본 연구는 폐 패류 껍질과 사용한 커피 찌꺼기를 800 °C에서 열분해하여 제조한 CaO-rich 바이오차 복합체의 합성 및 특성화를 조사하였다. 바이오차는 평균 기공 크기 37.7 nm 및 비표면적 37.8 m 2 /g으로 특징되는 메조다공성 구조를 나타냈다. 패류 껍질과 커피 찌꺼기의 질량비 1:1(패류 껍질-바이오차-커피: MSBC1:1으로 지정)인 복합체는 최대 인산염 흡착 용량이 375.6 mg/g으로 우수하였다. 흡착 과정은 랭뮤어 등온식 및 의사-2차 동역학에 부합하여, 단분자 화학흡착이 지배적인 메커니즘임을 시사하였다. 인산염은 주로 정전기적 인력, 표면 복합화, 그리고 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite, Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH))의 침전으로 제거되었다. 열역학적 평가는 흡착이 자발적(ΔG° < 0), 흡열적(ΔH° > 0)이며 엔트로피에 의해 구동됨을 확인하였다. MSBC1:1 복합체는 넓은 pH 범위(2–12)와 이온강도(0–0.1 M NaCl)에서 강한 저항성을 보였으며, 이는 환경 정화 적용에서의 실용적 중요성을 강조한다. 또한 MSBC1:1은 실제 호수수, 하천수 및 하수 수질에서 인산염 제거 효율이 76.5–97.3%에 도달하여, 실용적 환경 정화에 대한 높은 잠재력을 보여주었다. 인산염(P)이 적재된 MSBC1:1 바이오차는 효과적인 서방성 비료로 기능하였으며, 무( Raphanus sativus L. )의 생장 지표에서 유의미한 개선을 보였다. 대조 처리에 비해 발아율은 10.2% 증가, 식물 높이는 9.7% 향상되었고, 습윤 및 건조 바이오매스는 각각 28.5% 및 63.1% 증가하였다. 더 나아가 P가 적재된 MSBC1:1은 원료 바이오차 및 대조 처리에 비해 토양 pH를 개선하고 염 농도를 감소시켰다. • Ca-개질 바이오차는 패류 껍질과 사용한 커피 찌꺼기로부터 제조되었다. • MSBC1:1 복합체는 375.6 mg/g의 가장 높은 P 흡착 용량을 나타냈다. • 방류 하수에서 2 g/L 투입량 조건에서 P 제거 효율이 97.2%에 도달하였다. • XPS 결과는 Ca–O–P 결합 형성과 HAP 침전을 확인하였다. • P가 적재된 MSBC1:1은 무의 발아를 개선하여 비료로서의 잠재력을 보여주었다.

본 연구는 2020년까지의 17년간 수질 데이터에 기반하여 진해만에서 항만 건설이 부유물질 농도 및 주요 수질 지표에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구는 해양 수질에 대한 부유물질의 유의미한 영향을 부각하며, 특히 부산신항에서의 준설 작업 영향을 받는 해역에서 두드러졌다. 부유물질 농도는 92 mg/L에서 최고치를 보였고, 표층과 저층 모두에서 10 mg/L를 초과하였으며, 최고 수준은 항만 인근에서 관찰되었다. 이러한 고형물은 진해만 01, 17, 19 등에서 연안 부영화의 주요 예측 인자로 확인되었는데, Chl-a와의 양의 상관관계는 부유물질이 부영화를 촉진하는 역할을 함을 시사한다. Chl-a의 최고 평균 농도는 진해만 01에서 9.82 µg/L로 기록되었으며, 최저치는 진해만 14에서 3.2 µg/L였다. WQI는 1~3 범위였고, 진해만 19가 가장 높은 값을 보였으며 진해만 14는 낮은 용존산소 수준으로 인해 최저값을 보였다. ARIMA 모델링을 이용하여 본 연구는 부유물질의 시계열 역학을 효과적으로 분석하였고, 부유물질이 Chl-a 및 WQI 구성요소와 갖는 관련성을 규명하였다. 이러한 결과는 항만 개발의 맥락에서 부영화 위험을 완화하고 해양 생태계를 보호하기 위해 부유물질을 모니터링하고 관리하는 것의 중요성을 강조한다.

본 연구는 폐 패류 껍질과 사용한 커피 찌꺼기를 800 °C에서 열분해하여 제조한 CaO-rich 바이오차 복합체의 합성 및 특성화를 조사하였다. 바이오차는 평균 기공 크기 37.7 nm 및 비표면적 37.8 m 2 /g으로 특징되는 메조다공성 구조를 나타냈다. 패류 껍질과 커피 찌꺼기의 질량비 1:1(패류 껍질-바이오차-커피: MSBC1:1으로 지정)인 복합체는 최대 인산염 흡착 용량이 375.6 mg/g으로 우수하였다. 흡착 과정은 랭뮤어 등온식 및 의사-2차 동역학에 부합하여, 단분자 화학흡착이 지배적인 메커니즘임을 시사하였다. 인산염은 주로 정전기적 인력, 표면 복합화, 그리고 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite, Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH))의 침전으로 제거되었다. 열역학적 평가는 흡착이 자발적(ΔG° < 0), 흡열적(ΔH° > 0)이며 엔트로피에 의해 구동됨을 확인하였다. MSBC1:1 복합체는 넓은 pH 범위(2–12)와 이온강도(0–0.1 M NaCl)에서 강한 저항성을 보였으며, 이는 환경 정화 적용에서의 실용적 중요성을 강조한다. 또한 MSBC1:1은 실제 호수수, 하천수 및 하수 수질에서 인산염 제거 효율이 76.5–97.3%에 도달하여, 실용적 환경 정화에 대한 높은 잠재력을 보여주었다. 인산염(P)이 적재된 MSBC1:1 바이오차는 효과적인 서방성 비료로 기능하였으며, 무( Raphanus sativus L. )의 생장 지표에서 유의미한 개선을 보였다. 대조 처리에 비해 발아율은 10.2% 증가, 식물 높이는 9.7% 향상되었고, 습윤 및 건조 바이오매스는 각각 28.5% 및 63.1% 증가하였다. 더 나아가 P가 적재된 MSBC1:1은 원료 바이오차 및 대조 처리에 비해 토양 pH를 개선하고 염 농도를 감소시켰다. • Ca-개질 바이오차는 패류 껍질과 사용한 커피 찌꺼기로부터 제조되었다. • MSBC1:1 복합체는 375.6 mg/g의 가장 높은 P 흡착 용량을 나타냈다. • 방류 하수에서 2 g/L 투입량 조건에서 P 제거 효율이 97.2%에 도달하였다. • XPS 결과는 Ca–O–P 결합 형성과 HAP 침전을 확인하였다. • P가 적재된 MSBC1:1은 무의 발아를 개선하여 비료로서의 잠재력을 보여주었다.

본 연구는 2020년까지의 17년간 수질 데이터에 기반하여 진해만에서 항만 건설이 부유물질 농도 및 주요 수질 지표에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구는 해양 수질에 대한 부유물질의 유의미한 영향을 부각하며, 특히 부산신항에서의 준설 작업 영향을 받는 해역에서 두드러졌다. 부유물질 농도는 92 mg/L에서 최고치를 보였고, 표층과 저층 모두에서 10 mg/L를 초과하였으며, 최고 수준은 항만 인근에서 관찰되었다. 이러한 고형물은 진해만 01, 17, 19 등에서 연안 부영화의 주요 예측 인자로 확인되었는데, Chl-a와의 양의 상관관계는 부유물질이 부영화를 촉진하는 역할을 함을 시사한다. Chl-a의 최고 평균 농도는 진해만 01에서 9.82 µg/L로 기록되었으며, 최저치는 진해만 14에서 3.2 µg/L였다. WQI는 1~3 범위였고, 진해만 19가 가장 높은 값을 보였으며 진해만 14는 낮은 용존산소 수준으로 인해 최저값을 보였다. ARIMA 모델링을 이용하여 본 연구는 부유물질의 시계열 역학을 효과적으로 분석하였고, 부유물질이 Chl-a 및 WQI 구성요소와 갖는 관련성을 규명하였다. 이러한 결과는 항만 개발의 맥락에서 부영화 위험을 완화하고 해양 생태계를 보호하기 위해 부유물질을 모니터링하고 관리하는 것의 중요성을 강조한다.

본 연구에서는 오염된 도시 하천을 다단계 와류 통기기(Multistage Vortex Aerator, MVA)를 사용하여 복원한 결과를 보고한다. MVA는 하수로 오염수의 용존산소 농도를 향상시키고 수질 정화 속도를 가속하는 인라인 혼합 장치이다. 현장 실험 중 용존산소는 최대 7.05 mg/L까지 증가하였고, 수질은 양호한 등급으로 개선되는 것이 관찰되었다. 그 결과 복합 악취는 최대 71.9%까지 성공적으로 제거되었으며, 수질 등급 또한 평균적으로 두 등급 이상 향상되었다. 12개월 동안 모니터링한 하천수 수질 지표는 총인(56.4%)과 부유고형물(61%)에 대해 높은 제거율을 나타냈다. 본 연구는 MVA가 도시 하천수 수질을 유의미하게 개선하는 유망한 친환경 기술임을 입증하였다. 또한 MVA 공정은 2차 오염을 유발하지 않으며, 악취가 있는 수역에 대한 지속가능한 처리 선택지로 여겨진다. 전반적으로 MVA 공정은 구현 측면에서 기술적으로 타당하며, 본 연구는 도시 환경에서 오염된 수역을 처리하기 위한 기초로서 구체적인 참고자료를 제공한다.

의사-2차 모형(pseudo-second-order model)을 제안한다. 또한 BZC의 재사용성 연구는 여러 흡착 및 재생 사이클을 통해 효과적임이 입증된다. 초기에는 인산염 제거가 높은 수준을 유지하지만, 결국 3번째 재생 사이클에서 92%에서 70%로 감소하여 BZC의 견고성을 강조한다. 결론적으로, 본 연구는 폐기물로부터 유래한 비용 효율적인 새로운 BZC 흡착제를 도입함으로써 폐수 처리의 지속가능한 해법을 제시한다. 효율성, 재사용성, 그리고 환경 친화적 수처리에 대한 잠재적 기여를 강조하는 가운데, 본 결과는 수용액에서 독성 오염물질을 제거하기 위한 주요 과제에 대응하는 데 있어 복합체의 중요성을 부각한다. PRACTITIONER POINTS: 새로운 바이오차-제올라이트 복합체(BZC) 소재를 합성하였다. BZC는 대조군에 비해 염료를 우수하게 제거하였으며(~95%), 이를 달성하였다. 수행된 동역학 연구는 의사-2차 모형을 시사한다. BZC는 다중 흡착 연구에 대해 매우 효과적인 것으로 나타났다. 우수한 재사용성은 견고한 흡착제로서의 잠재력을 보여주었다.

산소 전달률과 효율을 향상시키기 위한 새로운 폭기장치인 multistage vortex aerator (MVA)가 개발되었다. 이 장치는 반복되는 단계에서 와류 흐름을 이용하여 기-액 계면의 면적을 증가시키고, 두 상 사이 계면에서 정체층의 두께를 감소시킨다. 이 폭기장치의 산소 전달에 관한 기본 특성은 미국 토목공학회(American Society of Civil Engineers) 표준 절차를 사용하여 조사하였다. MVA는 고순도 산소의 영향, 물과 가스에 의해 유도되는 추가 압력, 그리고 와류 흐름 동역학으로 인해 60분 만에 40 mg/L를 초과하는 농도로 물에 산소를 신속히 전달할 수 있었다. 폭기장치의 비정상상태 운전을 기술하기 위한 가스 전달 모델도 개발하였다. 이 모델은 기체와 물에서의 산소에 대한 질량 및 몰수 평형에 기반한다. 이 모델은 폭기장치 내부에서의 용존산소(DO) 변화량을 성공적으로 시뮬레이션할 수 있었다. 본 연구는 산소 전달 메커니즘을 더 잘 이해하고, 다양한 환경 시스템에서 나타나는 여러 온도, 압력, 가스 조성 조건에서 새로운 폭기장치의 성능을 평가하는 데 도움이 될 수 있다.