickener I (PST sludge) and Thickener II (FST sludge), and sludge-solubilization (dehydration) tank of the anaerobic digestion tank (ADT), 122 MP/g, 213 MP/g and 1,363 MPs/L were found, respectively. The sludge and adsorbed MPs in the water treatment process were concentrated at a high concentration and physical movement to the sludge concentration tank, increasing the MP concentration. Fiber was the most common MP introduced into sewage treatment plants, with more than 55%, followed by flake and film, with 25% and 16%, respectively. This was attributed to the fiber in household sewage (washing wastewater). Therefore, treatment methods are needed to reduce the movement of MPs to the sludge treatment process in sewage treatment plants. The floctation separation of MPs by microbubbles was reviewed as a pretreatment process. The treatment experiment using the microbubble floating process for washing wastewater with most fiber components revealed a more than 60% reduction. This process can be expected to be applied as a pretreatment process.

BMP실험을 이용한 음식물폐기물 및 분뇨의 병합소화 특성

조진규(Jinkyu Cho),김형진(Hyungjin Kim),오대민(Daemin Oh) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.9

분뇨/정화조슬러지와 음식물폐기물의 병합소화 특성을 확인하기 위하여 BMP 테스트를 실시하였다. 생슬러지, 잉여슬러지, 소화슬러지, 분뇨/정화조슬러지(1:1의 비율로 조성), 음식물폐기물(음식물 파쇄물과 희석수의 비=1:1) 및 혼합슬러지의 6개의 슬러지를 대상으로 30일간 실험을 진행하였다. 바이오가스 발생은 초기 2일 이후부터 활발히 시작되어 2주 동안 지속되는 것을 알 수 있었으며 일정 시간이 경과한 후에는 발생량이 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 특히 7~8일 사이에 가스발생량이 최대값을 보였으며, Modified Gompertz model을 이용한 생슬러지, 잉여슬러지, 소화슬러지, 분뇨/정화조슬러지, 음식물폐기물 및 혼합슬러지의 단위메탄생산량은 각각 64.63, 67.49, 66.45, 72.44, 107.85, 46.71 mL CH₄/g VS로 나타났다. 혼합슬러지의 지체성장기간은 1.88 day이었으며, 최대메탄생산속도는 80.4 mL/day로 나타났다. 따라서 메탄생성퍼텐셜을 높이기 위해서는 하수처리장의 혐기성 소화조에 투입되는 음식물폐기물의 혼합비를 조절함으로써 빈부하 문제 해결과 동시에 소화조의 안정적인 운전을 기대할 수 있을 것으로 사료된다. BMP test was carried out to evaluate the characteristics for co-digestion of night soil and food waste. 6 types of sludge were tested in 30 days which were raw, excess, digested, night soil/septic tank (1:1), food waste (food : dilution water = 1:1), and mixed sludge. Bio gas was produced actively after 2 days, and continued in 2 weeks. Gas generation amount was decreased rapidly after considerable space of time. Especially maximum productivity of gas was shown in 7~8 days. The ultimate methane yields of raw, excess, digested, night soil/septic tank, food waste, and mixed sludge were 64.63, 67.49, 66.45, 72.44, 107.85, and 46.71 mL CH₄/g VS respectively from Modified Gompertz model. The lag growth phase time and maximum specific methane production rate of mixed sludge were 1.88 day and 80.4 mL/day respectively. The methane potential of mixed sludge was higher than individual sludge. So high methane potential was expected by controlling mixing ratio of food waste. Besides stable operation of digestion tank and the solution of oligotrophic problem were possible.