[논문]폐수의 악취측정을 위한 금속산화물 반도체 및 전기화학식 가스센서 어레이 특성 평가

임봉빈; 이석준; 김선태

doi:10.5369/jsst.2015.24.1.29

폐수의 악취측정을 위한 금속산화물 반도체 및 전기화학식 가스센서 어레이 특성 평가
Evaluation of Metal Oxide Semiconductor and Electrochemical Gas Sensor Array Characterization for Measuring Wastewater Odor 원문보기

Journal of sensor science and technology = 센서학회지, v.24 no.1, 2015년, pp.29 - 34

임봉빈 (대전대학교 환경공학과) , 이석준 (대전대학교 환경공학과) , 김선태 (대전대학교 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to evaluate the characterization of a metal oxide semiconductor and electrochemical gas sensor array for measuring wastewater odor. The sensitivity of all gas sensors observed in sampling method by stripping was 6.7 to 20.6 times higher than that by no stripping, except sensor D (electrochemical gas sensor). The average reduction ratio of sensor signal as a function of initial dilution rate of wastewater was in the order of food plant > food waste reutilization facility > plating plant. The sensitivity of gas sensors was dependent on both the type of wastewater and the dilution rate. The sensor signals observed by the gas sensor array were correlated with the dilution factor (OU) calculated by the air dilution sensory test with several wastewater ($r^2=0.920{\sim}0.997$), except the sensor signals of sensor D measured in the plating plant wastewater. It seems likely that the gas sensor array plays a role in the evaluation of odor in wastewater and is useful tool for on-site odor monitoring in the wastewater facilities.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 다양한 폐수에서 발생되는 악취를 평가하기 위해 가스센서 어레이의 활용 가능성을 시험해 보고, 반도체 및 전기화학식 가스센서 어레이를 이용한 폐수의 악취 평가와 공기희석관능법의 상관성 평가를 통하여 폐수에 의해 발생하는 악취에 대한 가스센서 어레이의 반응 특성 평가를 목적으로 하였다.
본 연구에서는 폐수의 배출원에 따라 발생되는 악취물질의 특성이 다르게 나타날 수 있기 때문에 폐수에서 발생되는 악취평가에 센서의 활용 가능성을 시험해 보고, 반도체 및 전기화학식 가스센서를 이용한 폐수의 악취 평가와 공기희석관능법의 상관성 평가를 통하여 폐수에 의해 발생하는 악취에 대한 가스센서 어레이의 반응 특성 평가를 목적으로 하였다.

제안 방법

채취된 폐수는 폴리에틸렌 통에 넣어 실온에서 보관하였다. 배출원별로 폐수에서 발생하는 악취를 센서 어레이를 활용하여 측정하기 위한 시료의 채취방법에 대해 검토하였다. Fig.

대상 데이터

본 연구의 대상이 된 폐수는 생활하수, 음식물자원화센터, 식품공장, 도금공장에서 배출되는 것으로 처리장으로 유입되기 전에 채취한 것이다. 채취된 폐수는 폴리에틸렌 통에 넣어 실온에서 보관하였다.

이론/모형

5 L/min의 유량으로 시료에 유입시켰다. 이와 같이 준비된 악취시료는 가스센서 어레이 시스템 및 공기희석관능법으로 각각 분석하였다.

성능/효과

본 연구를 통해 얻어진 결론은 다음과 같다. (1) 악취시료의 채취방법 검토를 통해 폐수시료를 포기하면서 시료를 채취한 경우에 상대적으로 높은 센서 신호값(6.7배~20.6배)을 얻었으나, 전기화학식 센서(센서 D)는 이러한 경향이 나타나지 않았다. (2) 각 폐수별 희석에 따른 센서 신호값의 감소율(평균±표준편차)은 희석율 5배(도금폐수는 희석율 2배)를 기준으로 식품공장 폐수(61.
6배)을 얻었으나, 전기화학식 센서(센서 D)는 이러한 경향이 나타나지 않았다. (2) 각 폐수별 희석에 따른 센서 신호값의 감소율(평균±표준편차)은 희석율 5배(도금폐수는 희석율 2배)를 기준으로 식품공장 폐수(61.0±10.3) > 음식물자원화센터 폐수(40.2±18.7) > 도금폐수 (26.6±17.3)의 순으로 감소율이 큰 것으로 나타나 폐수의 종류 및 희석율에 따라 센서별 반응성이 다르게 나타났다. (3) 모든 폐수 및 센서를 대상으로 비교한 공기희석관능법에 의한 희석 배수와 센서 신호값의 상관성은 결정계수가 0.
3)의 순으로 감소율이 큰 것으로 나타나 폐수의 종류 및 희석율에 따라 센서별 반응성이 다르게 나타났다. (3) 모든 폐수 및 센서를 대상으로 비교한 공기희석관능법에 의한 희석 배수와 센서 신호값의 상관성은 결정계수가 0.920~0.997(도금 공장 폐수에 적용한 센서 D의 경우는 제외)로 나타나 전체적으로는 공기희석관능법과 센서측정법이 양호한 상관관계를 나타내고 있음을 알 수 있다.

후속연구

이와 같이 센서를 활용하여 다양한 종류의 폐수에서 발생하는 악취를 평가할 수 있으며, 적절한 센서를 선택하여 적용함으로써 공기희석관능법을 보조하거나 현장에서 신속하게 악취를 평가할 수 있는 수단으로서의 활용 가능성이 있는 것을 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폐수처리과정에서 악취 관리가 어려운 이유는 무엇인가?	따라서, 산업별로 제품의 생산에 따라 발생되는 폐수를 처리하기 위해 폐수처리시설을 단독 또는 공동으로 운영하고 있으며, 이러한 폐수처리시설에서 발생되는 악취는 주변 생활환경과 작업장 근무자들의 작업환경에 큰 영향을 미치고 있다. 폐수처리과정에서는 고농도의 악취가 지속적으로 발생되며, 폐수의 성상에 따라 발생되는 악취물질의 특성이 달라 악취관리에 어려움이 있다[1].
	우리나라 수질오염의 원인은?	우리나라 대부분의 강과 하천 그리고 호수와 저수지는 각종 농업활동에서 사용되는 농약 및 비료, 가정에서 발생되는 생활하수와 산업활동에서 발생되는 폐수 등으로 인하여 수질오염에 시달리고 있다. 따라서, 산업별로 제품의 생산에 따라 발생되는 폐수를 처리하기 위해 폐수처리시설을 단독 또는 공동으로 운영하고 있으며, 이러한 폐수처리시설에서 발생되는 악취는 주변 생활환경과 작업장 근무자들의 작업환경에 큰 영향을 미치고 있다.
	수질오염을 막기위하여 산업체는 어떤 노력을 하고 있는가?	우리나라 대부분의 강과 하천 그리고 호수와 저수지는 각종 농업활동에서 사용되는 농약 및 비료, 가정에서 발생되는 생활하수와 산업활동에서 발생되는 폐수 등으로 인하여 수질오염에 시달리고 있다. 따라서, 산업별로 제품의 생산에 따라 발생되는 폐수를 처리하기 위해 폐수처리시설을 단독 또는 공동으로 운영하고 있으며, 이러한 폐수처리시설에서 발생되는 악취는 주변 생활환경과 작업장 근무자들의 작업환경에 큰 영향을 미치고 있다. 폐수처리과정에서는 고농도의 악취가 지속적으로 발생되며, 폐수의 성상에 따라 발생되는 악취물질의 특성이 달라 악취관리에 어려움이 있다[1].

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