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요약문
SUMMARY
목차
1. 연구개발과제의 개요 20
1-1. 연구개발 목적 20
가. 최종목표 20
1-2. 연구개발의 필요성 20
가. 기존 기포 및 발생장치의 문제점 20
나. 기존 오존 처리 공정의 문제점 20
다. 연구개발 대상 기술의 차별성 21
라. 연구개발의 창의성·혁신성 등 21
1-3. 연구개발 범위 22
2. 국내외 기술개발 현황 23
2-1. 국내 기술 수준 및 시장 현황 23
가. 오존 정수 처리 현황 23
나. 미세기포 기술 23
다. 시장현황 및 경쟁기관 현황 24
라. 지식재산권현황 26
2-2. 국외 오존 공정 기술 수준 및 시장 현황 26
가. 네덜란드 26
나. 미국 26
다. 일본 26
2-3. 국외 오존기포 수처리 기술 26
가. 유럽 26
나. 독일 26
다. 미국 27
2-4. 국외 오존 정수 처리 현황 27
2-5. 미세 기포 기술 29
가. 시장현황 30
나. 경쟁기관현황 30
다. 지식재산권현황 30
3. 연구수행 내용 및 결과 31
3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 31
3-2. 연구개발 결과 및 토의 32
3-2-1. 기포의 특성 측정 방법(크기, 발생량, 전위, 부상속도) 32
3-2-2. 초미세 기포발생장치의 개발 46
3-2-3. 초미세 기포를 이용한 저비용-고효율 오존처리장치의 효과분석 52
3-2-4. 현장 적용 70
3-3. 연구개발 결과 요약 98
가. 초미세 기포 발생장치의 개발 98
나. 기포의 크기 측정 방법 개발 98
다. 기포의 발생량 측정 방법 개발 99
라. 기포의 부상속도 측정 방법 개발 99
마. 기포의 전위측정 방법 개발 99
사. 현장 적용 99
4. 목표달성도 및 관련분야 기여도(환경적 성과 포함) 100
4-1. 목표달성도 100
가. 성과목표 달성도 100
나. 1차년도 주요 연구 목표 달성도 100
다. 2차년도 주요 연구 목표 달성도 101
4-2. 관련분야 기여도 101
가. 측정 방법 개발에 따른 기여 101
나. 나노기포 발생장치 개발에 따른 기여 101
5. 연구결과의 활용계획 등 102
6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 102
7. 연구개발결과의 보안등급 103
8. 국가과학기술종합정보시스템(NTIS)에 등록한 연구시설·장비현황 103
9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 103
가. 주관기관 103
나. 위탁기관 103
10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 104
11. 기타사항 104
12. 참고문헌 105
〈표 2.1.1〉 국내 고도정수처리장 현황 24
〈표 2.1.2〉 기포발생장치의 적용처 25
〈표 2.4.1〉 오존 정수 처리장 현황 28
〈표 3.2.1〉 다양한 압력의 기포에 의한 일정한 부분의 DO농도 35
〈표 3.2.2〉 초음파 조사에 의한 다양한 용수의 변화(28 kHz, 60 W, 5 sec.) 36
〈표 3.2.3〉 Average bubble size and peak point of bubble size in various bubble generator 48
〈표 3.2.4〉 Specification of new bubble generator system: SIF(N) 49
〈표 3.2.5〉 다양한 기포발생장치에 대하여 초음파 및 DO농도에 의한 간접측정 결과 50
〈표 3.2.6〉 호스 직경 및 길이에 따른 sub-micron 기포 발생 여부 51
〈표 3.2.7〉 실험을 위한 기포발생장치의 조건 변화 55
〈표 3.2.8〉 초미세 기포발생장치의 관 길이 및 반경에 따른 기포크기 56
〈표 3.2.9〉 접촉 방식 비교 58
〈표 3.2.10〉 시스템 소비 전력 및 전력비용 68
〈표 3.2.11〉 순현가법 적용 시나리오 69
〈표 3.2.12〉 케이스에 따른 NPV 70
〈표 3.2.13〉 서울대학교 39동 빗물-중수시스템 개요 73
〈표 3.2.14〉 제거대상물질별 적용 가능한 중수도 처리시스템 76
〈표 3.2.15〉 유기물 제거 기술표 77
〈표 3.2.16〉 중수처리공법 선정 기준 78
〈표 3.2.17〉 1일 기구별 급수산출량 79
〈표 3.2.18〉 중수도 시설 장비 리스트 80
〈표 3.2.19〉 다양환 환경에서의 기포성질 97
〈그림 1.2.1〉 기존 오존 처리 시설의 문제점 21
〈그림 3.1.1〉 기포 크기제어 기술 & 발생량 조절 31
〈그림 3.1.2〉 저비용-고효율 오존 처리 시스템의 개발 32
〈그림 3.2.1〉 Schematic of image analysis system 32
〈그림 3.2.2〉 Bubble size distribution... 32
〈그림 3.2.3〉 Recognition of object (counting area) 33
〈그림 3.2.4〉 Examples of computational image recognition; Color recognition (left) &... 33
〈그림 3.2.5〉 Schematic of particle... 34
〈그림 3.2.6〉 Average bubble sizes depending... 34
〈그림 3.2.7〉 DO농도측정 개요도 35
〈그림 3.2.8〉 다양한 압력기포에 의한 DO 농도의 변화 35
〈그림 3.2.9〉 The principle of dynamic light scattering 37
〈그림 3.2.10〉 The principle of atomic Force Microscope 37
〈그림 3.2.11〉 기포발생량 측정개요도(BVC) 38
〈그림 3.2.12〉 압력 변화에 따른 기포발생량 39
〈그림 3.2.13〉 experimental set-up (a) and... 41
〈그림 3.2.14〉 Zeta potential of bubbles in NaCI (A), KCI (B), MgCl₂ (C), CaCl₂ (D) and AlCl₃... 42
〈그림 3.2.15〉 Schematic diagram of equipment set up 44
〈그림 3.2.16〉 sub-micron 기포의 부상 속도 관측 예시 45
〈그림 3.2.17〉 서울대학교 연구용역 보고서 요약문 46
〈그림 3.2.18〉 개발된 새로운 형식의 초미세기포 발생장치: Super speed impeller flotation (SIF) 47
〈그림 3.2.19〉 Mixing chamber design의 변화: 격벽개수 47
〈그림 3.2.20〉 다양한 기포발생장치의 bubble size distribution; PCMS 48
〈그림 3.2.21〉 Mixing chamber desing의 변화: 격벽두께 49
〈그림 3.2.22〉 다양한 기포발생장치에 의한 DO 농도의 변화 50
〈그림 3.2.23〉 Sub-micron 기포 발생장치 개요도 51
〈그림 3.2.24〉 기포의 크기에 따른 물질 전달량 (단일 기포) 53
〈그림 3.2.25〉 기포의 크기에 따른 물질 전달량 (공기량 일정) 54
〈그림 3.2.26〉 Schematic of semi-batch system for mass transfer improvement experiment 54
〈그림 3.2.27〉 Measurement methods 55
〈그림 3.2.28〉 Effect of Pipe length on (kla) and (ε) 56
〈그림 3.2.29〉 Effect of Pipe diameter on (kla) and (ε) 57
〈그림 3.2.30〉 Schematic of Semi-Batch system for mass transfer improvement experiment 57
〈그림 3.2.31〉 Concentration Vs time of O₃ in DI water 58
〈그림 3.2.32〉 마이크로 버블의 부상속도 측정 59
〈그림 3.2.33〉 나노버블의 잔류시간 및 DO농도 측정 59
〈그림 3.2.34〉 온도에 따른 오존의 감소 패턴 60
〈그림 3.2.35〉 국내 다양한 정수장에서 오존의 감소 패턴(20℃) 61
〈그림 3.2.36〉 정수장별 오존 주입 농도별 감소패턴과 2-MIB 제거율(20℃) 62
〈그림 3.2.37〉 오존 / 과산화수소 고도산화공정에 따른 맛냄새 물질 감소... 63
〈그림 3.2.38〉 OH radical scavenger 유무에 따른 2-MIB 제거... 64
〈그림 3.2.39〉 오존/과산화수소 고도산화공정에 따른 맛냄새 물질 감소(전북 S 정수장, DOC 1.74... 64
〈그림 3.2.40〉 AOP공정에 따른 효율 비교 65
〈그림 3.2.41〉 중수도 시설의 유입 오염물 처리공정 71
〈그림 3.2.42〉 빗물-중수 시스템 개념도 72
〈그림 3.2.43〉 빗물-중수 시스템 계통도(서울대학교 39동) 73
〈그림 3.2.44〉 서울대학교 39동 A, B, C, D동 집수면 74
〈그림 3.2.45〉 빗물저류조 단면도 74
〈그림 3.2.46〉 오존주입 시 pH에 따른 용존 오존 81
〈그림 3.2.47〉 오존주입 시 기포 크기에 따른 용존 오존 83
〈그림 3.2.48〉 오존주입 시 pH에 따른 COD 제거 효율 85
〈그림 3.2.49〉 오존주입 시 기포 크기에 따른 COD 제거 효율 87
〈그림 3.2.50〉 오존주입 시 pH에 따른 색도 제거 효율 89
〈그림 3.2.51〉 오존주입 시 기포 크기에 따른 색도 제거 효율 91
〈그림 3.2.52〉 공기기포 크기에 따른 공기와 오존 간의 산화 효율 비교 92
〈그림 3.2.53〉 정수장 공정, 나노기포 공정 및 마이크로기포 공정의 효율 비교 93
〈그림 3.2.54〉 NDMA 처리효율 실험 94
〈그림 3.2.55〉 1,4다이옥산 처리효율 실험 95
〈그림 3.2.56〉 Geosmin, 2-MIB처리 효율 실험 96
〈그림 3.2.57〉 Schematic illustration of disinfection process 97
〈그림 3.2.58〉 기포 크기 및 주입 기체에 따른 처리효율 98
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