물탱크 내 염소농도 감소율에 미치는 기작별 영향에 대한 문헌조사 연구

노유래(Yoo rae Noh),박준홍(Joon hong Park) 한국방재안전학회 2016 한국방재안전학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.-

공동주택 및 건물 내 저수조 (물탱크) 시설은 비상상황 시 급수조달 및 소방용수로의 사용으로 현행법에 의해 그 설치 및 운영이 요구되고 있다. 하지만 물탱크 내 저장된 수돗물 잔류염소의 감소로 미생물 성장등의 위생상 문제 가능성이 존재한다. 이러한 문제를 방지하기 위해서는 저장된 수돗물의 잔류 염소 농도감소에 관여하는 기작들의 정량적 영향에 대한 정보와 지식이 필요하다. 하지만 국내 수돗물 조건에서 이러한 정보와 자료가 부족하다. 본 연구에서는 수돗물에서 염소농도가 감소하는데 기여하는 기작들의 정량적 영향을 실험적으로 측정하고, 이를 근거로 물탱크에서 염소감소를 최소화하는 방안에 대해서 고찰하였다. 실험 결과 탈기와 표면 흡착이 없는 수중 조건(25℃)에서 관측된 염소 분해 속도 계수는 0.012(1/h)이었으나, 탈기와 표면 흡착이 수중 분해반응과 함께 발생하는 경우에는 염소 감소 속도 계수는 약 3 배 이상 증가하였다. 수치모형 시뮬레이션 결과, 표면 흡착능이 적은 물탱크 표면 재료 (Poly Ethylene 계통 소재)를 사용하고 탈기가 최소화 되는 조건 (물탱크 내 공기 부피 최소화, 수중의 Dispersion 최소화, 지진 등의 급격한 압력 변화를 고려한 통기의 최소화)에서 잔류염소가 기준치 보다 높게 유지 될 수 있음을 보이었다. 이러한 결과들은 물탱크 표면 흡착과 탈기 최소화를 통해서 물탱크 저장된 수돗물의 위생안전성을 제고할 수 있음을 시사한다. A water storage tank in apartment houses or buildings is required to be constructed and operated using as fire water and supply water for emergency. However, sanitary problems such as microorganism growth are occurred due to chlorine disappearance in water storage tanks. To prevent these things, quantitative informations and knowledges about pathways involved in chlorine disappearance on stored water are needed. But, the suitable research and data for Korea tap water are under the deficiency. In this study, we explored the current conditions of residual chlorine and its limitation on distribution system and water storage tanks. Also, we derived the residual chlorine decay mechanisms in storage water tank and its theoretical formulas. These results could be based on assessment experiments of mechanisms to measure the each decay coefficient. These will also suggest to enhance sanitary safety for drinking water by proposing minimization ways of chlorine disappearance in water storage tanks.

물탱크 내 염소농도 감소율에 미치는 기작 별 영향에 대한 정량적 연구

노유래(Yoorae Noh),박준홍(Joonhong Park) 한국방재안전학회 2016 한국방재안전학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.-

공동주택 및 건물 내 저수조 (물탱크) 시설은 비상상황 시 급수조달 및 소방용수로의 사용으로 현행법에 의해 그 설치 및 운영이 요구되고 있다. 하지만 물탱크 내 저장된 수돗물 잔류염소의 감소로 미생물 성장 등의 위생상 문제 가능성이 존재한다. 이러한 문제를 방지하기 위해서는 저장된 수돗물의 잔류 염소 농도 감소에 관여하는 기작들의 정량적 영향에 대한 정보와 지식이 필요하다. 하지만 국내 수돗물 조건에서 이러한 정보와 자료가 부족하다. 본 연구에서는 수돗물에서 염소농도가 감소하는데 기여하는 기작들의 정량적 영향을 실험적으로 측정하고, 이를 근거로 물탱크에서 염소감소를 최소화하는 방안에 대해서 고찰하였다. 실험 결과 탈기와 표면 흡착이 없는 수중 조건(25℃)에서 관측된 염소 분해 속도 계수는 0.012(1/h)이었으나, 탈기와 표면 흡착이 수중 분해반응과 함께 발생하는 경우에는 염소 감소 속도 계수는 약 3 배 이상 증가하였다. 수치모형 시뮬레이션 결과, 표면 흡착능이 적은 물탱크 표면 재료 (Poly Ethylene 계통 소재)를 사용하고 탈기가 최소화 되는 조건 (물탱크 내 공기 부피 최소화, 수중의 Dispersion 최소화, 지진 등의 급격한 압력 변화를 고려한 통기의 최소화)에서 잔류염소가 기준치 보다 높게 유지 될 수 있음을 보이었다. 이러한 결과들은 물탱크 표면 흡착과 탈기 최소화를 통해서 물탱크 저장된 수돗물의 위생안전성을 제고할 수 있음을 시사한다.

수돗물 저수조 내 온도 영향에 따른 잔류염소 예측 모형 시뮬레이션

노유래 ( Yoorae Noh ),박준홍 ( Joonhong Park ) 한국물환경학회 2017 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2017 No.-

온도 변화에 따른 수돗물 저장 저수조 내 잔류염소에 관한 수학적 모형 시뮬레이션

노유래 ( Yoorae Noh ),박준홍 ( Joonhong Park ) 한국물환경학회 2017 한국물환경학회지 Vol.33 No.2

To ensure the hygienic safety of drinking water in a water storage tank, the concentrations of residual chlorine should be above a certain regulated level. In this study, we conducted model simulations to investigate the effects of temperature on residual chlorine under water storage tank conditions typical for use in Seoul. To this effect, model parameter values (decomposition rate constant, sorption coefficient, and evaporation mass transfer coefficient) were determined in laboratory experiments. The model simulations under continuous flow conditions showed that the residual chlorine concentrations satisfied the Korea ministry of environment`s water quality standard level (0.1 mg/L) at all temperature conditions (5°C, 10°C, 15°C, 20°C, and 25°C). When the tanks were in a no-flow condition (i,e., no tap-water influent due to a sudden shut-down), the concentrations lowered relative to the water quality regulatory level. The findings of simulating Seoul`s water storage tanks also suggested that the disappearance rate of residual chlorine could be reduced by the tanks` design optimization with maintenance of low water temperature, minimization of air flow and volume, suppression of water dispersion, and the use of wall materials with low sorption ability.

저수조 내 잔류염소 감소에 미치는 주요 영향 인자에 관한 문헌연구

노유래(Yoorae Noh),김상효(Sang-Hyo Kim),최성욱(Sung-Uk Choi),박준홍(Joonhong Park) 한국방재안전학회 2016 한국방재안전학회 논문집 Vol.9 No.2

약안전한 수돗물 공급을 위해 정수처리장부터 최종 단계인 수도꼭지까지 일정 수준 이상의 잔류염소농도가 유지되어 야 한다. 하지만 국내 문헌에 따르면 상수공급의 전체 과정 중에 30-60%의 잔류염소가 소실되고, 이에 대한 주요 원인으로 정수처리 과정에서 염소 사용량 감소 추세, 급수배관 내에서 염소분해 손실, 여름철의 높은 온도에 의한 잔류염소 분해 속 도 증가, 급수배관의 노후화에 따른 잔류염소 손실, 저수조 내 저장 시 잔류염소 감소 발생 등이 파악되었다. 이러한 이유로 저수조를 거치는 급수 방식의 경우 최종 수도꼭지의 잔류염소 농도가 기준치보다 낮아질 개연성이 높고, 용량과 체류시간을 단순히 고려하는 기존의 저수조 설계 방식으로 인해서 수돗물 공급의 안전성에 대한 우려가 존재한다. 이의 개선 방안 도출 을 위해서 본 연구에서는 저수조 내 잔류염소 감소에 관여하는 주요 기작들인 수체 내 잔류염소 분해, 벽체 표면 흡착, 그리 고 증발에 의한 물질전달을 수학적으로 묘사하는 공식들과 계수 값들을 문헌을 통해서 획득하고, 일반적 저수조 조건에서 모델 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 저수조에 유입되는 수돗물 내 유기물 농도, 수돗물이 저수조에 유입되는 수리학적 조건(난류 정도), 그리고 저수조 벽체 표면 재질의 흡착능 등이 저수조 내 잔류염소 감소에 주요 영향 인자들임을 알 수 있 었다. 본 연구에서 획득된 결과들은 잔류염소 감소를 최소화하여 안전한 수돗물 공급을 가능하게 하는 새로운 저수조 설계 기법이나 기술 개발에 유용하게 활용될 것이다. For safe water supply, residual chlorine has to be maintained in tap-water above a certain level from drinking water treatment plants to the final tap-water end-point. However, according to the current literature, approximately 30-60% of residual chlorine is being lost during the whole water supply pathways. The losses of residual chlorine may have been attributed to the current tendency for water supply managers to reduce chlorine dosage in drinking water treatment plants, aqueous phase decomposition of residual chlorine in supply pipes, accelerated chlorine decomposition at a high temperature during summer, leakage or losses of residual chlorine from old water supply pipes, and disappearances of residual chlorine in water storage tanks. Because of these, it is difficult to rule out the possibility that residual chlorine concentrations become lower than a regulatory level. In addition, it is concerned that the regulatory satisfaction of residual chlorine in water storage tanks can not always be guaranteed by using the current design method in which only storage capacity and/or hydraulic retention time are simply used as design factors, without considering other physico-chemical processes involved in chlorine disappearances in water storage tank. To circumvent the limitations of the current design method, mathematical models for aqueous chlorine decomposition, sorption of chlorine into wall surface, and mass-transfer into air-phase via evaporation were selected from literature, and residual chlorine reduction behavior in water storage tanks was numerically simulated. The model simulation revealed that the major factors influencing residual chlorine disappearances in water storage tanks are the water quality (organic pollutant concentration) of tap-water entering into a storage tank, the hydraulic dispersion developed by inflow of tap-water into a water storage tank, and sorption capacity onto the wall of a water storage tank. The findings from this work provide useful information in developing novel design and technology for minimizing residual chlorine disappearances in water storage tanks.

Shot-gun Metagenome Sequencing을 이용한 도시하수처리시설 바이오에어로졸 내 병원성 의심 및 항성제 내성 박테리아 검출

노유래(Noh, Yoorae),유현지(Yoo, Hyunji),박준홍(Park, Joonhong) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

국내 합류식 하수 내 병원성 의심 박테리아 스크리닝

이민주,노유래,박준홍 대한환경공학회 2017 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2017 No.11

수환경 내 미생물 병원성 검출을 위한 메타지노믹스 방법 연구

유현지,노유래,유근제,박준홍 한국막학회 2015 한국막학회 총회 및 학술발표회 Vol.2015 No.05

수환경에서 유해성 미생물을 검출하는 것은 환경미생물위해성 관리에서 가장 중요한 연구 분야 중 하나이다. 유해성 미생물 검출은 인체 병원성 세균과 항생제 내성을 지닌 세균의 검출을 포함한다. 기존의 배양방법은 배양이 잘 되지 않는 유해성 세균의 검출이 불가하므로, 최근에는 환경 유전체를 전체로 염기서열을 분석하는 de nove metagenomic sequencing 방법으로 병원성에 대한 진단을 하려는 방법에 대한 연구가 시작되고 있다. 본 연구에서는 수환경에서 유해 미생물 검출을 위해 Next Generation Sequencing 방법인 Illumina Hi-Seq으로 미생물군집유전체를 shot-gun sequencing해서 병원성과 항생제 내성에 대한 정량적인 정도 도출하는 신규 방법에 대해서 결과와 함께 토의할 것이다.

상수도관내 중금속 용출에 대한 수소이온농도의 영향 평가 연구

이정원,노유래,박준홍 대한토목학회 2017 대한토목학회논문집 Vol.37 No.1

우리나라 상수도 기반시설 설비에 관련된 기존의 인증평가는 경제적 측면과 내구성 등 물리적 측면에 초점을 맞추어 사용되어 왔다. 그러나 경제수준이 상승하면서 상수도에 대한 위생, 보건, 안전성, 삶의 질에 대한 국민의식이 향상됨에 따라 상수도 서비스의 위생보건학적 품질향상이 요구되고 있다. 지난 5년간 국내 497개 정수장의 수질분석 자료를 고찰한 결과 pH는 5.8~8.5의 범위로 나타났다. 하지만, 현재 우리나라 수도용 자재 및 제품의 위생안전기준 공정시험방법(위생안전시험법)은 pH 7.0에서만 평가하고 있어, 실제 상수도 pH 조건에서 관내 중금속용출에 대한 기초정보가 부족하다. 이러한 배경으로 본 연구에서는 국내에서 대표적으로 사용되는 관에 대하여 pH변화가 중금속용출에 미치는 영향을 실험적으로 분석연구하였다. 본 연구 결과, pH가 낮아질수록 일부 금속의 용출정도가 증가하는 것을 확인하였다. 특히 pH 5.8일 경우, 구리재질의 관에서 Cu가 보정계수(Normalization Factor) 적용 후에도 위생안전기준을 상회하였다. 스테인레스 재질의 관에서는 Cr, Cu가, 구리재질의 이음관에서는 Cd, Pb, Cu, Zn이, 아연재질의 이음관에서는 Zn이 기준치를 각각 상회하였으나 보정계수를 적용하면 기준치를 만족하였다. 본 연구의 결과로 현행 위생안전시험법에서 pH조건을 7.0 이외의 낮은 pH 조건을 포함하는 개정의 필요성이 제안되었다. 추후 상수도관으로 사용되는 다른 종류의 관에 대한 추가 연구의 필요성도 제시되었다. 본 연구는 차후 우리나라 위생안전기준의 개정연구에 필요한 기초자료 제시에 기여를 하였다. In Korea, previous certification of water supply infrastructure was mainly focused on economical and physical aspects. Recently,hygienic safety of water supply service has become a sensitive and important issue to our people for evaluating the water quality withgrowth of economy and education system. According on water quality in 497 Korean water supply facilities, pH values in the supplied water have ranged between 5.8-8.5. However, little is known about metal leachability at the pH conditions observed in the real water supply systems because a fixed pH condition (pH 7.0) has been used in the current standard method, ‘Hygienic Safety Testing Method’, in water supply. In this work, we examined the effects on heavy metal leachability with pH differences in the water supply pipes which are typically used in Korea. As a result, the amounts of metal leachability were tended to increase when pH levels were decreased. Especially at pH 5.8, Cu leachability from Cu pipes was found to exceed the public health standard level even after applying anormalization factor (NF) given by the current Korea standard method. The Cr and Cu leached from stainless steel pipes, Cd, Pb, Cu, and Zn from Cu-based pipe fittings, and Zn from Zn-based pipe fittings were exceeded the Korean hygienic safety standards while, after applying the NF, concentrations of the leached metals were satisfied with the current Korean standard. The findings from this work provide implications on the needs of reforming the current hygienic safety standard methodology.

수돗물 내 대장균 미생물 실시간 검측 능력 개발에 관한 연구

김지현(Kim, Jihyun),노유래(Noh, Yoorae),정영모(Jung, Youngmo),전성찬(Jun, Seong Chan),박준홍(Park, Joonhong) 대한토목학회 2018 대한토목학회 학술대회 Vol.2018 No.10