Well-to-Well Circulation 공정을 이용한 질산성 질소 오염 지하수의 생물학적 복원

하철윤 ( Chul Yoon Ha ),김진훈 ( Jin Hoon Kim ),권수열 ( Soo Yeol Kwon ),어성욱 ( Sung Wook Oa ),김영 ( Young Kim ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2005 공동 추계학술발표회 Vol.2005 No.-

우수,중수도 및 기타 : Well-to-Well Circulation 공정을 이용한 질산성 질소 오염 지하수의 생물학적 복원

하철윤 ( Chul Yoon Ha ),김진훈 ( Jin Hoon Kim ),권수열 ( Soo Yeol Kwon ),어성욱 ( Sung Wook Oa ),김영 ( Young Kim ) 대한상하수도학회 2005 공동추계 학술발표회 논문집 Vol.2005 No.-

수도권매립지 매립가스 현장모니터링을 통한 발생특성 분석

이형돈,하철윤,전은정,김문정,류돈식 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

수도권매립지에서 매립폐기물의 혐기성 분해과정에서 발생되는 분해산물에는 대표적으로 매립가스와 침출수로 정리할 수 있다. 특히 매립가스는 매립지의 환경관리와 온실가스로서 그 중요성이 인식되고 있으며, 신재생 에너지원으로서 주목받고 있다. 이러한 매립가스를 활용한 합리적인 사업추진을 위해서는 정확한 매립가스의 발생량을 파악하고 예측하는 것이 가장 기본적이고 필수적인 사항이다. 이에 본 연구에서는 수도권매립지 현장에서 발생되는 매립가스를 계절별 모니터링을 통해 매립가스 발생특성을 분석하였으며, 장기적인 모니터링을 통해 매립가스 주요 배출경로에 대한 양적ㆍ질적 발생특성을 분석하여 관련사업 추진 등을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 2014년 매립가스 주요 배출경로별 현장 모니터링은 제1,2매립장의 강제포집량(수직가스 포집정 699개), 제2매립장의 간이소각기(상부 및 사면 106~133기), 제1,2매립장의 표면발산량(상부 및 사면 171개 지점)을 대상으로 발생량을 평가하였으며, 매립가스 발생량은 강제포집량, 가스배제공, 표면발산량을 모두 합산하여 계산하였다. 현장 모니터링 시기는 봄철(5월), 여름철(8월), 가을철(11월), 겨울철(1월) 4차례 수행하였으며, 표면발산량 산출을 위한 샘플링시기에 맞춰 강제포집량 및 가스배제공 배출량 자료를 수집하여 적용하였다. 매립가스 발생량을 분석한 결과, 제1매립장의 경우, 매립가스 포집효율이 약 68%로 발생량과 강제포집량은 지속적으로 감소추세로 평가되었으며, 표면발산량은 전년대비 약 18% 감소한 것으로 분석되었다. 제2매립장의 경우, 매립가스 발생량은 연도별로 다소 불규칙적이나, 전체적으로 감소하는 경향이었으며, 강제포집량은 전년 대비 소폭 증가(포집효율은 95%)한 것으로 나타났고, 표면발산량은 약 4.0%, 가스배제공은 약 0.9% 수준으로 최종복토 관리수준인 것으로 평가되었다.

매립가스의 대기발산 억제방안 도출을 위한 매립장 사례연구

배영신,하철윤,유호영 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

최근, 화석연료의 고갈 위험성으로 고유가 시대가 지속될 것으로 전망되면서 전세계적으로 에너지 수급의 불균형 해소를 위해 ‘에너지 안보’ 라는 신조어가 보편적으로 사용되고 있다. 이렇듯 자원확보를 위한 외교전쟁이 격화되고 에너지자립도 제고를 위한 다양한 노력이 전개되면서 신재생에너지의 공급확대가 유력한 대안으로 제시되고 있는 실정이며, 국내에서도 생활폐기물매립장 매립가스(LFG)를 효과적으로 포집하여 에너지로 전환·공급하는 시스템은 이미 오래전부터 정착기에 달하고 있는 수준이다. LFG의 대기발산을 최소화하여 재생에너지로의 활용은 에너지확보는 물론 매립지주변 생활환경 개선을 통한 삶의 질 향상을 유도하는 중요한 의미가 내포되어 있으므로, 표면발산되는 매립가스 최소화를 위해 실규모 매립장에서 추진된 현장연구는 중간복토층 보강 및 관리강화와 포집시스템 관로정비를 단계적으로 수행하면서 가스배출경로별 발산량 변화분석을 통하여 그 효과를 분석·평가하였다. 현장연구결과, 설치·운영 중인 가스포집관로 정상유지가 최소 38%이상의 개선효과를 나타내어 매립장에서의 최우선적인 유지관리 사항임을 확인할 수 있었으며, 중간복토층의 엄격한 관리강화의 경우에도 그렇지 않은 경우에 비해 상당히 긍정적인 효과를 나타내었다. 즉, 매립폐기물 분해에 따른 부등침하가 상존하는 매립지특성상 가스포집관로의 기능저하 가능성을 간과하고 영구시설로 인식할 수 있는 오류를 지적하는 연구사례로 볼 수 있다. 그 외, 표면발산 억제와 포집기능 상승의 이중효과를 유도할 수 있는 복토층 구성방안에 대하여 의미있는 결과를 도출하였다.

수도권매립지 매립가스 현장모니터링을 통한

이형돈,하철윤,전은정,김문정,류돈식 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

수도권매립지에서 매립폐기물의 혐기성 분해과정에서 발생되는 분해산물에는 대표적으로 매립가스와 침출수로 정리할 수 있다. 특히 매립가스는 매립지의 환경관리와 온실가스로서 그 중요성이 인식되고 있으며, 신재생에너지원으로서 주목받고 있다. 이러한 매립가스를 활용한 합리적인 사업추진을 위해서는 정확한 매립가스의 발생량을 파악하고 예측하는 것이 가장 기본적이고 필수적인 사항이다. 이에 본 연구에서는 수도권매립지 현장에서 발생되는 매립가스를 계절별 모니터링을 통해 매립가스 발생특성을 분석하였으며, 장기적인 모니터링을 통해 매립가스 주요 배출경로에 대한 양적・질적 발생특성을 분석하여 관련사업 추진 등을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 2014년 매립가스 주요 배출경로별 현장 모니터링은 제1,2매립장의 강제포집량(수직가스 포집정 699개), 제2매립장의 간이소각기(상부 및 사면 106~133기), 제1,2매립장의 표면발산량(상부 및 사면 171개 지점)을 대상으로 발생량을 평가하였으며, 매립가스 발생량은 강제포집량, 가스배제공, 표면발산량을 모두 합산하여 계산하였다. 현장 모니터링 시기는 봄철(5월), 여름철(8월), 가을철(11월), 겨울철(1월) 4차례 수행하였으며, 표면발산량 산출을 위한 샘플링시기에 맞춰 강제포집량 및 가스배제공 배출량 자료를 수집하여 적용하였다. 매립가스 발생량을 분석한 결과, 제1매립장의 경우, 매립가스 포집효율이 약 68%로 발생량과 강제포집량은 지속적으로 감소추세로 평가되었으며, 표면발산량은 전년대비 약 18% 감소한 것으로 분석되었다. 제2매립장의 경우, 매립가스 발생량은 연도별로 다소 불규칙적이나, 전체적으로 감소하는 경향이었으며, 강제포집량은 전년대비 소폭 증가(포집효율은 95%)한 것으로 나타났고, 표면발산량은 약 4.0%, 가스배제공은 약 0.9% 수준으로 최종복토 관리수준인 것으로 평가되었다.

관측정 자연표류 실험을 통한 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene) 오염 지하수의 생물학적 복원 타당성 연구

김영,김진욱,하철윤,김남희,홍광표,권수열,안영호,하준수,박후원,Kim Young,Kim Jin-Wook,Ha Chul-Yoon,Kim Nam-Hee,Hong Kwang-Pyo,Kwon Soo-Yul,Ahn Young-Ho,Ha Joon-Su,Park Hoo-Won 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.3

본 연구는 현장 관측정 자연표류 실험 (SWNDT, Single-Well Natural Drift Test) 을 이용하여 트리클로로에틸렌 (TCE, trichloroethylene) 으로 오염된 지하수의 생물학적 복원 가능성 조사 방법 및 결과 해석법을 제시하였다. 현장 SWNDT 실험에 사용한 용액은 일정 양의 추적자 (브롬이온), 생분해 기질 (톨루엔, 에틸렌, 용존산소, 질산성질소) 을 현장 지하수에 용해시켜 준비한다. 준비된 실험용액을 대수층에 주입하고, 주입 시 시료를 채취하여 추적자와 생 분해 기질들의 초기 농도를 측정한다 주업 후 시간에 따라서 시료를 채취하여 추적자, 생분해 기질, 생분해 부산물들의 농도를 측정한다. 현장 SWNDT 실험은 생분해 기질과 추적자의 상대적 거동을 평가하기 위한 Push-pull Transport Test (PPTT), 토착 미생물의 양과 활성도를 증가시키기 위한 Drift Biostimulation Test (DBT), 트리클로로에틸렌과 미생물 반응이 유사하리라 예상되는 기질을 시험하기 위한 Drift Surrogate Activity Test (DSAT) 순으로 진행되었다 SWNDT 실험 양수 시 추적자로 사용한 브롬이용의 농도변화 곡선은 톨루엔, 에틸렌, 용존산소, 질산성 질소 농도변화와 유사한 경향을 나타냈다. 즉 대수층에서의 생분해 기질들의 이송이 추적자와 유사함을 나타내는 결과이다. 토착 톨루엔산화 미생물의 존재를 톨루엔 농도의 감소에 따른 이산화탄소의 발생 및 용존산소 농도의 감소로 확인하였고, 그 톨루엔 산화 미생물은 트리클로로에틸렌 생분해 유사기질로 사용된 에틸렌을 분해하며, 부산물로 산화에틸렌 (ethylene oxide) 을 생성하였다. 이는 DBT 실험을 통하여 활성화된 톨루엔 분해 미생물이 트리클로로에틸렌 분해능이 있음을 나타낸다. 본 연구에서 제시한 현장 SWNDT 실험 방법 및 결과 해석 방법은 트리클로로에틸렌으로 대표되는 염화 지방족 탄회수소화합물(Chlorinated Aliphatic Hydrocarbons, CAHs)로 오염된 지하수의 생물학적 복원 타당성 평가를 위한 경제적이고 용이한 현장 실험 방법이다. The feasibility of stimulating in situ aerobic cometabolic activity of indigenous microorganisms was investigated in a trichloroethylene (TCE)-contaminated aquifer. A series of single-well natural drift tests (SWNDTs) was conducted by injecting site groundwater amended with a bromide tracer and combinations of toluene, oxygen, nitrate, ethylene and TCE into an existing monitoring well and by sampling the same well over time. Three field tests, Push-pull Transport Test, Drift Biostimulation Test, and Drift Surrogate Activity Test, were performed in sequence. Initial rate of toluene degradation was much faster than the rate of bromide dilution resulting from natural groundwater drift, indicating stimulation of indigenous toluene-oxidizing microorganisms. Transformation of ethylene, a surrogate probing overall activity of TCE transformation, was also observed, and its transformation results in the production of ethylene oxide, suggesting that some tolueneoxidizing microorganisms stimulated may express a orthomonooxygenase enzyme. Also in situ transformation of TCE was confirmed by greater retardation of TCE than bromide after the stimulation of toluene-oxidizing microorganisms. These results indicate that, in this environment, toluene and oxygen additions stimulated the growth and aerobic cometabolic activity of indigenous microorganisms expressing orthomonooxygenase enzymes. The simple, low-cost field test method presented in this study provides an effective method for conducting rapid field assessments and pilot testing of aerobic cometabolism, which has previously hindered application of this technology to groundwater remediation.

사염화에틸렌(PCE)으로 오염된 국내 4개 지역 지하수 내 생물학적 PCE 탈염소화 활성 및 미생물 군집의 비교

김영,김진욱,하철윤,권수열,김정관,이한웅,하준수,박후원,안영호,이진우,Kim Young,Kim Jin-Wook,Ha Chul-Yoon,Kwon Soo-Yeol,Kim Jung-Kwan,Lee Han-Woong,Ha Joon-Soo,Park Hoo-Won,Ahn Young-Ho,Lee Jin-Woo 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.2

본 연구는 사염화에틸렌(Perchloroethylene) 또는 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene)으로 오염된 국내 지하수 내에 국외에서 보고된 환원성 탈염소화 미생물의 존재 유무와 사염화에틸렌의 생물학적 탈염소화 활성도를 평가하였다. 마이크로코즘 테스트(microcosm tests)는 4개의 오염지역(창원 A, 창원 B, 부천 및 양산) 지하수와 다양한 전자공여체 (sodium lactate, sodium propionate, sodium butyrate, sodium fumarate)를 이용하여 수행하였다. 단일 전자공여체 와 창원 A 혹은 창원 B 지하수를 주입한 전 마이크로코즘에서 사염화에틸렌 완전 탈염소화 분해 시 발생하는 최종 산물인 에틸렌이 배양 90일 후에 검출되었고, 부천 혹은 양산 지역의 지하수를 주입한 마이크로코즘에서는 배양 90 일 후 시스-1,2-디클로로에틸렌(cis-1 ,2-Dichloroethylene)만이 검출되었고, 염화비닐(Vinyl chloride) 과 에틸렌은 검출되지 않았다. 완전 탈염소화 생분해가 확인된 창원 B 지역 지하수와 불완전 탈염소화 생분해가 확인된 양산 지역 지하수 내 미생물 군집을 비교하기 위해 분자생물학적 방법을 이용한 실험을 수행하였다. 창원 B 지역 지하수의 클론 라이브러리(Clone library)에서 사염화에틸렌 완전 탈염소화 미생물, uncultured bacterium clone DCE47과 매우 유사한 염기서열 클론이 확인되었다. 그러나 양산 지역의 클론 라이브러리에서는 기존의 염화에틸렌 탈염소화 미생물과 유사한 염기서열 클론이 확인되지 않았다. 본 연구 결과를 통하여 국내 일부 지역의 지하수 내에 사염화에틸렌을 완전 탈염소화하여 무해한 에틸렌으로 분해하는 미생물이 존재함을 확인하였고, 적절한 전자공여체를 공급하는 경우 그 분해 활성도가 증가함을 확인하였다. 이 결과는 사염화에틸렌 혹은 트리클로로에틸렌으로 오염된 국내 지하수를 경제적인 공법인 환원성 탈염소화 생물학적 공정으로 복원할 수 있는 기능성을 보여주는 중요한 지표라고 사료된다. In Korea, little attention has been paid to microbial perchloroethylene (PCE) and/or trichloroethylene (TCE) dechlorination activity and identification of microorganisms involved in PCE reductive dechlorination at a PCE-contaminated aquifer. We performed microcosm tests using the groundwater samples from 4 different contaminated sites (i.e. Changwon A, Changwon B, Bucheon and Yangsan) to assess PCE reductive dechlorination activity. We also adapted molecular techniques to screen what types of known reductive dechlorinators are present at the PCE-contaminated aquifers. In the Changwon A and Changwon B active microcosms where potential electron donors such as sodium propionate, sodium lactate, sodium butyrate, and sodium fumarate, were added, ethylene, an end-product of complete reductive dechlorination of PCE, was detected after a period of 90 days of incubation. In the Bucheon and Yangsan active microcosms, cis-1,2-dichloroethylene (c-DCE) was accumulated without the production of vinyl chloride (VC) and ethylene. Molecular techniques were used to evaluate the microbial community structures in the Changwon B and Yangsan aquifer. We found two sequence types that were closely related to a known PCE to ethylene dechlorinator, named uncultured bacterium clone DCE47, in the Changwon B site clone library. However, in the Yangsan site clone library, no sequence type was closely related to known PCE dechlorinators reported. It is plausible that microorganisms being capable of completely dechlorinating PCE to ethylene may be present in the Changwon B site aquifer. In this study we find that complete PCE reductive dechlorinators are present at some PCE-contaminated sites in Korea. In an engineering point of view this information makes it feasible to apply a biological reductive dechlorination process for remediating PCE- and/or TCE-contaminated aquifers in Korea.