선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 인구의 증가에 따른 청정수의 감소로 인해 수자원 확보 개념의 변화가 요구되고 있으며 이에 따라 빗물의 재이용에 대한 관심이 급증하고 있다. 따라서 본 연구에서는 초기 우수를 배제한 지붕 빗물을 저장하여 염소소독에 따른 빗물의 성상변화를 모니터링 하였다. 이에 대한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 따라서, 본 연구의 목표는 빗물 저장 후 일반적인 가정용 염소소독 주입의 유무를 통해 장기적 빗물 저장시 수질유지에 얼마나 도움을 주는지 알아보는 것이다. 이를 위해, 첫째 초기 우수 (15분내) 이후 수집된 우수의 수질 성상 [유기물(COD), 영양염류(TN, TP) 및 미생물 농도] 비교, 둘째 초기우수가 제외된 지붕 빗물의 수질성상 및 미생물의 변화를 소독처리를 하지 않은 빗물저장수와 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 소독제를 사용한 빗물저장수로 나눠서 장기간(약 50일)에 걸쳐 빗물 성상 변화를 모니터링 하였다.
제안 방법
- 소독처리를 하지 않은 빗물, 차아염소산 나트륨 (NaOCl) 5 mg/L(최종 농도)를 주입한 빗물, NaOCl 20 mg/L를 주입한 빗물로 나뉘었다. 모니터링은 약 50일간 실시하였으며 실험기간 동안 각각 주2회 총 13회 차례 샘플 수집 후 성상변화를 모니터링 하였다. 시료 채취한 빗물을 멸균처리가 된 2000 mL 유리병에 옮긴 후 인큐베이터를 이용하여 20℃에서 보관하며 성상변화를 관찰하였다(Fig.
- T-N, T-P는 수질공정시험법(제14항-1 흡광광도법, 제 17항-1 아스코르빈산환원법)에 준하여 실시하였으며, COD는 HACH사의 DR 2010을 이용하여, COD Test Kit Low Range(0 to 150 ppm) 방법으로 측정하였다. 미생물 분석은 일반미생물, 장내미생물과 일반 및 장내 내성미생물중의 테트라싸이클린 (tetracycline)내성균 분석을 실시하였다. 장내세균과 종속영양 미생물 측정은 Agar MacConkey와 Agar R2A 배지 위에 배양 시켜 평판계수법으로 계수하였다.
- 1). 본 연구팀은 2012년 9월에 강우시 연구 대상지역의 홈통을 통해 나오는 빗물의 초기 15분의 우수를 배제하여 채취하였으며, 10월까지 약 50 여일간 13회에 걸쳐 저장 빗물의 성상 변화 모니터링을 실시하였다. 빗물은 멸균된 채수통을 이용하여 홈통에서 직접 시료를 채취 하였다.
- 각 시료 위치구에서 채취된 초기 빗물을 제외한 시료는 크게 세 개로 나누어 준비하였다. 소독처리를 하지 않은 빗물, 차아염소산 나트륨 (NaOCl) 5 mg/L(최종 농도)를 주입한 빗물, NaOCl 20 mg/L를 주입한 빗물로 나뉘었다. 모니터링은 약 50일간 실시하였으며 실험기간 동안 각각 주2회 총 13회 차례 샘플 수집 후 성상변화를 모니터링 하였다.
- 모니터링은 약 50일간 실시하였으며 실험기간 동안 각각 주2회 총 13회 차례 샘플 수집 후 성상변화를 모니터링 하였다. 시료 채취한 빗물을 멸균처리가 된 2000 mL 유리병에 옮긴 후 인큐베이터를 이용하여 20℃에서 보관하며 성상변화를 관찰하였다(Fig. 2).
- 연구 대상지역에서 채취한 빗물 성상변화를 저장기간에 따라 모니터링 하였다. 전술한 바와 같이 각각의 시료 위치구에서 빗물이 나오기 시작한 시점부터 15 분간의 빗물과 15분 후의 샘플로 각각 나눠서 채취하여 초기 15분의 빗물과 초기 빗물을 제외한 빗물의 성상을 확인하였다.
- 저장 빗물의 성상분석은 크게 유기물 및 영양염류 분석과 미생물 분석으로 나눠 실시하였다. 영양염류 측정은 T-N, T-P, 유기물 분석은 COD를 실시하였다. T-N, T-P는 수질공정시험법(제14항-1 흡광광도법, 제 17항-1 아스코르빈산환원법)에 준하여 실시하였으며, COD는 HACH사의 DR 2010을 이용하여, COD Test Kit Low Range(0 to 150 ppm) 방법으로 측정하였다.
- 위에서 언급한 것처럼, 저장빗물의 영양염류 및 유기물 분석(T-N, T-P, COD)과 미생물분석(일반 미생물에 대해 저장기간에 따른 성상변화를 분석하였다. 각각의 홈통에서 지붕 빗물 유출수와 초기 15분간의 우수를 배제한 후 채취한 지붕 빗물 유출수의 초기 성상은 Table 1과 같다.
- 따라서, 본 연구의 목표는 빗물 저장 후 일반적인 가정용 염소소독 주입의 유무를 통해 장기적 빗물 저장시 수질유지에 얼마나 도움을 주는지 알아보는 것이다. 이를 위해, 첫째 초기 우수 (15분내) 이후 수집된 우수의 수질 성상 [유기물(COD), 영양염류(TN, TP) 및 미생물 농도] 비교, 둘째 초기우수가 제외된 지붕 빗물의 수질성상 및 미생물의 변화를 소독처리를 하지 않은 빗물저장수와 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 소독제를 사용한 빗물저장수로 나눠서 장기간(약 50일)에 걸쳐 빗물 성상 변화를 모니터링 하였다.
- 저장 빗물의 성상분석은 크게 유기물 및 영양염류 분석과 미생물 분석으로 나눠 실시하였다. 영양염류 측정은 T-N, T-P, 유기물 분석은 COD를 실시하였다.
- 연구 대상지역에서 채취한 빗물 성상변화를 저장기간에 따라 모니터링 하였다. 전술한 바와 같이 각각의 시료 위치구에서 빗물이 나오기 시작한 시점부터 15 분간의 빗물과 15분 후의 샘플로 각각 나눠서 채취하여 초기 15분의 빗물과 초기 빗물을 제외한 빗물의 성상을 확인하였다. 각 시료 위치구에서 채취된 초기 빗물을 제외한 시료는 크게 세 개로 나누어 준비하였다.
- 초기우수를 배제한 지붕 빗물에서 일반 미생물과 장내 미생물을 각각 R2A, MacConkey plate를 이용하여 산정하였다. 일반 미생물 콜로니(CFU)는 1319 ∼ 5690 CFU/mL (평균 3600 CFU/mL)정도로 발견할 수 있었으며 장내 미생물 콜로니는 15 ∼ 256 CFU/mL (평균 80 CFU/mL)의 정도의 범위정도에 포함됨을 확인하였다.
대상 데이터
- 전술한 바와 같이 각각의 시료 위치구에서 빗물이 나오기 시작한 시점부터 15 분간의 빗물과 15분 후의 샘플로 각각 나눠서 채취하여 초기 15분의 빗물과 초기 빗물을 제외한 빗물의 성상을 확인하였다. 각 시료 위치구에서 채취된 초기 빗물을 제외한 시료는 크게 세 개로 나누어 준비하였다. 소독처리를 하지 않은 빗물, 차아염소산 나트륨 (NaOCl) 5 mg/L(최종 농도)를 주입한 빗물, NaOCl 20 mg/L를 주입한 빗물로 나뉘었다.
- 본 연구에서는 빗물 시료 채취지역을 향후 실제 빗물 저장시설 설치가 용이한 지역을 감안하여 고려대학교 세종캠퍼스 과학기술대학교 인근 4개 건물의 홈통을 선정하였다(Fig. 1). 본 연구팀은 2012년 9월에 강우시 연구 대상지역의 홈통을 통해 나오는 빗물의 초기 15분의 우수를 배제하여 채취하였으며, 10월까지 약 50 여일간 13회에 걸쳐 저장 빗물의 성상 변화 모니터링을 실시하였다.
- 본 연구팀은 2012년 9월에 강우시 연구 대상지역의 홈통을 통해 나오는 빗물의 초기 15분의 우수를 배제하여 채취하였으며, 10월까지 약 50 여일간 13회에 걸쳐 저장 빗물의 성상 변화 모니터링을 실시하였다. 빗물은 멸균된 채수통을 이용하여 홈통에서 직접 시료를 채취 하였다.
이론/모형
- 영양염류 측정은 T-N, T-P, 유기물 분석은 COD를 실시하였다. T-N, T-P는 수질공정시험법(제14항-1 흡광광도법, 제 17항-1 아스코르빈산환원법)에 준하여 실시하였으며, COD는 HACH사의 DR 2010을 이용하여, COD Test Kit Low Range(0 to 150 ppm) 방법으로 측정하였다. 미생물 분석은 일반미생물, 장내미생물과 일반 및 장내 내성미생물중의 테트라싸이클린 (tetracycline)내성균 분석을 실시하였다.
- 미생물 분석은 일반미생물, 장내미생물과 일반 및 장내 내성미생물중의 테트라싸이클린 (tetracycline)내성균 분석을 실시하였다. 장내세균과 종속영양 미생물 측정은 Agar MacConkey와 Agar R2A 배지 위에 배양 시켜 평판계수법으로 계수하였다. Tetracycline 내성균 분석을 위한 배지 내 tetracycline 농도는 5 mg/L 을 이용하였다.
성능/효과
- 1) 조사 연구대상 지역에서 배수관을 통해 배출되는 초기 15분의 우수를 제외한 빗물 시료를 채취 후 저장하여 영양염류 및 미생물에 대해서 측정한 결과, 염소를 주입하였을 경우 평균 80%가 감소된 것으로 나타났다.
- 2) T-N, T-P, COD는 염소주입 초기에 급격한 감소를 보였으며 저장 약 50일 후 T-N 57%, T-P 46%, COD 55% 감소하였다. 이는 염소주입으로 인해 NH3-N의 감소, T-P 침전, COD 산화 등이 원인으로 판단된다.
- 3) 일반 미생물 및 장내 미생물은 염소를 주입한 초기에 99% 감소함을 보였다. 항생제에 내성을 가진 일반 미생물 및 장내 미생물 또한 염소 주입 초기에 99% 감소된 것을 확인하였다.
- 4) 초기 우수가 배제된 빗물에 일정량의 염소를 주입하는 것은 빗물을 장기 보관할 때 수질개선에 도움을 줄 수 있는 것으로 판단되었다. 향후 빗물 장기 저장시 적정 수준의 염소농도 결정을 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 모아진 빗물에서 측정한 COD의 초기 농도는 약 1.26 ∼ 4.86mg/L (평균 2.62 mg/L)의 범위로, 앞의 두 오염물질과 마찬가지로 저장기간에 따라 점차 감소하였고 염소 주입 첫날 COD의 감소폭이 크게 나타났다(Fig. 5).
- 염소을 주입하지 않은 경우(0 ppm)에는 전체 50여일 동안 총 16%가 감소한 것으로 나타났다. 염소를 주입하였을 때 T-N 농도는 염소주입 초기에 급격히 감소하여, 약 50일이 경과한 이후에는 초기 농도 대비 각각 36% (5 mg/L), 78% (20 mg/L) 감소하였다.
- 5). 염소를 주입하지 않았을 때 39%의 감소하였고 염소 주입 농도가 5 mg/L 때 49%, 20 mg/L 때는 60%의 감소가 되는 것으로 확인하였다. 이는 위에서 언급하였듯이 염소는 산화제의 기능을 가지고 있으며, 염소와 빗물간의 산화반응으로 인해 COD 성분이 제거되며 또한 염소 주입의 농도가 높을수록 COD 감소폭이 높아진 것으로 판단된다(Treatment and management of environmentally friendly treated wastewater, 2005).
- 4). 염소를 주입하지 않은 저장빗물은 25%가 감소하였으며 5 mg/L의 염소를 주입한 경우 41%, 20 mg/L를 주입하였을 때는 52%의 감소하였고 이는 T-N의 감소율보다는 상대적으로 낮았다. T-P의 경우 초기 농도가 다른 오염물질에 비해 상대적으로 매우 낮았기 때문에 적은 양이 감소했음에도 높은 감소율로 나타났다.
- 일반 미생물 콜로니(CFU)는 1319 ∼ 5690 CFU/mL (평균 3600 CFU/mL)정도로 발견할 수 있었으며 장내 미생물 콜로니는 15 ∼ 256 CFU/mL (평균 80 CFU/mL)의 정도의 범위정도에 포함됨을 확인하였다.
- 앞의 오염물질들과 마찬가지로 저장기간이 경과함에 따라 오염물질 농도가 감소하였다. 일반 미생물은 염소 소독을 하지 않은 경우 59% 감소되었으며 염소 주입농도가 5, 20 mg/L 일때는 저장후 약 2주가 지난 시점에서 99% 감소를 확인하였다(Fig. 6). 장내 미생물은 염소 소독을 하지 않았을 때 저장 한 달 후에 99% 감소하였으며 염소를 주입하였을 때는 농도에 관계없이 염소 주입 10일 후 99% 감소하였다(Fig.
- 6). 장내 미생물은 염소 소독을 하지 않았을 때 저장 한 달 후에 99% 감소하였으며 염소를 주입하였을 때는 농도에 관계없이 염소 주입 10일 후 99% 감소하였다(Fig. 7). 저장한 빗물내에 미생물 성장에 필요한 영양 요소가 적어 자연적으로 감소한 것으로 판단된다.
- 항생제 내성을 가진 일반 미생물은 염소 소독을 하지 않은 경우 60%가 감소되었으며 염소를 주입하였을 때는 5, 20mg/L 모두 저장 10일 이후에 99% 감소하였다. 장내 미생물의 경우 염소를 주입한 것과 주입하지 않은 빗물 모두 빗물 저장 15일 후 99% 감소하는 것으로 나타났다.
- 3) 일반 미생물 및 장내 미생물은 염소를 주입한 초기에 99% 감소함을 보였다. 항생제에 내성을 가진 일반 미생물 및 장내 미생물 또한 염소 주입 초기에 99% 감소된 것을 확인하였다.
- 항생제에 내성을 가진 일반 미생물 콜로니(CFU)는 88 ∼ 312 CFU/mL (평균 154 CFU/mL) 정도로 발견할 수 있었으며(Fig. 8) 항생제에 내성을 가진 장내 미생물 콜로니는 0 ∼ 33 CFU/mL (평균 24 CFU/mL)로 나타났다(Fig. 9).
후속연구
- 이러한 상황을 극복하기 위해 인도, 태국 등의 개발도상국과 독일, 일본, 미국 등과 같은 선진국에서는 빗물이용 방안을 강구하고 있다(Lee, 2008). 우리나라의 경우 연평균 강수량은 1,245mm으로 세계 평균 연강수량인 880mm에 비해 높기에(Jeong, 2006), 여름철 집중되는 빗물에 대한 적절한 효율적 이용계획 수립 및 적절한 사용을 한다면 향후 수자원 부족 문제에 대해 좋은 대안 중 하나로 고려될 수 있을 것이다.
- 4) 초기 우수가 배제된 빗물에 일정량의 염소를 주입하는 것은 빗물을 장기 보관할 때 수질개선에 도움을 줄 수 있는 것으로 판단되었다. 향후 빗물 장기 저장시 적정 수준의 염소농도 결정을 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.