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섬유필터를 사용한 강우유출수의 부유물질 제거 방법의 개발
Removal of Suspended Solids from Stormwater Runoff Using a Fabric Filter System 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.37 no.3, 2015년, pp.165 - 174  

구영민 (충남대학교 환경공학과) ,  김재영 (충남대학교 환경공학과) ,  김병로 (명지대학교 환경에너지공학과) ,  서동일 (충남대학교 환경공학과)

초록
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강우시 표면유출에 의해 지표수에 유입되는 우수에는 토사를 포함한 각종 비점오염 물질이 다량 포함되어 있으며 이는 지표수의 수질관리에 부정적인 영향을 미치고 있다. 유역의 오염물질이 수계에 도달하기 전에 처리하는 것이 바람직하며 따라서 강우유출수를 처리하는 다양한 방법들이 시도되고 있다. 그러나 일반적인 빗물오염 제어시설 및 장치들은 설치 및 유지관리를 위해 많은 노력과 비용을 요구하는 문제점 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 초기우수에 의한 오염을 제어하기 위해 경제적으로 타당하고 설치 및 관리가 용이한 섬유 필터를 이용하여 부유물질을 제거할 수 있는 방법을 개발하였다. 여재는 경제적이면서 내구성이 우수한 폴리에스터계열의 섬유 필터를 사용하였으며, 연구 대상지역 강우유출수의 입도분석 결과에 따라 $20{\mu}m{\sim}94{\mu}m$ 범위에서 다양한 공극의 여재에 대한 성능을 실험을 통해 분석하였다. 수두별 여과성능을 분석하기 위한 실험 장치를 고안 제작하여 필터 공극에 따른 섬유 필터의 TSS 제거 효율을 평가 하였다. 수두가 높을수록 여과속도가 증가하는 것을 확인하였으며 공극별 여과 속도를 측정하여 분석하였다. 섬유 필터의 공극 크기가 작을수록 TSS 제거효율이 증가되었으나, 공극별 TSS 제거 효율은 대체적으로 양호하나 유사한 편으로서 TSS의 대부분의 질량은 입자의 크기가 큰 부분에 치중되어 있는 것이 주요 원인으로 분석된다.

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Non-point source pollution associated with suspended solids in stormwater has been known to often adversely affect surface water ecosystems. Various methods of treating stormwater in the basin area before the stormwater reaches the receiving body of water have been developed. However, these treatmen...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구는 초기우수에 의한 오염현상을 제어하기 위해 사용되는 기존의 시스템에 비해 설치 및 유지관리에 효율적이면서 경제적으로 유리한 섬유필터 시스템을 고안하여 사용 가능성을 분석하기 위해 수행되었다. 대전 관평천의 유역에서 발생하는 강우 유출수를 자동채수장치를 이용하여 시간별로 채취하여 시료에 포함되어 있는 TSS의 유입특성, 입도 분포 등을 조사하고, 이 분포를 바탕으로 하여 모의 유출수를 제조하여 다양한 조건에서 섬유필터의 TSS 제거 효율을 분석하고자 하였다.
  • 본 실험은 섬유 필터의 공극별 그리고 수두별 TSS 저감 효과를 분석하기 위해 진행되었다. Fig.
  • 본 연구는 초기우수에 의한 오염현상을 제어하기 위해 사용되는 기존의 시스템에 비해 설치 및 유지관리에 효율적이면서 경제적으로 유리한 섬유필터 시스템을 고안하여 사용 가능성을 분석하기 위해 수행되었다. 대전 관평천의 유역에서 발생하는 강우 유출수를 자동채수장치를 이용하여 시간별로 채취하여 시료에 포함되어 있는 TSS의 유입특성, 입도 분포 등을 조사하고, 이 분포를 바탕으로 하여 모의 유출수를 제조하여 다양한 조건에서 섬유필터의 TSS 제거 효율을 분석하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 지하, 저류지 또는 수채 안에 설치해서 비점오염원에서 오는 미립자를 제거할 수 있는 섬유필터(fabric filter)를 개발하는데 목적을 두고, 섬유필터의 TSS 제거 효율을 집중적으로 관찰하였다. Jung23)은 공극크기가 100 µm, 200 µm, 500 µm인 세 가지 섬유필터를 폐수내의 유기물질 제거하는 방법으로 연구한 바 있으나, 비점원오염 및 하천 수질 개선에 대한 응용은 진행되고 있지 않고 있다.
  • 본 연구에서는 초기 강우에 집중적으로 발생하는 비점원 오염물질을 제어하기 위한 방법을 개발하는 데 있어서 대상 시료를 강우 유출수 발생 1시간 후의 분포를 바탕으로 제조하여 제거 효율을 분석 실험에 사용하였다. 모의시료는 마른 모래를 채거름 작업을 통해서 입경별로 분류하고 본 연구에서 분석된 TSS 비율에 맞추어 혼합하서 제조하였다.
  • 본 연구에서는 초기 우수에 포함되어 있는 TSS 등 오염물질을 효과적으로 제어하기 위해 경제적이고 효과적인 섬유필터의 사용 가능성을 분석하여 보았다. 실제 설계에 사용할 있도록 공극별 수두별 여과 속도를 측정할 수 있는 실험 장치를 개발하여 제작하고 그에 따른 결과를 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초기 세척효과는 무엇인가? 4) 이와 같은 유출수는 유역표면의 토사와 차량의 바퀴나 브레이크 패드의 마모에 의한 잔재물 또는 고형 폐기물 등을 씻어 내려감으로써 다양한 도시의 오염물질들을 포함하게 된다.5) 초기 세척효과(First Flush Effect)는 우수관 내 퇴적물 및 지표면에 축적된 오염물질의 많은 양이 초기우수에 의해 일시적으로 유입되는 현상을 지칭한다.6) 도시지역에서는 소규모 강우에도 초기세척 현상이 쉽게 발생하는데 이는 불투수성 지표면적의 증가, 강우강도, 선행 건기일수 등의 영향을 받는다.
우리나라 비점오염 관리기술에서 널리 사용되는 모래 또는 여재를 사용한 시스템이 가지는 문제점은? 1) 일반적으로 비점오염 관리기술들은 일정 수준 이상의 면적으로 필요로 하므로 인구가 밀집되어 있는 도시 유역에서는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또한 현재 널리 사용되고 있는 모래 또는 여재를 사용하는 시스템은 강우 유출수에 포함하고 있는 미립자 등에 의해 막히는 현상이 자주 발생하고, 주기적으로 여재 일부 및 전부를 교체하거나 관리해야 함으로써 관리 노력 및 비용이 과다하게 요구되는 어려움이 있다.16)
비점오염물질의 처리방법 중 토양여과기술의 특징은? 비점오염물질의 처리를 위해 제안되는 다양한 방법 중 토양여과기술은 투수성이 양호한 양질사토(Loamy Sand), 자갈, 부식토(Humus Soil) 등의 자연 여재를 이용하고 여과, 흡착 및 미생물 대사 작용에 의해 강우 유출수 내 부유고형물, 총인, 중금속 등에 대해 우수한 제거효과를 보이는 것으로 알려져 있다.17,18) Table 1은 국내․외 우수관리 및 수질관리를 위해 오염원을 저감할 수 있는 각종 여재를 이용 하여 실험한 연구 결과들이다.
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참고문헌 (40)

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