UV 공정을 이용한 N-Nitrosodimethylamine (NDMA) 광분해 및 부산물 생성에 관한 연구: 박스-벤켄법 실험계획법을 이용한 통계학적 분해특성평가 및 반응모델 수립

장순웅,이시진,조일형,Chang, Soon-Woong,Lee, Si-Jin,Cho, Il-Hyoung 대한환경공학회 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.1

본 연구는 광분해 산화공정으로 난분해성 물질인 N-Nitrosodimethylamine (NDMA)인 제거 및 부산물 생성 특성을 파악하기 위한 3개의 독립변수 (자외선 강도($X_1:\;1.5{\sim}4.5\;mW/cm^2$, 초기 NDMA 농도($X_2:\;100{\sim}300\;uM$), pH(X3:3~9))와 4개의 종속변수(NDMA 제거율($Y_1$), dimethylamine (DMA) 생성농도($Y_2$), dimethylformamide (DMF) 생성농도($Y_3$) 및 $NO_2$-N 생성농도($Y_4$))로 구성된 박스-벤켄 설계를 이용한 실험계획을 적용시켜 예측 모델과 광분해 산화 최적조건을 수립하였다. 실험결과 2시간 광분해 후 NDMA는 거의 완전히 제거되었으며 DMA, DMF와 $NO_2$-N은 NDMA 광분해와 동시에 부산물로 생성되었다. 광분해 최적의 조건을 얻기 위해 정준분석을 수행하여 최적 점 (반응값, 독립변수 조건)과 예측반응모델을 수립한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다 ($Y_1=117+21X_1-0.3X_2-17.2X_3+{2.43X_1}^2+{0.001X_2}^2+{3.2X_3}^2-0.08X_1X_2-1.6X_1X_3-0.05X_2X_3$ ($R^2$ = 96%, Adjusted $R^2$ = 88%)와 99.3% ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;190\;uM$, $X_3:\;3.2$), $Y_2=-101+18.5X_1+0.4X_2+21X_3-{3.3X_1}^2-{0.01X_2}^2-{1.5X_3}^2-0.01X_1X_2-0.07X_1X_3-0.01X_2X_3$ ($R^2$= 99.4%, 수정 $R^2$ = 95.7%)와 35.2 uM ($X_1:\;3\;mW/cm^2$, $X_2:\;220\;uM$, $X_3:\;6.3$), $Y_3=-6.2+0.2X_1+0.02X_2+2X_3-{0.26X_1}^2-{0.01X_2}^2-{0.2X_3}^2-0.004X_1X_2+0.1X_1X_3-0.02X_2X_3$ ($R^2$= 98%, 수정 $R^2$ = 94.4%)와 3.7 uM ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;290\;uM$, $X_3:\;6.2$), $Y_4=-25+12.2X_1+0.15X_2+7.8X_3+{1.1X_1}^2+{0.001X_2}^2-{0.34X_3}^2+0.01X_1X_2+0.08X_1X_3-3.4X_2X_3$ ($R^2$= 98.5%, 수정 $R^2$ = 95.7%)와 74.5 uM ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;220\;uM$, $X_3:\;3.1$). 반응표면분석법 중 하나인 박스-벤켄법은 UV 광분해에 의한 NDMA 분해 및 부산물 생성에 대한 통계학적 및 수학적인 결과 및 최적의 운전조건을 제시하였다. 예측모델의 검정을 통하여 박스-벤켄법은 매우 높은 신뢰성을 보였다. We investigated and estimated at the characteristics of decomposition and by-products of N-Nitrosodimethylamine (NDMA) using a design of experiment (DOE) based on the Box-Behken design in an UV process, and also the main factors (variables) with UV intensity($X_2$) (range: $1.5{\sim}4.5\;mW/cm^2$), NDMA concentration ($X_2$) (range: 100~300 uM) and pH ($X_2$) (rang: 3~9) which consisted of 3 levels in each factor and 4 responses ($Y_1$ (% of NDMA removal), $Y_2$ (dimethylamine (DMA) reformation (uM)), $Y_3$ (dimethylformamide (DMF) reformation (uM), $Y_4$ ($NO_2$-N reformation (uM)) were set up to estimate the prediction model and the optimization conditions. The results of prediction model and optimization point using the canonical analysis in order to obtain the optimal operation conditions were $Y_1$ [% of NDMA removal] = $117+21X_1-0.3X_2-17.2X_3+{2.43X_1}^2+{0.001X_2}^2+{3.2X_3}^2-0.08X_1X_2-1.6X_1X_3-0.05X_2X_3$ ($R^2$= 96%, Adjusted $R^2$ = 88%) and 99.3% ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;190\;uM$, $X_3:\;3.2$), $Y_2$ [DMA conc] = $-101+18.5X_1+0.4X_2+21X_3-{3.3X_1}^2-{0.01X_2}^2-{1.5X_3}^2-0.01X_1X_2+0.07X_1X_3-0.01X_2X_3$ ($R^2$= 99.4%, 수정 $R^2$ = 95.7%) and 35.2 uM ($X_1$: 3 $mW/cm^2$, $X_2$: 220 uM, $X_3$: 6.3), $Y_3$ [DMF conc] = $-6.2+0.2X_1+0.02X_2+2X_3-0.26X_1^2-0.01X_2^2-0.2X_3^2-0.004X_1X_2+0.1X_1X_3-0.02X_2X_3$ ($R^2$= 98%, Adjusted $R^2$ = 94.4%) and 3.7 uM ($X_1:\;4.5\;$mW/cm^2$, $X_2:\;290\;uM$, $X_3:\;6.2$) and $Y_4$ [$NO_2$-N conc] = $-25+12.2X_1+0.15X_2+7.8X_3+{1.1X_1}^2+{0.001X_2}^2-{0.34X_3}^2+0.01X_1X_2+0.08X_1X_3-3.4X_2X_3$ ($R^2$= 98.5%, Adjusted $R^2$ = 95.7%) and 74.5 uM ($X_1:\;4.5\;mW/cm^2$, $X_2:\;220\;uM$, $X_3:\;3.1$). This study has demonstrated that the response surface methodology and the Box-Behnken statistical experiment design can provide statistically reliable results for decomposition and by-products of NDMA by the UV photolysis and also for determination of optimum conditions. Predictions obtained from the response functions were in good agreement with the experimental results indicating the reliability of the methodology used.

국내 토양오염현황 및 대책방안

장순웅 한국방재학회 2004 한국방재학회지 Vol.4 No.2

국내 자생 포플러나무에 의한 디젤오염토양 정화특성 연구

장순웅,Chaog Soon-Woong 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.5

본 연구에서는 국내에 자생하는 포플러나무중 양황철을 대상으로 토양칼럼에서의 디젤(TPH) 제거 특성 및 식물체에 미치는 독성효과를 평가하였다. 포플러 삽목은 2달간 생장시킨 후 본 실험에 이용되었으며, 다양한 디젤농도(0, 200, 500, 1000, 2000 mg/kg)를 대상으로 60여 일간 진행되었다. 양황철에 의한 디젤 제거 실험에서 낮은 디젤농도에서는 효과적인 처리가 관찰된 반면, 농도가 증가할수록 처리효율은 급격하게 감소하였다. 또한 뿌리생장이 활발한 토양칼럼 하부에서의 처리효율이 상대적으로 높았다. 그리고 양황철 생장과 증산량을 비교하여 디젤의 양황철에 미치는 독성효과의 여부를 검토하였다. 실험기간동안 양황철의 황백화 현상, 뿌리생장 저하, 증산량 감소 현상 등이 관찰 되었다. 또한 토양칼럼 깊이별 측정한 미생물 활성도 결과는 뿌리 생장이 많은 토양 칼럼 하부와 영양염류 및 디젤 분해미생물을 추가로 주입해준 경우가 높았다. 이러한 식물의 정화효과는 근권에 있는 토양미생물에 유용한 뿌리 분비물을 지속적으로 제공함으로써 미생물의 활발한 번식 및 분해활동이 더욱 촉진되는 것으로 보인다. In this study, uptake and toxicity of disel (TPH) by poplar specie, $P.\;nigra{\times}P.\;maximowiczii$ were assessed in laboratory soil column experiments. Poplar cuttings were grown for 2 months and exposed to various concentration (0, 200, 500, 1000, 2000 mg/kg) of disel for a period of 60 days. For disel removal experiments, disel was effectively removed in the range of lower concentration. but, the removal rate of disel was rapidly decreased as increasing initial disel concentrations. For the this reason, toxicity effetcs were evaluated by measuring in poplar cutting mass variation and monitoring transpiration. Exposure on higher disel concentration resulted in decrease of biomass and transpiration accompanied by chlorosis and abscission, indicating toxic effect of disel on the poplar tree. And also, we have observed that both removal efficiency of disel and the microbial activity were higher at the bottom of the soil column. It was suggested that the plant formed the root zone at contaminated soil, stimulated microbial activity by plant root exudates, and played an important role in enhanced biodegradation of disel.

식생완충대로서의 포플러에 의한 비점오염원제거 특성

장순웅,이영기,이시진 대한환경공학회 2003 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2003 No.12

축산 및 농업폐기물의 동시 혐기소화공정 적용성 평가 연구

장순웅 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회지 Vol.35 No.1

In this study, the efficiency of the anaerobic co-digestion of three categories of rural organic waste (animal manure,slaughterhouse waste, and agricultural by-products) and different mixtures of them was investigated. In addition, therelationship between digestion efficiency and the carbon/nitrogen (C/N) ratio was also conducted. Five different mixtures offeedstock including animal manure as a control were estimated by the biochemical methane potential (BMP) test. The resultsindicate that the biodegradability of the feedstock mixtures was in the range of 62 ~ 75%, which was at least 1.4 times higherthan that of single digestion (43%), while the methane yield was increased by almost twice that of single digestion (0.14to 0.24 ~ 0.41 m3 CH4/kg VSadd). After the BMP test, four feedstock mixtures were selected for a lab-scale reactor, includinganimal manure as a control sample. The highest methane yield of 0.355 m3 CH4/kg VSadd was obtained from the A4-mixturesample. With regard to the C/N ratio, the mixture materials showed an increase in methane yield by at least 1.2 times (13.4to 16.4 ~ 21.3%), which means that the C/N ratio had an effect on the performance of co-anaerobic digestion.

건설기업의 성과주의 경영, 어떻게 할것인가? - 동부건설의 사례소개

장순웅 한국건설관리학회 2004 건설관리 : 한국건설관리학회 학회지 Vol.5 No.3

意識의 對話에서

張順雄 成均館大學校 國語國文學科 1959 成大文學 Vol.6 No.-

토양오염 : 2-D 공기주입정화법 실험에 의한 디젤오염지하수 정화연구

장순웅,조수형,권수열,박기호,이시진 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2004 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2004 No.-

대장균 성장 억제에 대한 TiO 2/HAP/Ge의 항균능 평가

장순웅,김한상,이일국,이시진 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.1

In this study, TiO2/HAP/Ge composite was used to coating agent for antimicrobial effect. Titanium dioxide (TiO2) has the limitationfor application that depend on light source and irradiation intensity. To solve this reason, hydroxyapatite (HAP) and germanium (Ge)were used to enhance the activity of TiO2. and, the comparison of the antimicrobacterial function was conducted by the inhibition rateof E. coli growth. For the result, it was observed that the TiO2/HAP/Ge behaves the highest E. coli. reduction efficiency for singleTiO2 and other TiO2 added composite. and, the kinetic results were also showed that the antibacterial potential of TiO2/HAP/Ge compositewas more effective for growth inhibition of E. coli. These result was due to the enhanced photocatalytic activity by sygergisticeffect with HAP and Ge. 본 연구에서는 TiO2/HAP/Ge 복합물을 항균효과를 위한 도포제로 사용하였다. TiO2는 라디칼 종의 생성을 통해 항균능을 갖는 물질로잘 알려진 광촉매이다. 하지만 TiO2는 적용에 있어 광원 및 조사강도에 대한 제한성이 있으며, 이를 해결하기 위해 HAP와 Ge가 TiO2의 활성을 향상시키기 위해 사용되었고, 항균능의 비교는 E. coli의 성장저해율을 기준으로 수행되었다. 그 결과, TiO2/HAP/Ge가 단일TiO2와 TiO2가 추가된 복합물에 비해 가장 높은 E. coli. 저감율을 갖는 것으로 관찰되었다. Kinetic 결과에서도 TiO2/HAP/Ge의 항균능이 E. coli의 성장저해에 대해 보다 효과적으로 나타났다. 이러한 결과는 HAP와 Ge와의 상승효과에 의해 광촉매활성이 증가하는 것에 기인한다.

토양 질산화 미생물 Nitrosomonas europaea에 의한 나프탈렌 분해시 독성영향

장순웅,이시진 대한환경공학회 1998 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.1998 No.12