팔당수질정화검증단지 사전타당성 검토

문수호(Su-Ho Moon),김영래,최두선,하동윤,주용남,주영훈,이숙희,최윤미,강호근,박일건,이기영(Ki-Young Lee) 경기연구원 2008 위탁연구 Vol.2008 No.3

연구의 배경 및 목적 최근 국내에서는 자연친화적 수질정화기술로 인공습지가 각광을 받고 있으나 관련 연구 및 기술축적 수준은 선진국과 비교하여 낮고, 수처리 효율 저하, 식재 식물의 생육 저하, 겨울철 식재 식물 고사 등과 같은 다양한 문제점들이 대두되고 있다. 그러나 이를 해결하기 위한 시설이나 시스템은 매우 빈약한 실정이다. 특히 팔당유역의 경우 양질의 상수원 확보 및 수질오염총량제에 대비하기 위해서는 팔당 수질개선사업에 최적의 수질정화기술의 적용이 필수적이며, 이를 위해서는 수질정화기술에 대한 기술검증ㆍ진단, 현장 적용성 평가 그리고 장기적인 관리ㆍ운영방안의 수립을 위한 체계적인 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 수질정화기술들에 대한 기술검증ㆍ진단, 현장 적용성 평가 그리고 효율적이고 체계적인 관리ㆍ운영 방안 수립 등의 체계적인 연구를 위한 수질정화 단지인 팔당 수질정화단지를 조성하는데 있다. 팔당수질정화단지 조성의 효용성을 극대화하기 위하여 단지의 도입시설, 운영주체, 운영방안, 수질정화단지의 적정 부지와 관련한 사전 타당성 검토를 실시하였다. 또한 팔당수질 정화단지가 단순한 기술의 검증 및 현장 적용성 평가 등을 위한 실험단지가 아닌 생태학습장 및 환경기술에 대한 교육, 홍보의 역할을 할 수 있는 복합기능을 지닌 물환경 관련 종합연구 테마단지로 조성하고자 한다. 연구요약 본 연구에서는 팔당유역의 기본현황 조사, 관련법규 검토 그리고 국내ㆍ외 자연친화적인 수질정화기술들에 대한 실태 및 사례 조사ㆍ분석 등을 통해 팔당지역에 적합한 수질정 화단지의 조성을 위하여 도입시설, 적정부지, 운영주체 및 운영방안과 관련된 사전 타당성 검토를 실시하였다. 팔당수질정화단지는 복합적인 기능을 지닌 물환경연구 종합 연구 테마단지로 조성하는 것을 최종목표로 하였으며, 주요 역할 및 기능은 크게 수질정화기술의 현장 적용성 평가 및 지원, 정책 및 기술의 연구개발, 교육ㆍ홍보의 3가지로 설정하였다. 도입시설로는 상수원보호구역과 개발제한구역인 팔당유역의 지역적 특성을 고려하여 자연친화적인 수질정화실험시설 위주로 우선 도입하며, 점오염원 처리와 관련된 장치형 실험 시설은 팔당유역 주변의 환경기초시설 부지 내 유휴 부지를 이용하고 향후 물환경교육센터 및 물환경 체험 교육장 시설은 단계별로 도입하는 것으로 계획하였다. 팔당유역의 총 15개 후보지 중 팔당수질정화단지의 적정 부지로 선정된 남양주시 능내리와 광주시 정지리에 대하여 주변 자원과의 연계성, 부지매입의 연계성, 단지 조성시 공사의 난이도, 접근의 용이성, 단지조성과 관련된 물리적 적합성 등에 대한 분석결과 남양주시 능내리가 광주시 정지리에 비하여 팔당수질정화단지의 사업대상지로 적합한 것으로 판단되었다. 수질정화기술 개발의 중추적인 역할을 수행하기 위해서 팔당수질정화단지는 조사ㆍ연구 결과에 대한 신뢰성 확보와 열린 연구 단지를 지향하여야 할 것이며, 운영초기에는 수질정화 관련 연구 및 기술지원 기능에 집중하며 향후 물환경정책 개발ㆍ제안, 환경교육ㆍ홍보, 컨설팅 기능으로 그 영역을 확대하는 것이 바람직할 것이다. 팔당수질정화단지의 관리ㆍ운영은 팔당물환경센터가 중심이 되거나 재단을 설립하여 독립기구로 운영하는 두 가지 방법이 있으며, 독립기구 설립을 통한 운영보다는 팔당물환경 센터가 주축이 되어 관리ㆍ운영하는 것이 관리ㆍ운영의 효율성, 정책수립 및 인력활용 측면에서 유리한 것으로 판단되었다. 결론 팔당호 수질개선과 국가적인 물환경 정책의 상황변화에 신속하고 적극적으로 대응하기 위한 정책 및 기술개발 지원시스템 구축을 위해서는 팔당수질정화단지의 조성이 필요하다고 판단된다. 다양한 요인들을 고려한 분석결과 팔당수질정화단지는 남양주시 조안면 능내리 일원에 조성하며, 단지의 관리ㆍ운영은 팔당물환경센터가 주축이 되어 운영하는 것이 바람직할 것이다. 팔당수질정화단지는 수질정화기술 및 정책 개발, 물환경 교육ㆍ홍보의 공공성을 띤 종합 테마단지로 물환경과 관련한 경기도의 랜드마크 역할을 담당하도록 조성하는 것이 바람직할 것이며, 이를 위해 사업추진은 조성준비 및 건설, 운영 및 활성화를 위한 추가시설 도입 그리고 종합테마단지 완성 등 단계별로 시행하여야 할 것이다. 팔당수질정화단지의 조성으로 깨끗하고 생태적으로 건강한 물환경 조성을 위한 정책 및 기술개발의 기반이 구축되어 경기도민의 삶의 질 향상이 기대되며, 수질개선에 소요되는 경제적 비용절감 효과, 환경기술의 개발ㆍ보급 촉진으로 인한 지역경제 활성화 그리고 경기도가 물환경 관리에 있어서 선도적인 입지를 구축하는데 크게 기여할 것으로 판단된다. Application of optimum water purification technology was essential to Paldang water quality improvement activity for the conservation of water resource and preparation of the TMDL(total maximum daily loads) in the Paldang province. From these reasons, it was necessary to systematic research for verification of water purification technologies, field applicability evaluation and establishment of operation program. The objective of this study is construction of the Paldang water purification complex(PWPC) for verification of water purification technologies, field applicability evaluation and establishment of long-term operation program. For this purpose, feasibility study was conducted about experimental facilities, appropriate building site, central operating body and operation program. Construction of PWPC was needed to establish the supporting system for water policy and technology development. Neungnae-ri(Namyanju-si) regions were suited to construct the PWPC. It is desirable that Paldang water-environment center operate the PWPC. The ultimate goal of PWPC is establishment of integrated water environment research theme complex. The functions of PWPC were as followings : (1) field applicability evaluation and support, (2) research and development and (3) education and publicity activity. Natural water purification experimental facilities will be constructed preferentially in the PWPC and then other facilities will be constructed stage by stage. It will be desirable that PWPC expands the operation area from the research and development area to water policy development, environmental education- publicity and consulting area. PWPC will play an important part as a landmark of water environment research in Gyeonggi-do. Therefore, construction plan will be conducted stage by stage as follows : construction preparation and construction, construction of additional facilities and completion of integrated theme complex. Construction of PWPC is contribute to improve the life quality of residents in Geyonggi-do, save the money consumed to water improvement, revitalization of regional economy by environmental technology development and promotion of technology distribution, and help that Gyeonggi-do take the leading position in water environment management.

PMF 모델을 이용한 도심지역 PM_2.5 오염원 기여도 분석

구태완,홍민선,문수호,김호정,Koo, Tai-Wan,Hong, Min-Sun,Moon, Su-Ho,Kim, Ho-Jung 한국응용과학기술학회 2019 한국응용과학기술학회지 Vol.36 No.3

본 연구에서는 PMF 모델을 이용하여 $PM_{2.5}$에 대한 오염원 확인 및 오염원별 기여도를 분석하였다. A시의 배출원별 기여도 순위는 Secondary Sulfate가 19.8%로 가장 기여도가 높고, 그 다음으로는 Mobile 19.5%, Industry 16.0%, Biomass Buring 14.1%, Secondary Nitrate 14.1%, Oil Combustion 11.6%, Aged Sea Salt 2.6%, Soil 2.5% 등으로 분석되었다. Sulfate와 Ammonium 농도가 배출원별 프로파일에서 기여도가 가장 높은 오염원으로 분석되었는데, 이는 대기 중에서 가스상 전구물질(SOx와 암모니아 가스)이 광화학 반응하여 생성된 2차 에어로졸인 것으로 분석되었다. In this study, The PMF model was used to identify pollutant sources and their contribution to pollution sources of $PM_{2.5}$. The contribution of A city to each source was 19.8% for Secondary Sulfate, followed by Mobile 19.5%, Industry 16.0%, Biomass Buring 14.1%, Secondary Nitrate 14.1%, Oil Combustion 11.6%, Aged Sea Salt 2.6%, Soil 2.5% and so on. Sulfate and Ammonium concentrations were the highest contributing sources in the source profile, which was analyzed to be Secondary Aerosols produced by Photochemical Reactions of gaseous precursors (SOx and ammonia gas) in the atmosphere.

CMB 수용모델을 이용한 PM_2.5의 오염원 기여도 분석

구태완,홍민선,문수호,김호정,Koo, Tai-Wan,Hong, Min-Sun,Moon, Su-Ho,Kim, Ho-Jung 한국응용과학기술학회 2019 한국응용과학기술학회지 Vol.36 No.3

In this study, The Chemical Mass Balance (CMB) model was used to identify pollutant sources and their contributions to $PM_{2.5}$. The contribution rankings by emission source in A city were ash dust (30.1%) > biomass burning (21.9%) > secondary pollutants (21.1%) > mobile source (19.3%) > area sources (7.6%), and The emission sources increased from the contribution of the CMB model and the Clean Air Policy Support System (CAPSS) emissions were biomass burning and secondary pollutants, and The emission sources reduced were mobile source, ash dust, and area sources. 본 연구에서는 CMB(Chemical Mass Balance) 모델을 이용하여 $PM_{2.5}$에 대한 오염원 확인 및 오염원별 기여도를 분석하였다. A시의 배출원별 기여도 순위는 비산먼지(30.1%) > 생물성 연소(21.9%) > 2차 오염물질(21.1%) > 도로이동오염원(19.3%) > 면오염원(7.6%) 순이고, CMB 모델 기여도와 CAPSS(Clean Air Policy Support System) 배출자료 기여도 비교에서 증가한 배출원은 생물성 연소와 2차 오염물질이고, 감소한 배출원은 도로이동오염원, 비산먼지, 면오염원으로 분석되었다.

Characteristics of Photon Beam through a Handmade Build-Up Modifier as a Substitute of a Bolus

김성준,이승준,문수호,설기호,이정은,Kim, Sung Joon,Lee, Seoung Jun,Moon, Su Ho,Seol, Ki Ho,Lee, Jeong Eun Korean Society of Medical Physics 2014 의학물리 Vol.25 No.4

본 논문에서는 자체 제작된 선량상승영역 변환기(build-up modifier, BM)을 투과하는 high energy photon beam의 심부선량백분율(PDD)을 특성을 측정하고 이 결과를 토대로 BM 산란인자(BM scatter factor, $S_{BM}$)를 계산하였다. 다양한 조건에서 BM scatter가 PDD의 Build-up region에 미치는 영향을 평가하고 BM의 유용성을 알아보는 것이 본 연구의 목적이다. $S_{BM}$는 BM을 사용하지 않은 SFS 30 mm에서 측정된 산란인자의 값을 1로서 정규화 하였다. 가장 큰 SFS 200 mm의 경우, 6 MV 광자선을 사용할 때 $S_{BM}$는 두께에 따라 각각 1.331, 1.519, 1.598, 1.641, 그리고 1.657이었다. 10 MV 광자선에는 각각 1.384, 1.662, 1.825, 1.913, 그리고 2.001이었다. BM의 효과는 bolus의 최대 76% 효율을 가지는 것으로 나타났다. Bolus를 밀착시키기 어려운 특정적 부위에 대해 BM은 그 대안으로써 효과적인 장치가 될 수 있을 것으로 기대된다. We evaluated the effect of scatter on a build-up region based on the measured percent depth dose (PDD) of high-energy photon beams that penetrated a handmade build-up modifier (BM) as a substitute of bolus. BM scatter factors ($S_{BM}$) were calculated based on the PDDs of photon beams that penetrated through the BM. The calculated $S_{BM}$ values were normalized to 1 at the square field side (SFS) of 30 mm without a BM. For the largest SFS (200 mm), the SBM values for a 6-MV beam were 1.331, 1.519, 1.598, 1.641, and 1.657 for the corresponding BM thickness values. For a 10-MV beam, the $S_{BM}$ values were 1.384, 1.662, 1.825, 1.913, and 2.001 for the corresponding BM thickness values. The BM yielded 76% of the bolus efficiency. We expect BM to become useful devices for deep-set patient body parts to which it is difficult to apply a bolus.

섬유상 촉매담체의 특성변화

홍민선(Min Sun Hong),문수호(Su Ho Moon),이재춘(Jae Chun Lee),이동섭(Dong Sub Lee) 大韓環境工學會 2004 대한환경공학회지 Vol.26 No.8

고속도로 휴게소의 소형소각로에서 배출되는 대기오염물질 조사

장영기,최상진,김관,홍민선,최종인,문수호,김순태,김승도,Jang, Young-Kee,Choi, Sang-Jin,Kim, Kwan,Hong, Min-Sun,Choi, Join-In,Moon, Su-Ho,Kim, Soon-Tae,Kim, Seung-Do 한국대기환경학회 2002 한국대기환경학회지 Vol.18 No.6

The physicochemical properties of solid wastes generated from seven highway service areas, four branch offices, and one construction site were analyzed in concert with air pollutants including heavy metals emitted from near-by small-scale incinerators. The amount of solid wastes generated from highway areas has been increasing with recent increases in the number of highways and passengers. Twelve incinerators examined in this study generally had capacity smaller than 100 kg/hr, most of which were equipped with cyclone for dust removal. It was seen that the concentrations of the gas-phase air pollutants (e.g., SO$_2$, NO$_{x}$, HCl and H$_2$S) were above the acceptable emission standards except one or two sites. CO concentrations at all incinerators were also higher due to incomplete combustion. In addition, particulate matters showed concentration six times higher at their maximum. The results of heavy metal analysis showed that the concentrations of Cu, Cd, and Ni satisfied the emission standards. whereas Pb at one site and Zn at five sites exceeded the standards. Cr measurement results indicated that 9 of 12 incinerators had higher values than the standard; especially one branch office showed nine times higher than normal concentration. In order to satisfy more stringent emission standards in the near future, it is necessary to install air pollution control system and to develop an intensified management plan.n.

디스크형 산화구리 촉매담지 세라믹필터의 제조와 물성

홍민선,문수호,이재춘,이동섭,임우택 한국대기환경학회 2004 한국대기환경학회지 Vol.20 No.2

A catalyst with CuO ceramic filter for simultaneous treatment of dust and HAP was prepared and characterized. Catalytic ceramic tilter can not only potentially achieve the substantial savings in energy but provide with effective optimization and integration of process for simultaneous removal of S0₂ㆍ NOx and particulates from flue gases. Catalytic ceramic filters remove simultaneously particulates on exterior surface of filters and reduce NO to N₂and H₂O by SCR (Selective Catalytic Reduction) process. Preparation of catalyst impregnated ceramic filter with disk shape (Ψ50) follow the processing of alumino-silicate ceramic filter, support impregnation and catalyst impregnation(copper oxide). Preparation routes of alumino-silicate catalyst carrier suitable for production of catalytic filters practically were studied and developed using the sol-gel and colloidal processing, homogeneous precipitation and impregnation method. Characterization of the catalyst, catalyst carrier catalytic filter materials have been performed the using various techniques such as BET, XRD, TGA, SEM. Combination of the sol-gel and colloidal processing and impregnation method is recommended to prepare catalyst carriers economically for catalytic filter applications.

산화구리 촉매담지 세라믹 캔들필터를 이용한 NO 제거

홍민선,문수호,이재춘,이동섭 한국대기환경학회 2004 한국대기환경학회지 Vol.20 No.3

The CuO/3Al₂O₃ㆍ2Si0₂ catalyst impregnated ceramic candle filters for nitrogen oxides removal were prepared by porous mullite(3Al₂O₃ㆍ2Si0₂) support and CuO catalyst deposited on this support to achieve uniformly dispersed CuO deposition, which arc impregnated into the pores of available alumino-silicate ceramic candle filter. The CuO/3Al₂O₃ㆍ2Si0₂ catalyst impregnated ceramic candle filters were characterized by XRD, BET, air permeability, pore size, SEM and catalytic tests in the reduction of NOx by NH₃. The observed effects of CuO/3Al₂O₃ㆍ2Si0₂ impregnated ceramic candle tilters in SCR reaction arc as follows: (1) when the content of CuO catalyst increased further, activity of NO increased. (2) NO conversion at first increased with temperature and then decreased at high temperatures (above 400℃), possibly due to the occurrence of the ammonia oxidation reaction. (3) In pilot plant test for 3 months, NO conversion was greater than 90%.

질소산화물 제거를 위한 디스크형 바나디아 촉매담지 세라믹필터의 특성

홍민선,문수호,이재춘,이동섭 한국대기환경학회 2004 한국대기환경학회지 Vol.20 No.4

The performance of disk-type catalytic fillers impregnated by TiO₂ or TiO₂-3Al₂O₃ㆍ2SiO₂ supports and V₂O_(5), catalyst was evaluated for selective catalytic reduction (SCR) of NO with ammonia as a reductant. XRD, FT-IR, BET and SEM were used to characterize the catalytic filters prepared in this work. Optimal V₂O_(5) loading and reaction temperature for V₂O_(5)/TiO₂ catalytic filters were 3~6wt.% and 350~400℃ at GHSV 14.300hr-¹ in the presence of oxygen, respectively. With increasing the V₂O_(5) loading from 0.5 to 6 wt.%, NO conversion increased from 24 to 96% at 400℃ and 14.300 hr-¹, and maintained at 80% over in the V₂O_(5) loading range of 3~6 wt.% and then dropped at V₂O_(5) loading of 7wt.% over. In comparing V₂O_(5)/TiO₂ and V₂O_(5)/TiO₂-3Al₂O₃ㆍ2SiO₂ catalytic fillers, which have same 3 wt.% V₂O_(5) loading, the V₂O_(5)/TiO₂-3Al₂O₃ㆍ2SiO₂ catalytic filter showed higher activity than V₂O_(5)/TiO₂ catalytic filter, but higher differential pressure drops owing to its low air permeability.

세라믹 섬유필터를 이용한 디젤 입자상물질 배출저감에 관한 기초연구

주용남,홍민선,문수호,이동섭,임우택 한국대기환경학회 2003 한국대기환경학회지 Vol.19 No.3

Works were focused on back pressure characteristics of ceramic fiber filter on DPF(Diesel Particulate Filter) system and experiments were performed to select appropriate filter which can filter particulates. Filters were installed on metal-support tube which has openings for exhaust as flow. Ceramic fiber filters with high specific surface area and adequate high temperature strength are commercially available for filtration of diesel particulates and in-situ hot regeneration. Thus, ceramic blanket and ceramic board which are used as insulating media were applied to filter and filteration apparatus was installed on exhaust as line connected to 2.0L diesel engine. Alternating filter structure to adapt DPF system, collection efficiency test of diesel particulates was measured. In case of ceramic blanket, pressure drop was low, caused by the destruction of soft structures. Also, particulate collection efficiency was decreased depending on loading time. In case of ceramic board, structure design was altered to reduce back pressure on DPF system. Structure design was altered to induce Z-flow by making 10mm and 5mm holes on the surface of media. Alteration of 5mm hole showed that media have low back pressure but particulate collection efficiency was 77%, while 10mm hole showed that of 90%.