골탄과 HAP를 이용한 효율적인 지하수 내 불소 제거에 대한 연구

변정섭 ( Byun Jung-seop ),신귀암 ( Shin Gwy-am ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

세계 보건 기구(WHO)에서는 마시는 물의 불소 농도를 1.5 ppm 이하로 권고하고 있지만 에티오피아, 탄자니아, 캄보디아 등 아프리카 및 동남아 일부 국가에서는 지하수 내 불소농도가 기준치 이상으로 높아 (>10 ppm, 때로는 >100 ppm) 반상치, 골격기형 등 다양한 질병이 발생하고 있다. 실제로 지하수내의 불소는 활성탄, 이온교환수지, 역삼투 등의 방법으로 비교적 쉽게 제거될 수 있지만 위에 언급한 개발도상국에서는 기술적, 경제적 이유로 이들 방법을 사용할 수 없는 실정이다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 에티오피아, 탄자니아, 케냐 등지에서는 소 뼈를 탄화시켜 만든 골탄과 화학적으로 생성한 HAP를 이용하여 지하수 내 불소를 제거하고 있다. 골탄은 만들기 쉽고 저렴하지만 불소 흡착력이 떨어지며 이에 반해 HAP는 불소흡착력은 뛰어나지만 가격이 비싼 단점이 있다. 이 연구에서는 골탄과 HAP를 병행하여 두 가지 흡착제의 장점을 살리고 단점을 보완하는 수처리 방식을 개발하였다. 본 연구는 현재 에티오피아에서 사용하고 있는 골탄과 HAP를 이용하여 칼럼반응기에서 실험을 진행하였다. 칼럼반응기는 직경 1.27 cm, 길이 101 cm, 부피 127.87 ㎤ 이었으며 총 4 개의 칼럼반응기를 사용하였다. 이 중 두 개는 골탄과 HAP를 51 cm씩 채웠고, 나머지 칼럼에는 골탄과 HAP를 51 cm 채운 뒤 튜브를 하향류 방식으로 연결하여 사용하였다. 초기 불소 농도는 5 ppm으로 하였으며 유량은 30 L/day, 550 L/day으로 진행하였고 각각의 EBCT는 4.6 min, 10 s로 측정되었다. 샘플은 일정한 시간 간격으로 채집하였고, UV-분광광도계(DR-5000)를 이용하여 540 nm의 파장에서 불소 분석을 실시하였다. 이 실험 결과 골탄이나 HAP를 각각 단독으로 사용하여 불소를 제거하였을 때보다 두 가지를 병행하여 사용했을 때 유량에 관계없이 흡착효율이 향상되었으며, 1.5 ppm까지 올라가는데 30 L/day에서는 골탄, HAP, 골탄-HAP 순으로 각각 120, 150, 480 min이 걸렸고 이에 비례하여 처리수도 2.4, 3.0, 9.6 L를 생산할 수 있었다. 550 L/day에서는 파과시간까지 각각 0.75, 0.73, 3 min이 걸렸고 처리수도 0.29, 0.28 1.15 L를 생산하여 골탄과 HAP를 함께 사용했을 때 효율이 더 좋은 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 골탄과 HAP를 함께 사용함으로써 길어진 파과시간은 HAP의 교체주기를 증가시켜 운영비용을 현저히 감소시킬 수 있음이 확인되었다. 따라서 골탄과 HAP를 병행하는 방법은 지하수 내 불소 제거성능 향상과 단위 시간에 더 많은 처리수 생산을 가능하게 하여 훨씬 효율적인 불소 제거 방법으로 생각된다.

골탄과 HAP를 이용한 효율적인 지하수 내 불소 제거에 대한 연구

변정섭 ( Byun Jung-seop ),신귀암 ( Shin Gwy-am ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

세계 보건 기구(WHO)에서는 마시는 물의 불소 농도를 1.5 ppm 이하로 권고하고 있지만 에티오피아, 탄자니아, 캄보디아 등 아프리카 및 동남아 일부 국가에서는 지하수 내 불소농도가 기준치 이상으로 높아 (>10 ppm, 때로는 >100 ppm) 반상치, 골격기형 등 다양한 질병이 발생하고 있다. 실제로 지하수내의 불소는 활성탄, 이온교환수지, 역삼투 등의 방법으로 비교적 쉽게 제거될 수 있지만 위에 언급한 개발도상국에서는 기술적, 경제적 이유로 이들 방법을 사용할 수 없는 실정이다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 에티오피아, 탄자니아, 케냐 등지에서는 소 뼈를 탄화시켜 만든 골탄과 화학적으로 생성한 HAP를 이용하여 지하수 내 불소를 제거하고 있다. 골탄은 만들기 쉽고 저렴하지만 불소 흡착력이 떨어지며 이에 반해 HAP는 불소흡착력은 뛰어나지만 가격이 비싼 단점이 있다. 이 연구에서는 골탄과 HAP를 병행하여 두 가지 흡착제의 장점을 살리고 단점을 보완하는 수처리 방식을 개발하였다. 본 연구는 현재 에티오피아에서 사용하고 있는 골탄과 HAP를 이용하여 칼럼반응기에서 실험을 진행하였다. 칼럼반응기는 직경 1.27 cm, 길이 101 cm, 부피 127.87 ㎤ 이었으며 총 4 개의 칼럼반응기를 사용하였다. 이 중 두 개는 골탄과 HAP를 51 cm씩 채웠고, 나머지 칼럼에는 골탄과 HAP를 51 cm 채운 뒤 튜브를 하향류 방식으로 연결하여 사용하였다. 초기 불소 농도는 5 ppm으로 하였으며 유량은 30 L/day, 550 L/day으로 진행하였고 각각의 EBCT는 4.6 min, 10 s로 측정되었다. 샘플은 일정한 시간 간격으로 채집하였고, UV-분광광도계(DR-5000)를 이용하여 540 nm의 파장에서 불소 분석을 실시하였다. 이 실험 결과 골탄이나 HAP를 각각 단독으로 사용하여 불소를 제거하였을 때보다 두 가지를 병행하여 사용했을 때 유량에 관계없이 흡착효율이 향상되었으며, 1.5 ppm까지 올라가는데 30 L/day에서는 골탄, HAP, 골탄-HAP 순으로 각각 120, 150, 480 min이 걸렸고 이에 비례하여 처리수도 2.4, 3.0, 9.6 L를 생산할 수 있었다. 550 L/day에서는 파과시간까지 각각 0.75, 0.73, 3 min이 걸렸고 처리수도 0.29, 0.28 1.15 L를 생산하여 골탄과 HAP를 함께 사용했을 때 효율이 더 좋은 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 골탄과 HAP를 함께 사용함으로써 길어진 파과시간은 HAP의 교체주기를 증가시켜 운영비용을 현저히 감소시킬 수 있음이 확인되었다. 따라서 골탄과 HAP를 병행하는 방법은 지하수 내 불소 제거성능 향상과 단위 시간에 더 많은 처리수 생산을 가능하게 하여 훨씬 효율적인 불소 제거 방법으로 생각된다.

골탄과 HAP를 이용한 효율적인 지하수 내 불소 제거에 대한 연구

변정섭 ( Byun Jung-seop ),신귀암 ( Shin Gwy-am ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

세계 보건 기구(WHO)에서는 마시는 물의 불소 농도를 1.5 ppm 이하로 권고하고 있지만 에티오피아, 탄자니아, 캄보디아 등 아프리카 및 동남아 일부 국가에서는 지하수 내 불소농도가 기준치 이상으로 높아 (>10 ppm, 때로는 >100 ppm) 반상치, 골격기형 등 다양한 질병이 발생하고 있다. 실제로 지하수내의 불소는 활성탄, 이온교환수지, 역삼투 등의 방법으로 비교적 쉽게 제거될 수 있지만 위에 언급한 개발도상국에서는 기술적, 경제적 이유로 이들 방법을 사용할 수 없는 실정이다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 에티오피아, 탄자니아, 케냐 등지에서는 소 뼈를 탄화시켜 만든 골탄과 화학적으로 생성한 HAP를 이용하여 지하수 내 불소를 제거하고 있다. 골탄은 만들기 쉽고 저렴하지만 불소 흡착력이 떨어지며 이에 반해 HAP는 불소흡착력은 뛰어나지만 가격이 비싼 단점이 있다. 이 연구에서는 골탄과 HAP를 병행하여 두 가지 흡착제의 장점을 살리고 단점을 보완하는 수처리 방식을 개발하였다. 본 연구는 현재 에티오피아에서 사용하고 있는 골탄과 HAP를 이용하여 칼럼반응기에서 실험을 진행하였다. 칼럼반응기는 직경 1.27 cm, 길이 101 cm, 부피 127.87 ㎤ 이었으며 총 4 개의 칼럼반응기를 사용하였다. 이 중 두 개는 골탄과 HAP를 51 cm씩 채웠고, 나머지 칼럼에는 골탄과 HAP를 51 cm 채운 뒤 튜브를 하향류 방식으로 연결하여 사용하였다. 초기 불소 농도는 5 ppm으로 하였으며 유량은 30 L/day, 550 L/day으로 진행하였고 각각의 EBCT는 4.6 min, 10 s로 측정되었다. 샘플은 일정한 시간 간격으로 채집하였고, UV-분광광도계(DR-5000)를 이용하여 540 nm의 파장에서 불소 분석을 실시하였다. 이 실험 결과 골탄이나 HAP를 각각 단독으로 사용하여 불소를 제거하였을 때보다 두 가지를 병행하여 사용했을 때 유량에 관계없이 흡착효율이 향상되었으며, 1.5 ppm까지 올라가는데 30 L/day에서는 골탄, HAP, 골탄-HAP 순으로 각각 120, 150, 480 min이 걸렸고 이에 비례하여 처리수도 2.4, 3.0, 9.6 L를 생산할 수 있었다. 550 L/day에서는 파과시간까지 각각 0.75, 0.73, 3 min이 걸렸고 처리수도 0.29, 0.28 1.15 L를 생산하여 골탄과 HAP를 함께 사용했을 때 효율이 더 좋은 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 골탄과 HAP를 함께 사용함으로써 길어진 파과시간은 HAP의 교체주기를 증가시켜 운영비용을 현저히 감소시킬 수 있음이 확인되었다. 따라서 골탄과 HAP를 병행하는 방법은 지하수 내 불소 제거성능 향상과 단위 시간에 더 많은 처리수 생산을 가능하게 하여 훨씬 효율적인 불소 제거 방법으로 생각된다.

현지 적용형 골탄 제작을 통한 개발도상국 불소제거 특성 연구

맹민수 ( Maeng Min-soo ),변정섭 ( Byun Jung-seop ),이혜인 ( Lee He-in ),박효진 ( Park Hyo-jin ),김준영 ( Kim Jun-young ),최영균 ( Choi Young-gyun ),신귀암 ( Shin Gwy-am ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

세계보건기구(WHO)에서는 불소 음용수 수질기준을 1.5 mg/L로 권고하고 있다. 하지만 동부 아프리카의 에티오피아, 탄자니아 등의 열곡(rift valley) 지역에서는 지하수 불소 농도가 음용수 수질기준 이상치 (>4 mg/L)로 검출되어 반상치와 골격기형 등의 다양한 질병이 유발되고 있다. 개발도상 국에서는 저비용 불소제거 흡착제인 골탄을 불소 제거용 식수 장치에 적용해 운영하고 있지만 골탄의 불소 흡착효율이 약 1 mg F^-/g이기 때문에 골탄 교체 주기가 짧아 유지관리 비용이 증가되고 있다. 기존 문헌에서는 골탄의 불소 흡착효율을 높이고자 실험실 규모로 5 mg F^-/g의 골탄을 개발하였지만, 현지 적용 한계점을 극복하지 못했다. 본 연구에서는 기존 현지 불소흡착 효율보다 높은 골탄을 개발하기 위해서 가마개발과 골탄 굽는 온도 및 시간에 따른 불소 흡착능 실험을 통해서 현지에 적용 가능한 골탄을 개발하는 것에 목적을 두고 있다. 건조된 뼈를 일정한 크기로 절단하여 시간(1-5시간)과 온도(350-550 ℃) 조건에서 전기로로 태워골탄을 만들었다. 그리고 골탄을 파쇄 후 0.6-1.0 mm로 체거름하여 50 ml conical tube에 1g 넣고 tube rotator로 5일 동안 30 rpm으로 회전시켜 흡착 실험을 진행하였다. 초기 불소 농도는 10 mg/L로 적용했다. 불소흡착 실험을 통해서 최적의 운영조건이 도출되면 현지형 가마에 적용시켜 전기로를 통한 불소 흡착효율과 비교 분석하였다. 본 실험에서는 탁도, TOC, 불소를 분석하였으며 흡광광도계(DR-5000, HACH, USA)를 이용하여 불소를 분석하였다. 가마는 벽돌로 만들었으며 하부의 발열장치와 상부에 배연구멍을 설치하였고 실험실 규모로 제작되었다. 전기로를 이용한 골탄의 탁도 결과는 450 ℃ 3시간에서 1.8 NTU로 가장 낮았으며 TOC는 550 ℃ 3시간에서 가장 낮았다. 불소의 흡착 효율은 350 ℃ 1시간에서 5.1 mg F^-/g로 가장 높았지만, 최적 운영조건인 450 ℃ 3시간에서 효과적으로 확인되어 불소 흡착효율은 3.7 mg F^-/g으로 알 수 있었다. 최적 운영조건 상태에서 가마 적용에 따른 불소흡착 결과는 3.8 mg F^-/g이며 전기로와 유사한 값을 나타내었다. 따라서 가마개발을 통해서 현지형 불소 제거 골탄을 개발하여 보급 가능성을 확인할 수 있었다.

고흡착 골탄을 이용한 불소 제거용 수처리 시스템의 최적 운전 조건

맹민수(Min-Soo Maeng),변정섭(Jung-Seop Byun),박효진(Hyo-Jin Park),신귀암(Gwy-Am Shin) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.11

목적: 에티오피아에서는 지하수 불소 제거를 위해서 골탄을 이용하고 있지만, 흡착 효율이 낮아 잦은 교체비용의 부담을 안고 있다. 또한, 처리수에 탁도와 유기물이 함유되어 식수의 안전성이 떨어진다. 이에 본 연구에서는 현지에서 생산 가능한 고흡착 골탄을 개발하였으며 초기 탁도 및 유기물 저감을 위한 최적의 운전조건을 도출하였다. 방법: 뼈를 씻어 건조시킨 후 내부까지 태워질 수 있도록 절단하여 전기로에서 350, 450, 550℃에서 온도별로 1, 3, 5시간을 태워 골탄을 제작하였다. 태워진 골탄들은 에티오피아 현지에서 운영되는 골탄 크기인 600~2,000 ㎛로 분쇄하여 실험하였다. SEM과 BET를 이용해 골탄 표면 분석을 수행하였으며, 회분기 실험를 통해 kinetic, isotherm 흡착 실험을 하였다. 컬럼실험은 초기 불소 농도 4.8 ㎎/L에서 100, 200, 300, 400 L/day의 유속 조건으로 90분 운전하면서 탁도, TOC, 불소 농도 변화를 확인하였다. 결과 및 토의 : 최적의 골탄 제조 조건으로 450℃에서 3시간 태우는 것이 탁도와 유기물 제거 측면에서 효과적이었다. SEM, BET 분석을 통해서 골탄의 표면 거칠기와 비표면적 특징이 불소 흡착효율에 영향을 미쳤다. 회분기 실험을 통해서 제조된 골탄의 흡착능이 3.7 ㎎ F/g으로 확인되었다. 컬럼 실험에서는 200 L/d은 0.5 NTU 미만의 탁도에 도달하는데 가장 짧은 시간을 보여주고 있으며, TOC를 제거할 때 가장 작은 처리수로도 가능하였다. 하지만, 100 L/d에서 1.5 ㎎/L의 불소에 도달하는 운전시간은 80분으로 가장 길었다. 그래서 운전시간, bed volume, 에너지 효율 측면에서 100 L/d가 효과적인 운전조건인 것으로 나타났다. 결론: 컬럼을 100 L/d에서 운전할 때 불소제거 측면에서 효과적인 운전조건이다. 그래서 개발도상국에서 골탄을 이용한 불소 제거 정수처리 시설은 저유량으로 운전하는 것이 효과적이다. Objectives : Bone char is used in many eastern countries in Africa to remove high levels of fluoride from groundwater. However, due to the low adsorption efficiency of bone char, it is necessary to replace bone char frequently, which cause significant burden to the people in those areas. In this study, we developed a water treatment system to remove high level of fluoride in groundwater using a high efficiency bone char. Methods : In order to make a high efficiency bone char, cow bones were washed, dried and cut into small pieces. Then the bones were burned for 1, 3 and 5 hours at 350, 450 and 550℃ in electric furnaces. After that, the burned bones were sieved with 600~2,000 μm to match the size of bone char being used in Ethiopia. Surface analysis of bone char was performed using SEM and BET. The removal efficiency of bone char was conducted with various level of turbidity, TOC, and fluoride concentration for 90 minutes under the flow rate conditions of 100, 200, 300, and 400 L/day with an initial fluoride concentration of 4.8 ㎎/L. Result and Discussion : There was a significant difference between the bone char from Ethiopia and our study in terms of their surface roughness and specific surface area according to SEM and BET analysis. The adsorption capacity of the bone char produced in this study was 3.7 ㎎ F/g, compared to 1 ㎎/L from the one from Ethiopia. In terms of turbidity and organic matter removal with column test, 200 L/d showed the shortest operating time to reach turbidity of less than 0.5 NTU, and was an effective operation for TOC removal. However, It took the longest to 1.5 ㎎/L of fluoride after breakthrough under 100 L/d operating conditions. In terms of operating time, bed volume, and energy efficiency, 100 L/d was found to be an effective operating condition. Conclusions : We developed a high efficiency bone char in this study with modification of its production process and tested it at various operating conditions. Our study showed that the bone char developed in this study is about 4 times more effective than traditional bone char and it is most effective at operation with low flow rates. Column operation is most effective at 100 L/d for fluoride removal under operating time and bed volume and energy efficiency. Therefore operating condition of drinking water treatment system for the fluorine removal using bone char in developing countries is effective in low flow rate operation.

현지 적용형 골탄 제작을 통한 개발도상국 불소제거 특성 연구

맹민수 ( Maeng Min-soo ),변정섭 ( Byun Jung-seop ),이혜인 ( Lee He-in ),박효진 ( Park Hyo-jin ),김준영 ( Kim Jun-young ),최영균 ( Choi Young-gyun ),신귀암 ( Shin Gwy-am ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

세계보건기구(WHO)에서는 불소 음용수 수질기준을 1.5 mg/L로 권고하고 있다. 하지만 동부 아프리카의 에티오피아, 탄자니아 등의 열곡(rift valley) 지역에서는 지하수 불소 농도가 음용수 수질기준 이상치 (>4 mg/L)로 검출되어 반상치와 골격기형 등의 다양한 질병이 유발되고 있다. 개발도상 국에서는 저비용 불소제거 흡착제인 골탄을 불소 제거용 식수 장치에 적용해 운영하고 있지만 골탄의 불소 흡착효율이 약 1 mg F^-/g이기 때문에 골탄 교체 주기가 짧아 유지관리 비용이 증가되고 있다. 기존 문헌에서는 골탄의 불소 흡착효율을 높이고자 실험실 규모로 5 mg F^-/g의 골탄을 개발하였지만, 현지 적용 한계점을 극복하지 못했다. 본 연구에서는 기존 현지 불소흡착 효율보다 높은 골탄을 개발하기 위해서 가마개발과 골탄 굽는 온도 및 시간에 따른 불소 흡착능 실험을 통해서 현지에 적용 가능한 골탄을 개발하는 것에 목적을 두고 있다. 건조된 뼈를 일정한 크기로 절단하여 시간(1-5시간)과 온도(350-550 ℃) 조건에서 전기로로 태워골탄을 만들었다. 그리고 골탄을 파쇄 후 0.6-1.0 mm로 체거름하여 50 ml conical tube에 1g 넣고 tube rotator로 5일 동안 30 rpm으로 회전시켜 흡착 실험을 진행하였다. 초기 불소 농도는 10 mg/L로 적용했다. 불소흡착 실험을 통해서 최적의 운영조건이 도출되면 현지형 가마에 적용시켜 전기로를 통한 불소 흡착효율과 비교 분석하였다. 본 실험에서는 탁도, TOC, 불소를 분석하였으며 흡광광도계(DR-5000, HACH, USA)를 이용하여 불소를 분석하였다. 가마는 벽돌로 만들었으며 하부의 발열장치와 상부에 배연구멍을 설치하였고 실험실 규모로 제작되었다. 전기로를 이용한 골탄의 탁도 결과는 450 ℃ 3시간에서 1.8 NTU로 가장 낮았으며 TOC는 550 ℃ 3시간에서 가장 낮았다. 불소의 흡착 효율은 350 ℃ 1시간에서 5.1 mg F^-/g로 가장 높았지만, 최적 운영조건인 450 ℃ 3시간에서 효과적으로 확인되어 불소 흡착효율은 3.7 mg F^-/g으로 알 수 있었다. 최적 운영조건 상태에서 가마 적용에 따른 불소흡착 결과는 3.8 mg F^-/g이며 전기로와 유사한 값을 나타내었다. 따라서 가마개발을 통해서 현지형 불소 제거 골탄을 개발하여 보급 가능성을 확인할 수 있었다.

현지 적용형 골탄 제작을 통한 개발도상국 불소제거 특성 연구

맹민수 ( Maeng Min-soo ),변정섭 ( Byun Jung-seop ),이혜인 ( Lee He-in ),박효진 ( Park Hyo-jin ),김준영 ( Kim Jun-young ),최영균 ( Choi Young-gyun ),신귀암 ( Shin Gwy-am ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

세계보건기구(WHO)에서는 불소 음용수 수질기준을 1.5 mg/L로 권고하고 있다. 하지만 동부 아프리카의 에티오피아, 탄자니아 등의 열곡(rift valley) 지역에서는 지하수 불소 농도가 음용수 수질기준 이상치 (>4 mg/L)로 검출되어 반상치와 골격기형 등의 다양한 질병이 유발되고 있다. 개발도상 국에서는 저비용 불소제거 흡착제인 골탄을 불소 제거용 식수 장치에 적용해 운영하고 있지만 골탄의 불소 흡착효율이 약 1 mg F^-/g이기 때문에 골탄 교체 주기가 짧아 유지관리 비용이 증가되고 있다. 기존 문헌에서는 골탄의 불소 흡착효율을 높이고자 실험실 규모로 5 mg F^-/g의 골탄을 개발하였지만, 현지 적용 한계점을 극복하지 못했다. 본 연구에서는 기존 현지 불소흡착 효율보다 높은 골탄을 개발하기 위해서 가마개발과 골탄 굽는 온도 및 시간에 따른 불소 흡착능 실험을 통해서 현지에 적용 가능한 골탄을 개발하는 것에 목적을 두고 있다. 건조된 뼈를 일정한 크기로 절단하여 시간(1-5시간)과 온도(350-550 ℃) 조건에서 전기로로 태워골탄을 만들었다. 그리고 골탄을 파쇄 후 0.6-1.0 mm로 체거름하여 50 ml conical tube에 1g 넣고 tube rotator로 5일 동안 30 rpm으로 회전시켜 흡착 실험을 진행하였다. 초기 불소 농도는 10 mg/L로 적용했다. 불소흡착 실험을 통해서 최적의 운영조건이 도출되면 현지형 가마에 적용시켜 전기로를 통한 불소 흡착효율과 비교 분석하였다. 본 실험에서는 탁도, TOC, 불소를 분석하였으며 흡광광도계(DR-5000, HACH, USA)를 이용하여 불소를 분석하였다. 가마는 벽돌로 만들었으며 하부의 발열장치와 상부에 배연구멍을 설치하였고 실험실 규모로 제작되었다. 전기로를 이용한 골탄의 탁도 결과는 450 ℃ 3시간에서 1.8 NTU로 가장 낮았으며 TOC는 550 ℃ 3시간에서 가장 낮았다. 불소의 흡착 효율은 350 ℃ 1시간에서 5.1 mg F^-/g로 가장 높았지만, 최적 운영조건인 450 ℃ 3시간에서 효과적으로 확인되어 불소 흡착효율은 3.7 mg F^-/g으로 알 수 있었다. 최적 운영조건 상태에서 가마 적용에 따른 불소흡착 결과는 3.8 mg F^-/g이며 전기로와 유사한 값을 나타내었다. 따라서 가마개발을 통해서 현지형 불소 제거 골탄을 개발하여 보급 가능성을 확인할 수 있었다.

지하수 불소제거를 위한 고흡착 골탄의 현지 제조기술 이전과 정수장치의 지속 가능한 비즈니스 모델 개발

맹민수(Min-Soo Maeng),이혜인(He-In Lee)변정섭(Jung-Seop Byun),박효진(Hyo-Jin Park),신귀암(Gwy-Am Shin) 적정기술학회 2021 적정기술학회지(Journal of Appropriate Technology) Vol.7 No.1

탄자니아 아루샤에 위치한 Gongali model Co. Ltd는 지하수 불소제거를 위해서 현지에서 생산한 골탄을 이용하여 Nanofilter water station을 운영하고 있다. 현지에서 생산된 골탄은 탁도와 유기물 농도가 높아서 색도가 유발되는 문제가 있다. 또한, 불소 흡착 효율이 낮아서 골탄의 짧은 교체 주기로 인해 유지관리 비용이 증가하는 비용적 어려움도 있다. 이를 보완하기 위해서 고흡착 골탄을 보급하기 위한 목적으로 현지형 가마를 국내에서 제작하여 현지에 보급하는 사업을 추진하였다. 현지에서 고흡착 골탄을 생산함으로써 Nanofilter water station의 운영 효율이 증가하였으며 지역 주민들에게 안정적으로 지속해서 식수를 제공할 수 있었다. 또한, Gongali model Co. Ltd에게 지속 가능한 비즈니스 모델을 제시함으로써 고흡착 골탄의 지속성과 Nanofilter water station의 확산 계획을 제시하였다. 결과적으로 본 사업을 통해서 지속적으로 저소득층과 소외계층에게 저렴한 식수를 공급할 수 있는 방안을 마련할 수 있었다. Gongali model Co. Ltd located in Arusha, Tanzania is operating a Nanofilter water station using locally produced bone char to remove fluoride in groundwater. Bone char produced locally had a high turbidity and high concentration of organic matter, which cause color. In addition, since the fluorine adsorption efficiency is low, there is a problem in high maintenance cost due to a short replacement cycle of bone char. In order to overcome this challenge, our research team was that a local furnace was manufactured and applied for produce high adsorption bone char in Gongali model Co. Ltd. By producing high-adsorption bone char locally, the operating efficiency of the Nanofilter water station increased, and it was possible to stably and continuously provide drinking water to local residents. In addition, by presenting a sustainable business model to Gongali model Co Ltd, the persistence of high adsorption bone char and a plan to spread the Nanofilter water station were suggested. Therefore, it was possible to propose a plan to continuously supply low-cost drinking water to the low-income and the neglected class through this local project.