부산지역에서의 PM<SUB>2.5 </SUB>기준치 미달성확률 추정

장재수(Jae-Soo Chang),정장표(Jang Pyo Cheong) 한국대기환경학회 2012 한국대기환경학회지 Vol.28 No.6

전수데이터를 생성하는 빠른 콤비나토리얼 프로그램

장재수(Jang, Jae-Soo),신재원(Won, Shin-Jae),전홍식(Cheon, Hong-Sik),서창진(Suh, Chang-Jin) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.3

이 논문은 콤비나토리얼 문제인 조합(combination)과 순열(permutation), r-순열(r-permutation) 규칙에 의거하여 전수데이터를 생성하는 빠른 프로그램과 알고리즘을 다룬다. 이들 프로그램은 전수데이터 검사나 시뮬레이션의 입력 값 선정과 같은 응용에서 사용된다. 본 연구에서는 조합, 순열, r-순열 문제의 규칙을 만족하는 프로그램들을 수집하여 부문별로 가장 빠른 프로그램을 선 정하고 추가연구를 통하여 수집된 프로그램보다 수행시간을 단축한 프로그램을 완성하였다. 본 연구를 위해서 다음과 같은 선행조사가 이루어졌다. 첫째 인터넷에 공지된 백 개 이상의 프로그램을 수집하고 완 성하였다. 둘째, 확보된 프로그램을 구동하여 수행시간을 측정하였고, 그 결과 가장 빠르게 수행하는 프로그램을 부분 별로 발췌하였다. 셋째, 선별된 가장 빠른 프로그램에 대해서 알고리즘을 설명하고 의사코드로 정리하였다. 본 논문에서는 이러한 기초작업을 토대로 수행시간이 단축된 프로그램을 완성할 수 있었다. 첫째로 조합 문제에서는 재귀형식에서 비재귀형식으로 변형시켰고, 둘째로 r-순열 문제에서는 조합 프로그램과 순열 프로그램을 결합하는 방법 으로 수행시간을 단축하였다. 분석결과에 따르면 전자와 후자는 수집한 가장 빠른 프로그램에 비해서 수행속도를 각 각 22%에서 34%, 및 62%에서 226%의 범위로 개선하였다. 본 논문에서 제공한 의사코드를 바탕으로 응용에 쉽게 적용시킬 수 있으며, 전수조사 방법에 소요되는 수행시간을 예 측하여 전수조사의 타당성 여부를 결정할 수 있다. 또한, 제공한 코드를 바탕으로 최소의 시간으로 전수데이터를 생성할 수 있다. This paper deals with the programs and algorithms that generate the full data set that satisfy the basic combinatorial requirement of combination, permutation, partial permutation or shortly r-permutation, which are used in the application of the total data testing or the simulation input. We search the programs able to meet the rules which is permutations and combinations, r-permutations, select the fastest program by field. With further study, we developed a new program reducing the time required to processing. Our research performs the following pre-study. Firstly, hundreds of algorithms and programs in the internet are collected and corrected to be executable. Secondly, we measure running time for all completed programs and select a few fast ones. Thirdly, the fast programs are analyzed in depth and its pseudo-code programs are provided. We succeeded in developing two programs that run faster. Firstly, the combination program can save the running time by removing recursive function and the r-permutation program become faster by combining the best combination program and the best permutation program. According to our performance test, the former and later program enhance the running speed by 22% to 34% and 62% to 226% respectively compared with the fastest collected program. The programs suggested in this study could apply to a particular cases easily based on Pseudo-code., Predicts the execution time spent on data processing, determine the validity of the processing, and also generates total data with minimum access programming.

생물증강법을 이용한 도심 오염 소하천의 친환경적 수질정화 및 악취제어

장재수,송지경,김인수,유장연,고성철,Chang, Jae-Soo,Song, Jikyung,Kim, In-Soo,Yoo, Jangyeon,Koh, Sung-Cheol 한국미생물학회 2015 미생물학회지 Vol.51 No.4

본 연구에서는 동천의 하류와 연결된 호계천의 수질환경현황 및 문제점을 분석하여 하천의 실태를 파악하고, 수질 및 악취를 비롯하여 병원미생물제거를 위한 친환경적이며 가장 경제적인 방안을 제시하고자 하였다. 조사 정점은 부산시 동구 범일동 호계천 수질에 대하여 장마철을 포함하여 지난 수개월 동안에 걸쳐 선정된 3개 정점에 대하여 미생물제제의 투입전후의 수질과 악취변화를 분석하였다. 활성화된 미생물제제는 $0.042m^3$/시간의 속도로 4일간 지속적으로 유지하여 처리하였고 약 2개월에 걸쳐 7-10일 간격으로 실시하였다. 제제처리 전후의 DO 및 오염물질별 단위시간당 평균총량을 계산하여, 제제처리 전후의 DO 및 오염물질별 제거효율을 분석한 결과 용존산소는 중류 및 하류의 경우 상류(대조군)에 비해서 1.7배 정도의 높은 농도를 나타내었다. 이는 하천의 정화작용으로 인해 회복이 됨을 의미한다. COD의 경우는 중류 및 하류에 있어서 가장 높은 제거효율을 보여 대조군에 비해 약 2배의 제거효율을 보였다(약 60%에 육박). 그리고 제제처리 전에 비해 제제처리 후 상류지점의 악취에 비해 중류지점의 악취감소가 평균 약 65% 정도 감소가 나타났으며, 하류지점의 악취감소는 평균 약 19% 정도 감소하였다. 따라서 미생물제제처리에 의한 악취저감이 현저함을 알 수 있었다. 미생물군집의 종(Species) 수준에서는 전반적으로 Hydrogenophaga caeni, Sphaerotilus natans, Acidovorax radicis, Acidovorax delafieldii 및 Cloacibacterium rupense이상위우점종으로 나타났으며 병원균인 Arcobacter cryaerophilus는 제제처리 후 중류에서는 제거되는 효과를 보였다. Dongchun, one of the representative streams in urban area, is a downstream that is connected to Hogyechun, Bujeonchun, Jeonpochun, Danggamchun, and Gayachun as its upstream. Hogyechun has been mostly covered with concrete structures for decades, causing sewage pollution from the upstream, overflow of the downstream region and other serious pollution that gave rise to many civil complaints from the residents nearby. In this study, we analyzed 3 stations, including control station for water quality and malodor changes of Hogyechun after applying the microbial augmentation (BM-2) for a few months including the rainy season. Amounts (g/h) of DO in the middle site (Middle) and the downstream site (Borim) increased by 1.7 times compared with the upstream site (Chuhae) after augmentation for about 2 months. Amounts (g/h) of COD and $NO_3{^-}N$ decreased by 2 and 1.7 times, respectively, in the middle and downstream sites while SS increased by 7.5 and 22 times in the middle and downstream sites, respectively. Moreover, odor removal efficiencies at the middle and downstream sites were 65% and 19%, respectively, indicating the microbial activity in reduction of malodor in the polluted stream. The dominant microbial species of the sampling sites were Hydrogenophaga caeni, Sphaerotilus natans, Acidovorax radicis, Acidovorax delafieldii, and Cloacibacterium rupense. Densities of the two species Sphaerotilus natans and Acidovorax delafieldii were significantly increased in the middle site after augmentation which possessed potential odor removal and denitrification activity, respectively. Potential pathogens (e.g., Arcobacter cryaerophilus) were also removed from the middle site after the implementation.

Efficient Clean-up of Oil Spilled Shorelines Using the Compressed Air Jet System and Concomitant Microbial Community Analysis

장재수,김경희,이재식,고성철,Chang, Jae-Soo,Kim, Kyung Hee,Lee, Jae Shik,Ekpeghere, Kalu I.,Koh, Sung-Cheol The Microbiological Society of Korea 2013 미생물학회지 Vol.49 No.4

본 연구의 목표는 압축공기분사시스템을 이용하여 원유로 유출이 된 해안을 정화함에 있어서 그 정화효율성과 정화 전후의 총석유탄화수소(total petroleum hydrocarbon; TPH) 농도 및 미생물군집변화를 관찰함으로써 그 최적 정화과정을 이해하기 위한 기초자료를 얻고자 하는 것이다. 압축공기제트시스템을 2-5회 연속적용 시 오염지의 TPH가 약 66%까지 저감이 된 반면에 대조구인 해수를 펌핑한 경우에는 40% 정도의 저감효과가 관찰이 되었다. 압축공기의 분사 후 PCR-DGGE에 의한 미생물군집분석 결과에서는 유류분해미생물의 군집은 확인이 되지 않았다. 이는 정화에 의한 낮은 TPH 농도(약 100 mg/kg 수준, 탄소원), 처리환경에 내재적인 제한적인 질소 및 인의 농도에 기이한 것으로 판단된다. 따라서 잔여분의 유류는 에어제트시스템을 적용시 제한적 영양염류(질소 및 인 등)를 적절한 방식과 농도로 투여할 경우 거의 완전하게 제거가 가능할 것으로 사료된다. 향후 본 기술은 고농도의 유류 및 유기물로 오염된 다양한 수질환경 및 토양환경의 효율적이고 환경친화적인 정화에 활용이 될 것으로 기대된다. The objectives of this study were to investigate effectiveness of the Compressed Air Jet (CAJ) System for cleaning up shorelines contaminated with crude oils and to examine effects of the system on total petroleum hydrocarbon (TPH) removal and microbial community changes before and after remediation of the oil-contaminated shorelines. These data will lead to better understanding of optimized remediation process. About 66% of TPH reduction was observed when the contaminated site was treated with the CAJ System 2, 3, 4, and 5 times. This treatment system was more efficient than the seawater pumping system under similar treatment conditions (by 40%). By the way, little oil degrader communities were observed despite a potential function of the air jet system to stimulate aerobic oil degraders. The apparent low population density of the oil degraders might be as a result of low concentration of TPH as a carbon source and limiting nutrients such as nitrogen and phosphorus. It was proposed that the CAJ System would contribute significantly to removal of residual oils on the shorelines in combination with addition of these limiting nutrients.

BM 미생물제제를 이용한 크루즈선 오·폐수 고도처리

김인수(In-Soo Kim),장재수(Jae-Soo Chang),이언승(Eon-Sung Lee),고성철(Sung-Cheol Koh) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.8

본 연구에서는 크루즈선에서 발생하는 오·폐수의 고도처리를 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법을 이용하여 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 질소·인의 고도 처리 효율과 크루즈선이라는 특수 환경과의 접목성을 검토한 결과 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법은 선박환경에 매우 적합한 것으로 평가되었다. 또한 기존의 활성슬러지에 유효미생물의 주입함으로써 슬러지 팽화 등의 문제를 해결할 수 있어 슬러지의 안정성을 확보할 수 있었으며, 미생물 관찰 결과 고도처리에 유리한 미생물종의 출현으로 질소·인의 처리 효율이 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해 총질소와 인의 제거 효율은 74%, 75%로 나타났으며 이러한 결과로 미루어 강화되어가는 해양오염기준을 충만족시킬 수 있을 공정으로 판단된다. Abstract : Lab scale experiment study was carried out for biological treatment process development in cruise. SBR(Sequence Batch Reactor) process with BM(Beneficial Microorganisms) was investigated for practical application on shipboard sewage treatment. From the results it was suggested that SBR process with BM might be a suitable process for advanced cruise sewage treatment in terms of decrease in T-N and T-P, maintenance of useful microorganisms and control of sludge bulking. By adding BM to SBR system, about 40% of EPS in sludge was increased, about 74% of total nitrogen was reduced and the total phosphorus reduction averaged 75%.

Analysis of Microbial Communities in Aquatic Sediment Microbial Fuel Cells Injected with Glucose

김민,김수현,장재수,고성철,Kim, Min,Ekpeghere, Kalu I.,Kim, Soo-Hyeon,Chang, Jae-Soo,Koh, Sung-Cheol The Microbiological Society of Korea 2012 미생물학회지 Vol.48 No.4

본 연구의 목적은 포도당을 자연의 저질기반 미생물연료전지에 주입할 경우 전기생산을 최적화하기 위한 것이며, 이 때 관련된 미생물의 군집을 분석하고 관련미생물의 역할을 검토하고자 하였다. 1,000 mg/L의 포도당이 주입되었을 때 생성되는 전류가 약 3배 가량 증가하였다. 이러한 증가는 주로 발효세균과 전기생성세균의 상호작용에 기인하는 것으로서, 이는 발효미생물에 의해 생성된 유기산이 전기생성 미생물에 의해서 분해되므로 유기산의 축적을 방지하여 되먹임저해(feedback inhibition) 현상을 감소 시키는데 그 원인이 있는 것으로 보인다. 반면, 더 높은 농도의 포도당이 주입되었을 시에는 전류가 떨어지거나 큰 증가가 일어나지 않았다. 만약 적절한 농도의 포도당이 주입될 시, 전기생성 미생물과 발효미생물이 동시에 포도당을 분해하면서 피드백을 제거하며 전류생성이 증가함을 알 수 있었다. 포도당을 토양에 주입하였을 시에 Clostridium sp.과 같은 발효미생물이 많이 나타났다. 포도당의 발효는 전기생성에 있어서 긍정적 영향과 부정적 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌다. 즉 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되어서 사용된다면 전기생성이 증가한다. 하지만, 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되지 못한다면 여러 전기생성을 억제하는 화학적반응(pH 저하, 메탄생성, 유기산 축적 등)이 일어나고 미생물연료전지와 관계없는 미생물들이 주입된 유기물을 대부분 분해하여 전기생성이 저하될 수 있음이 밝혀졌다. 적절한 농도의 포도당 주입을 통한 발효세균(Clostridium sp. 등)과 전기발생균(Geobacter sp. 등)의 적절한 조합은 자연상태에서의 혼합미생물존재 환경에서의 전기생산을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다. The purpose of this research was to optimize electric current production of sediment microbial fuel cells by injecting glucose and to investigate its impact on microbial communities involved. It was shown that injection of proper concentration of glucose could increase electric current generated from sediment microbial fuel cells. When 1,000 mg/L of glucose, as opposed to higher concentrations, was injected, electric current increased up to 3 times. This increase is mainly attributed to the mutual relationship between fermenting bacteria and exoelectrogenic bacteria. Here the organic acids generated by fermenting bacteria could be utilized by exoelectrogenic bacteria, removing feedback inhibition caused by the organic acids. When glucose was injected, the population of Clostridium increased as to ferment injected glucose. Glucose fermentation can have either a positive or negative effect on electric current generation. When exoelectrogenic bacteria may readily utilize the end-product, electric current could increase. However, when the end-product was not readily removed, then detrimental chemical reactions (pH decrease, methane generation, organic acids accumulation) occurred: exoelctrogenic bacteria population declined and non-microbial fuel cell related microorganisms prospered. By injecting a proper concentration of glucose, a mutual relationship between fermenting bacteria, such as Clostridium, and exoelectrogenic bacteria, such as Geobacter, should be fulfilled in order to increase electricity production in mixed cultures of microorganisms collected from the aquatic sediments.

커피박기반 Mg-바이오차 복합재를 이용한 하수에서의 인 제거

류재형(Jaehyeong Ryu),장재수(Jae-Soo Chang) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.11

MgCl₂ 전처리를 이용한 표면개질을 통한 바이오차의 Congo red 흡착성능 향상

오희소(Hee So Oh),장재수(Jae-Soo Chang) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.10

목적: 본 연구에서는 다시마와 소나무를 MgCl2로 전처리하여 제조한 Mg-바이오차 복합재(다시마기반 KB-Mg 및 소나무 기반 PB-Mg)의 기본적인 물리・화학적 특성을 분석하고 음이온 염료인 Congo red (CR)에 대한 흡착제거성능을 평가하였다. 방법: 다시마 및 소나무 톱밥 60 g을 1 L의 0.1 M MgCl₂・6H₂O 용액에서 전처리하고 500℃에서 열분해하여 Mg-바이오차를 제조하였다. Mg-바이오차의 기본적인 물리・화학적 특성을 분석하였고, CR에 대한 흡착성능을 평가하기 위해 초기 pH에 따른 흡착성능, 흡착 동역학적 특성, 등온 흡착성능 등에 대한 실험을 수행하였다. 결과 및 토의: MgCl₂로 전처리하여 제조한 KB-Mg와 PB-Mg 표면에 Mg 화합물이 잘 분포되어 있었으며 주로 MgO 결정체로 존재하였다. Mg-바이오차 복합재는 일반 바이오차와 비교하여 모든 pH 영역(5 - 10)에서 CR에 대한 흡착 성능이 크게 증가하였다. 모든 바이오차의 CR에 대한 흡착 반응이 유사 2차 반응속도 모델에 가장 적합하였으며, 모든 바이오차의 등온 흡착성능 특성은 Langmuir 모델이 가장 적합하였고 KB-Mg와 PB-Mg의 CR에 대한 Langmuir 최대 흡착성능은 각각 423.0 mg/g, 394.7 mg/g이었다. Mg-바이오차의 CR 흡착에 대한 주요 기작은 CR과 바이오차 간의 정전기 인력으로 판단된다. 결론: 본 연구는 MgCl₂를 이용하여 바이오차의 CR에 대한 흡착 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 보여주었으며, 본 연구에서 제조한 KB-Mg 및 PB-Mg의 CR 흡착제거에 대한 높은 잠재력을 보여주었다. Objectives : The physicochemical characteristics of Mg-biochar composites derived from kelp and pine after pretreatment with MgCl₂ were analyzed, and their adsorption capacities for an anionic dye, Congo red (CR), were evaluated. Methods : After pretreating 60 g of kelp and pine sawdust in 1 L of 0.1 M MgCl₂・6H₂O, the raw materials were pyrolyzed at 500℃ to produce Mg-biochar composites (kelp based KB-Mg and pine based PB-Mg). The fundamental physicochemical characteristics of the Mg-biochar composites were examined, and their adsorption capacities for CR were investigated using different initial pH values, adsorption kinetic models, and adsorption isotherm models. Results and discussion : The Mg-biochar composites showed the development of uniform deposits of Mg minerals primarily as MgO crystal on the surface by the surface modification with MgCl₂. When the pristine biochars were surface-modified with MgCl₂, their adsorption capacities for CR were significantly increased over the entire pH range tested. The CR adsorption process by all biochars was best described with the pseudo-first order kinetics model, and the adsorption isotherm characteristics were better described with the Langmuir isotherm model for all biochars. The Langmuir maximum adsorption capacities for KB-Mg and PB-Mg were 423.0 mg/g and 394.7 mg/g, respectively. It is suggested that the main mechanism for CR adsorption on the Mg-biochars is electrostatic attraction between CR and the biochars. Conclusions : The results showed that surface modification with MgCl2 could greatly enhance the CR adsorption capacity of biochars, and the results demonstrated the great potential of KB-Mg and PB-Mg for CR removal.

커피박기반 자성 바이오차 복합재를 이용한 유출 유류의 처리

류재형(Jaehyeong Ryu),장재수(Jae-Soo Chang) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.11

Performance Evaluation of Conventional and Modified Rotating Biological Contactor

안규홍(Kyu Hong Ahn),장재수(Jae Soo Chang) 大韓環境工學會 1989 대한환경공학회지 Vol.11 No.3