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복잡한 혼합 유기오염물의 거동 예측을 위한 실용적인 오염물 집략화 모델링 기법 개발
주진철,송호면,Joo, Jin-Chul,Song, Ho-Myeon 한국지하수토양환경학회 2009 지하수토양환경 Vol.14 No.5
다양한 물리화학적 특성을 지닌 12개의 유기오염물이 저표면적의 무기물 지반 수착제로 수착 시 12개의 유기오염물을 적은 수의 pseudocompound로 집략화하는 접근법(lumped approach)의 타당성과 정확성을 평가하였다. 집략화 접근법은 복잡한 혼합 유기오염물의 수착 거동을 근거로 통계적인 처리방법인 집략분석(cluster analysis)을 통해 개발되었다. 집략화 접근법을 이용해 수용액상에서 복잡한 혼합 유기오염물이 친수성 무기물로 수착 시 감소된 수의 집략화된 오염물(pseudocompound)과 집략화된 오염물의 수착 매개변수($K_f$, n)를 이용하여 복잡한 혼합 유기오염물의 수착을 설명할 수 있었다. 또한, 실험을 수행하지 않고(a priori) 복잡한 혼합 유기오염물 내 각 유기오염물의 특성(${\gamma_w}^{sat}$)을 근거로 pseudocompound를 예측할 수 있었다. 따라서 집략화 접근법은 복잡한 혼합 유기오염물의 수착거동을 단순화하여 반응관련 매개변수 산출에 필요한 시간과 비용을 감소시켜주고 통계적으로 정확성이 동일한 범위 내의 실용적인 수착 결과를 제공해 줄 수 있다. 향후 더 많은 반응 인자소결합크기, 수착제 내 반응 지점 수 및 반응성 그룹 등)를 고려한 다중회귀분석(multiple regression analysis)을 통해 집략화 접근법(lumped approach)의 정확도를 높일 필요가 있다고 판단된다. Both feasibility and accuracy of lumped approach to group 12 organic compounds in mixtures into a fewer number of pseudocompounds in sorption processes were evaluated using mixtures containing organic compounds with various physicochemical properties and low-surface-area mineral sorbents. The lumped approach for sorption to simulated mineral sorbents was developed by cluster analysis from statistics. Using the lumped approach, the sorption estimated from both reduced number of pseudocompounds and their sorption parameters (i.e., $K_f$, n) can approximate sorption behavior of complex organic mixtures. Additionally, the pseudocompounds for various mixtures to different types of low-surface-area mineral sorbents can be estimated a priori from the physicochemical properties of organic compound (i.e., ${\gamma_w}^{sat}$). Therefore, the lumped approach may help to simplify the complex fate and transport model of organic contaminant mixtures, reduce experimental efforts, and yet provide results that are statistically identical for practical purposes. Further research is warranted to enhance the accuracy of lumped approach using the multiple regression analysis considering the H-bonding capacity, site concentrations, functional groups for mineral sorbents.
국내 대수층 특성을 반영한 포화대 내 유류오염물질 거동 개념 모델에서 수리동역학적 및 반응 입력인자 민감도 평가
주진철,이동휘,문희선,장선우,이수형,이은희,남경필,Joo, Jin Chul,Lee, Dong Hwi,Moon, Hee Sun,Chang, Sun Woo,Lee, Soo-Hyoung,Lee, Eunhee,Nam, Kyoungphile 한국지하수토양환경학회 2020 지하수토양환경 Vol.25 No.1
Sensitivity analysis of hydrodynamic and reaction parameters in conceptual model reflecting aquifer characteristics of Korea was performed to evaluate the uncertainty in the predicted concentrations. Among the hydrodynamic input parameters, both hydraulic conductivity (K<sub>x</sub>) and hydraulic gradient (I) affected transport behaviors of contaminants, and resulted in same convergence concentrations with continuous injections of contaminant. However, longitudinal dispervisity (α<sub>L</sub>) affected both transport behaviors and the convergence concentrations of contaminants. Compared to the hydrodynamic parameters, growth kinetic and degradation parameters (μ<sub>m</sub> & K<sub>c</sub>) more significantly affected both transport behaviors and the convergence concentrations of contaminants, indicating those parameters had higher sensitivity indices causing the uncertainties of model predictions. Considering that the sensitivity indices of both hydrodynamic and reaction parameters were a function of transport distance of groundwater, the parameters with higher sensitivity indices, a priori, need to be investigated using conceptual model reflecting site-specific aquifer characteristics before field investigation. After determining the parameters with higher sensitivity indices, the detail field investigations for the selected hydrodynamic and reaction parameters were warranted to reduce the uncertainties of model predictions.
회전브러쉬와 혼탁방지막을 활용한 수륙양용형 Scrub/흡입 준설장치의 개발과 현장적용
주진철(Jin Chul Joo),김원태(Wontae Kim),김현승(Hyunseung Kim),김현설(Hyunseol Kim),송호면(Ho Myun Song) 대한환경공학회 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.9
도시물순환시스템 내 10 cm 내외로 퇴적된 오염물질과 자갈이나 다양한 구조물에 부착된 부착조류와 협잡물을 쓸어내어(scrubbing) 제거가 가능하며, 오염물질이 주변으로 방출․확산되어 수체의 2차 오염을 방지할 수 있는 덮개(housing)와 혼탁 방지막(turbidity barrier)이 설치된 회전 브러쉬(rotating brush)를 활용한 저혼탁 scrub/흡입(suction)방식의 수륙양용형 퇴적토 준설장치를 개발하였다. 현장적용 검증을 통해, 저수위와 고수위에서 저혼탁 scrub/흡입 준설장치를 이용해 준설 중 수체 내 부유물질(SS)과 탁도(turbidity)의 증가는 매우 미미하며(p>0.05), 일부 부유물질로 인해 발생한 탁도도 준설 후 20분 이내에 빠르게 안정화되는 것으로 조사되었다. 총질소(TN)와 총인(TP)의 농도도 준설 전, 준설 중과 준설 후에 농도 변화가 시간대별 및 수심별로 통계학적으로 유의한 의미는 없는 것으로 조사되어(p>0.05), scrub/흡입 준설을 통해 호수 저면에 축적된 영양염류가 확산되어 수체오염을 유발하지 않는 것으로 조사되었다. 또한, 저혼탁 scrub/흡입 준설장치의 직접 준설을 통한 오염물질 제거량이 수처리시설의 운영을 통한 오염물질 제거량 대비 높은 것으로 산정되어, 수처리시설과 저혼탁 scrub/흡입준설의 연계 적용이 도시물순환시스템의 수질관리에 효율적인 것으로 평가되었다. 최근에는 GPS 기반 실시간 scrub/흡입 준설장치의 추적 및 유지관리 프로그램을 개발해 등록하고 다양한 도시물순환시스템에 현장 적용하였으며, 추가적으로 준설장치 운전자를 보조 또는 제한된 환경에서 스스로 운전하는 협력형 주행시스템(driver cooperative autonomous driving system)의 개발을 현재 진행 중이다. An amphibious scrubbing/suction dredging machine with cylindrical rotating brush, housing, and turbidity barrier was newly-developed to remove both sediments with about 10 cm thickness and periphyton attached on various structures in urban water-circulating systems through the scrubbing, suction, and dredging processes. Based on the field application and long-term monitoring, the increase in both suspended solids (SS) and turbidity of water during the scrubbing, suction, and dredging processes was negligible (p>0.05). In some cases, the turbidity of water initially increased, however, the turbidity was stabilized within 20 minutes from the start of dredging processes. The concentration changes in TN and TP of water were not statistically different (p>0.05) before and after the scrubbing, suction, and dredging processes, indicating that benthic nutrients released from sediments were not significantly diffused, and were not supposed to cause significant water pollution. Also, water treatment facilities along with an amphibious scrubbing/suction dredging machine could be more effective since the removal of contaminant loadings through the scrubbing, suction, and dredging processes was much greater than that through simple coagulation/precipitation processes. Finally, GPS-based realtime tracking and operation program have been developed and applied in various urban water-circulating systems, and development of driver cooperative autonomous driving system is in progress to eliminate the need for manual driving of an amphibious scrubbing/suction dredging machine.