본 논문에서는 고도정수처리설비에 활용되는 오존접촉조의 반응 특성을 퍼지 모델 형태로 표현하는 방법을 제안한다. 퍼지모델에 사용될 입력 및 출력 변수들은 오존처리의 목적과 정수장의 수질관리항목을 기준으로 선정하였다. 제안된 입력 변수들은 용존유기탄소농도, $UV_{254}$흡광도, 과망간산칼륨소비량, 주입오존농도, 수온 및 접촉시간이며, 출력변수들은 용존유기탄소농도, $UV_{254}$흡광도 및 과망간산칼륨소비량이다. 입력변수들에 대한 소속도 함수들은 삼각형 형태로 설계하였으며, 파이롯플랜트에서 취득한 조업데이터를 참고하여 소속도를 결정했다. 퍼지모델의 결론부는 선형식 형태로 설계하였으며, 선형식에 포함되는 상수들은 조업데이터를 이용하여 최소자승법으로 구했다. 또한 출력 변수들간에 상호 영향이 없다는 특성으로부터 전체 퍼지모델로을 각 변수별로 독립적인 기능을 갖는 3개의 부분 퍼지모델로 분할하여 설계함으로서 계산과 이해의 편리를 도모하였다. 모의실험을 통해 제안된 퍼지모델의 타당성을 확인해 본 결과, 모델의 튜닝시에 사용한 입력 데이터에 대해 퍼지모델의 출력이 조업데이터와 거의 동일함을 알 수 있었다.
본 논문에서는 고도정수처리설비에 활용되는 오존접촉조의 반응 특성을 퍼지 모델 형태로 표현하는 방법을 제안한다. 퍼지모델에 사용될 입력 및 출력 변수들은 오존처리의 목적과 정수장의 수질관리항목을 기준으로 선정하였다. 제안된 입력 변수들은 용존유기탄소농도, $UV_{254}$흡광도, 과망간산칼륨소비량, 주입오존농도, 수온 및 접촉시간이며, 출력변수들은 용존유기탄소농도, $UV_{254}$흡광도 및 과망간산칼륨소비량이다. 입력변수들에 대한 소속도 함수들은 삼각형 형태로 설계하였으며, 파이롯플랜트에서 취득한 조업데이터를 참고하여 소속도를 결정했다. 퍼지모델의 결론부는 선형식 형태로 설계하였으며, 선형식에 포함되는 상수들은 조업데이터를 이용하여 최소자승법으로 구했다. 또한 출력 변수들간에 상호 영향이 없다는 특성으로부터 전체 퍼지모델로을 각 변수별로 독립적인 기능을 갖는 3개의 부분 퍼지모델로 분할하여 설계함으로서 계산과 이해의 편리를 도모하였다. 모의실험을 통해 제안된 퍼지모델의 타당성을 확인해 본 결과, 모델의 튜닝시에 사용한 입력 데이터에 대해 퍼지모델의 출력이 조업데이터와 거의 동일함을 알 수 있었다.
This paper present a fuzzy mxlel of describing reacton features for ozon contactor in advanced water treatn-ent systems. Input and output variables are chosen by considenng the object of ozon processing and several parameters related to management of water quahty. Dissolved organic carbon concentrat...
This paper present a fuzzy mxlel of describing reacton features for ozon contactor in advanced water treatn-ent systems. Input and output variables are chosen by considenng the object of ozon processing and several parameters related to management of water quahty. Dissolved organic carbon concentration, $UV_{254}$ absorptIon and $KM_NO_4$ consumption are proposed as common variables in input and outp.lt variables. Furthermore own concentration, raw water's temperature and contact time are suggested as input variables, Membership hmctions for input variables have triangular type share and the grades in each lrembership function are determined by investigating process data gathered at pilot planl The decision parts of fuzzy model have linear combination form of input variables and coefficients included in such linear equations are computedd with process clata in the sense of least square error Also fuzzy trodel suggested in this paper is partitioned by 3 independent fuzzy rnxlels using the characteristics of having no interactions armng output variables. As a result, such fuzzy mxlel has rrerits in computation and comprehension. According to simulatIon results, fuzzy moIel's outputs give almost similar data to process output under same input conditions.
This paper present a fuzzy mxlel of describing reacton features for ozon contactor in advanced water treatn-ent systems. Input and output variables are chosen by considenng the object of ozon processing and several parameters related to management of water quahty. Dissolved organic carbon concentration, $UV_{254}$ absorptIon and $KM_NO_4$ consumption are proposed as common variables in input and outp.lt variables. Furthermore own concentration, raw water's temperature and contact time are suggested as input variables, Membership hmctions for input variables have triangular type share and the grades in each lrembership function are determined by investigating process data gathered at pilot planl The decision parts of fuzzy model have linear combination form of input variables and coefficients included in such linear equations are computedd with process clata in the sense of least square error Also fuzzy trodel suggested in this paper is partitioned by 3 independent fuzzy rnxlels using the characteristics of having no interactions armng output variables. As a result, such fuzzy mxlel has rrerits in computation and comprehension. According to simulatIon results, fuzzy moIel's outputs give almost similar data to process output under same input conditions.
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문제 정의
본 논문에서는 고도정수처 리설비에서 오존접촉조 의 특성을 퍼지 모델로 표현하는 방법을 다룬다
본 논문에서는 고도정수처리설비에서 오존 접촉 조 의 반융 특성을 결론부가 선형식 형태인 피지 모델 로 표현하는 방법을 제안하였다. 퍼지 모델에 사용될 중요한 처리 대상 변수들은 오존 처리의 목적과 정 수장의 수질 관리 항목을 참고하여 용존유기탄소농 도, UV制홉광도 및 과망간산갈륨소비량이 선정되었 고, 반움 조건에 관련된 변수믈로는 수온, 접촉시간 및 주입오존농도들이 제안되었다 또한 설계된 퍼지 모델은 각각의 처리 대상 변수들이 대개 상호 간섭 현상이 없는 성질을 활용하여 처리 대상 변수별로 독립적인 3개의 그룹으로 분할 설계되어 계산과 이 해가 편리한 특징을 갖고 있다.
제안 방법
먼저 오존처리후의 물에 대한 븍성을 나타내는 변 수들을 기호로 다음과 같이 약속한다. 2=1, 2, …, 18, 에 대해 以 E 및 瓦를 각각 퍼지 모델에서 「번째 규칙의 결론인 용존유기탄소농 도, UV254흡광도 및 과맘간산칼륨소비량이라고 정의 한다, 그러면 앞의 그림 4에 보여진 것처럼 퍼지 모 델은 세 깨의 독립된 ■그룹으로 표현되므로 각 그룹 에 대해 퍼지 모델이 독립적으로 설계될 수 있으며, 결론부를 선형식 형태로 제안했으므로, 용존유기탄소 농도에 대해서는 표 1, UV湖흡광도에 대해서는 표 2 및 과망간산칼륨소비량에 대해서는 3L 3과 같이 펴 지 모델을 설계했다 여기서 각 규칙 결론부의 선형 식내에 있는 계수들은 앞에서 언급한 조업데이터를 가지고, 가장 널리 사용되는 최소자슴법［引［1미H2］으 로 산출하였다.
그러나 주입오존농도는 오존접촉조에 투입되는 원 수외 성격과 요■구되는 생산량 듷애 따라 적절히 변 경시켜 주어야 오존의 과다 또는 과소 투입으로 인한 여러가지 문제점이 발생하지 않는데, 아직은 오 존처리설비를 운영하는 圣업기술이 정립된 단계가 아니며, 특히 오존집촉조내에서 오존과 원수와의 산 화반응에 대한 변화 과정의 모텔이 잆기 때문에 주 입오존농도를 적절히 조절하지 못하고 있는 실정이 匸k 본 논문에서는 오존접촉조에서 주입오존농도의 적정값을 산출하는데 도움이 될 수 있는 오존접촉 조의 반응 모렐을 퍼지 모델 형데로 제안하있디..
또한 원수의 상태를 핀•정하는데 관련된 변수로는 수온, 생산량과 관련된 변수로는 오존접촉시간 및 투 입되는 오존량과 관련된 변수로는 주입오존농도 등이 퍼지 모델에서 사용될 변수로 설계되었다. 설계된 퍼지 모델의 결론부는 선형식으로 표현되었으며, 선 형식내에 포함된 계수들은 파이롯플렌트의 운전데이터를 이용히•여 최소자승법으로 산출되었다.
본 논문에서는 오존처리의 목적과 정수장의 수질 관리 힝목을 기준으로 몇 가지 중요한 처리 대상 변 수를 선정하고, 오존접촉조내에서 처리 대상 변수들 의 반응 과정을 퍼지 모텔구 표현하였匸k 처리 대상 변수들로는 용존유기 탄소（Dissolved organic carbon : DCC） 농도, 1g홉광도 및 과망간산칼륨（KWQ） 소 비량 등이 제안되었다.
본 논문예서 설계된 오존접촉조에 매한 퍼지 모델 외 타당성을 확인해 보기 위해, 퍼지 모뗄의 결론부 에 있는 선형식의 계수를 구할 때 사용한 입력 데이 터들을 설계된 퍼지 모델에 넣어 용존유기탄소농도, uv泡흡팡도 및 과망간산칼륨소비량등이 어떻게 변 화되는 지룰 계산하여 보았으며, 그 결과를 각각 그림 17. 그림 18 및 그림 19에 보인다
오존 접촉조내에서 발생하는 오존과 유기물들과의 산화반응에 대한 변화 과정은 수학적으로 표현하기 어려우므로, 이런 경우에 시스템의 입력과 출력 데이터를 이용하여 미지의 시스템 내무 특성을 표현 할 수 있는 퍼지 모델로 오존접촉조의 특성을 파악할 수 있는 기법을 제안한다
대상 데이터
Xi을 주입오존농도 曷를 수온 %을 오존접 촉시간이라 하고, 오존처리전의 물에 대한 특성에서 &를 용존유기탄소농도, &를 UV⑤흡광도 및 X을 과망간산칼륨소비 량으로 非속한다. Xi, i-1, 2, 3, 4, 5, 6, 외 용어집합과 소속도 함수들을 설기하기 위해서는 조업데이터가 필요하기 때문에, 본 논문에서는 1999 년 1월부터 2000년 2월까지 파이롯플랜트에서 취득 한 데이터를 이용하였다 그림 5, ■그림 6, 그림 7, 그림 8 그림 9 및 그림 10에 각 변수의 설계에 사용된 조업데이터를 보인다. X, i=L, &3, 4, 5, 6, 의 용어집합과 소속도 함수의 범위는 조업데이터의 변동 범위를 고려하여 결정하였디.
2상에서는 본 논문의 연구대삼시스템인 대구 매곡 정수장의 오존접촉시스템에 대한 설명과 문제점을 언급하고, 3장에서는 제안된 퍼지모델의 입력 변수의 결정과 소속도 함수를 디룬다 그!리고 4장에서 제안 된 퍼지모델의 타당성을 모의 실험을 통해 보인다.
데이터처리
퍼지 모델에 사용될 중요한 처리 대상 변수들은 오존 처리의 목적과 정 수장의 수질 관리 항목을 참고하여 용존유기탄소농 도, UV制홉광도 및 과망간산갈륨소비량이 선정되었 고, 반움 조건에 관련된 변수믈로는 수온, 접촉시간 및 주입오존농도들이 제안되었다 또한 설계된 퍼지 모델은 각각의 처리 대상 변수들이 대개 상호 간섭 현상이 없는 성질을 활용하여 처리 대상 변수별로 독립적인 3개의 그룹으로 분할 설계되어 계산과 이 해가 편리한 특징을 갖고 있다. 설계된 퍼지 모델의 결론부인 선형식내에 포함된 계수들은 파이론플랜트 의 운전 데이터를 이용하여 최소자승법으로 계산되었다.
성능/효과
이제 오존접촉조의 특성을 표현하는 퍼지 모델의 조전무 및 결론부에 사용될 입력 및 출력변수들을 선정하였고, 결론부는 선형식 형태로 제안하였으므로 조건부에 사용될 6개의 입력변수들에 대한 용어집합 (Term 고)" 용어 집합내 각 요소에 대한 소속 도 함수[11]를 설계하면 퍼지 모델이 완성된다.
설계된 퍼지 모델의 결론부는 선형식으로 표현되었으며, 선 형식내에 포함된 계수들은 파이롯플렌트의 운전데이터를 이용히•여 최소자승법으로 산출되었다. 본 논문 에서 제안된 오존접촉조내의 반응에 대한 퍼지 모 델은 각각외 처리 대상 변수들이 대개 독립적인 특성을 가지는 성질을 활용하여, 처리 대상 변수별로 따로 퍼지 모델을 만들어 계산 및 이해의 편리성을 도모한 장점이 있다.
본 논문에서 설계된 오존접촉조의 퍼지 모렐에 대한 타당성을 확인하기 뮈해, 파이롯플랜트에 대한 운 전데이터로 모델을 튜닝한 후, 튜닝시의 입력 데이터를 넣어 퍼지 모넬의 출력을 계산해 본 결과 실제 데이터를 잘 주종함을 볼 수 있었다. 따라서 제안된 퍼지 모델은 오존접촉조메서 투입되어야 할 적정한 주입오존농도를 선정하는데 유용한 도구가 될 것이다.
또한 원수의 상태를 핀•정하는데 관련된 변수로는 수온, 생산량과 관련된 변수로는 오존접촉시간 및 투 입되는 오존량과 관련된 변수로는 주입오존농도 등이 퍼지 모델에서 사용될 변수로 설계되었다. 설계된 퍼지 모델의 결론부는 선형식으로 표현되었으며, 선 형식내에 포함된 계수들은 파이롯플렌트의 운전데이터를 이용히•여 최소자승법으로 산출되었다. 본 논문 에서 제안된 오존접촉조내의 반응에 대한 퍼지 모 델은 각각외 처리 대상 변수들이 대개 독립적인 특성을 가지는 성질을 활용하여, 처리 대상 변수별로 따로 퍼지 모델을 만들어 계산 및 이해의 편리성을 도모한 장점이 있다.
실계된 오존접촉조 특성에 대한 피지 모델의 적용타당성을 확인해 보기 위해 파이롯플린트에 대한 운 전데이타로 모델내의 각 상수들을 튜닝한 후, 같은 입력조건에서 모델의 계산 출력과 운진데이터를 비교한 결과 설게된 퍼지 모델이 운전데이터와 거의 동일한 결과룰 출력함을 볼 수 있었다
즉 본 논문에서 제안된 오존접촉조의 퍼지 모델이 오존접촉조내에서 발생하는 반응을 적절히 표현하고 있다고 볼 수 있다. 따라서 미와 같은 퍼지 모델을 활용하면 용존유기탄소농도, UV身흡광도 및 과망간 산칼륨소비량등의 목표값과 원수의 조건 등이 정해 졌을 때, 오존 처리의 목적을 달성하기에 적절한 주 입오존농도를 모의 실험을 통해 찾을 수 있을 것이 므로, 오존접촉至의 효율적인 운영에 도움이 될 것이 다
후속연구
즉 본 논문에서 제안된 오존접촉조의 퍼지 모델이 오존접촉조내에서 발생하는 반응을 적절히 표현하고 있다고 볼 수 있다. 따라서 미와 같은 퍼지 모델을 활용하면 용존유기탄소농도, UV身흡광도 및 과망간 산칼륨소비량등의 목표값과 원수의 조건 등이 정해 졌을 때, 오존 처리의 목적을 달성하기에 적절한 주 입오존농도를 모의 실험을 통해 찾을 수 있을 것이 므로, 오존접촉至의 효율적인 운영에 도움이 될 것이 다
본 논문에서 설계된 오존접촉조의 퍼지 모렐에 대한 타당성을 확인하기 뮈해, 파이롯플랜트에 대한 운 전데이터로 모델을 튜닝한 후, 튜닝시의 입력 데이터를 넣어 퍼지 모넬의 출력을 계산해 본 결과 실제 데이터를 잘 주종함을 볼 수 있었다. 따라서 제안된 퍼지 모델은 오존접촉조메서 투입되어야 할 적정한 주입오존농도를 선정하는데 유용한 도구가 될 것이다.
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