농업환경에서 발생하는 미세플라스틱 필름의 Cd, Pb 흡착 특성

주원정(Won Jung Ju),안진성(Jinsung An),조은혜(Eun Hea Jho) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.1

목적: 플라스틱은 편리성, 단열성으로 일상 및 여러 가지 산업분야에서 다양하게 활용되고 있고, 플라스틱의 사용량은 계속 증가하는 추세이다. 농업환경에서는 비닐하우스, 멀칭비닐 등의 형태로 플라스틱이 사용되고 있다. 사용 후 환경으로 유입된 플라스틱은 물리적, 화학적, 생물학적 작용으로 작은 단위로 분해된다. 이 중 입자 사이즈가 5 mm 이하인 플라스틱을 미세플라스틱이라 정의한다. 토양 중에 잔류하는 미세플라스틱은 표면적이 넓기 때문에 중금속을 포함한 다양한 오염물질을 흡착시켜 농경지 생태계에 영향을 줄 개연성이 있다. 본 연구에서는 농업환경에서 빈번하게 발생하는 미세플라스틱 필름의 납(Pb)과 카드뮴(Cd)의 흡착특성을 평가하고자 한다. 방법: 본 연구에서는 농업환경에서 빈번하게 발생하는 미세플라스틱 필름의 Pb와 Cd 흡착특성을 평가하고자 한다. PVC (polyvinyl chloride) 필름 한 가지와 PE (polyethylene) 필름 두 가지를 5 mm × 5 mm 이하로 잘라 미세플라스틱을 준비한 후, Pb 용액 또는 Cd 용액에 넣어 72시간 동안 흡착 실험을 수행하였다. 흡착실험결과를 Langmuir, Freundlich, Temkin 등온 흡착 모델에 적용하였다. 결과 및 토의 : 등온 흡착 실험 결과를 Langmuir, Freundlich, Temkin 모델을 이용해 도식화한 결과, 전반적으로 Langmuir 및 Freundlich 모델에 잘 맞는 경향(R² > 0.9)을 보였고, Temkin 모델은 상대적으로 잘 맞지 않는 경향을 보였다. 플라스틱 종류와 관계 없이, Pb에 대한 흡착친화도를 나타내는 Langmuir 상수(KL)의 값과 최대흡착에너지를 의미하는 Temkin 상수(AT)의 값이 Cd에 대한 값보다 더 높게 나왔고, 흡착강도와 관련 있는 Freundlich 상수(nF) 는 Pb > Cd > 1의 경향을 나타내었다. 이는 Cd보다 Pb의 PVC와 PE에 대한 흡착친화도가 크다는 것을 의미한다. 결론: 본 연구는 토양 중 잔류하는 미세플라스틱 필름이 Cd와 Pb 같은 중금속을 흡착하고, 따라서 토양환경 중 중금속의 거동에 유의한 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 또한 폐플라스틱의 환경 문제가 사회적 이슈로 대두되고 있는 요즘, 다양한 폐플라스틱으로부터 발생할 수 있는 미세플라스틱의 지중환경 중 관리의 필요성에 대한 합리적 근거를 제공하고, 따라서 토양 환경 내 미세플라스틱에 대한 추가 연구가 이루어질 필요가 있다. Objectives : Plastics are widely used in daily life and in various industrial fields due to their convenience and thermal insulation, and the use of plastics is continuing to increase. In agricultural environments, plastics are largely used for vinyl houses and mulching vinyl. Used plastics are degraded into small fragments through physical, chemical, and biological processes. Among these, plastics with a particle size of 5 mm or less are defined as microplastics. Since microplastics have a relatively large surface area, various pollutants including heavy metals can potentially be adsorbed and affect the agricultural ecosystem. The purpose of this study is to evaluate the Pb and Cd adsorption characteristics on microplastic films frequently generated in agricultural environments. Methods : The Pb and Cd adsorption characteristics on microplastic films were studied with 3 different plastic films. Microplastic samples were prepared by cutting PVC (polyvinyl chloride) and PE (polyethylene) films to have the sizes of < 5 mm × 5 mm. The prepared microplastic samples were placed in Pb or Cd solutions having a range of concentrations and shaken for 72 h for sorption tests. The experimental results were fitted to the Langmuir, Freundlich, and Temkin isothermal adsorption models. Results and Discussion : The isothermal adsorption test results obtained fitted well to the Langmuir and Freundlich models (R² > 0.9), but not the Temkin model. Regardless of the plastic type, the values of Langmuir constant (KL) and Temkin constant (AT) for Pb were larger than those for Cd, and the Freundlich constant (nF) showed a tendency of Pb > Cd > 1, indicating the greater Pb sorption strength or affinity than Cd on PVC and PE. Conclusions : This study shows that the microplastics in soil adsorb heavy metals like Cd and Pb affecting the heavy metal fate in the soil environment. With an increasing attention on the environmental problems due to plastic wastes, this study provides the basis for the need of management of soil environment. Therefore, further research on microplastics in soil environment is required.

환경 친화적 철도노선대 선정을 위한 주요환경 영향인자에 관한 연구

김동기(Dong Ki Kim) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.2

철도는 다른 육상교통수단보다 환경 친화적이며 에너지 효율성이 높은 교통수단이다. 철도노선 선정과정에서 예비타당성수행은 에너지 효율성과 환경에 관한 문제들이 일반적으로 고려되고 있지 않다. 철도노선 선정은 지형적인 특성 그리고 시설물의 관리와 운영을 중심으로 선정되고 있다. 철도노선선정에 영향을 미치는 환경관련 문제에 대해서 본 연구는 집중적으로 검토 분석하였다. 본 연구는 철도 및 환경전문가 그리고 철도 노선선정에 관련된 전문가 의견을 검토 분석하여 환경에 영향을 미치는 주요 인자를 추출하였다. 철도노선 선정과정에서 환경에 미치는 영향을 알 수 있는 환경영향평가 항목을 선정하였다. 환경 친화적인 철도노선 대 선정을 위하여 환경영향평가 항목 6개 분야 20개로부터 7개의 환경항목(지형·지질, 동식물상, 자연환경자산, 대기질, 수질, 소음·진동, 문화재·경관)을 추출하였다. 철도노선을 선정하기 위해서는, 여러 대안이 비교되어야 하고 각 대안의 평가는 이 7개 환경항목을 기준으로 하여 실행되어야 한다. 최적의 철도노선선정은 7개의 환경항목을 고려하는 포괄적인 평가에 의해 선정되어야 한다. 이와 같이 주요 환경항목인자에 의한 평가는 철도건설 투자를 활성화 하는데 이바지 할 것이다. The energy efficiency and environment-friendly aspect of the railway system would be superior to other on-land transportation systems. In a preliminary feasibility study stage and selection of optimal railway corridor, the energy efficiency and problems related to environment are usually not considered. For the selection of optimal railway corridor, geographical features and facility of management are generally considered. Environment effect factors for the selection of environment-friendly railway corridor are focused and studied in this paper. In this study, various analysis of opinion of specialists (railway, environment, transport, urban planning, survey) and the guideline for construction of environment-friendly railway were accomplished. From these results of various analysis, 7 major categories (topography/geology, flora and fauna, Nature Property, air quality, water quality, noise/vibration, visual impact/cultural assets) were extracted. To select environment friendly railway corridors, many alternatives should be compared optimal corridor must be selected by a comprehensive assessment considering these 7 categories. The investment for railway systems can be encouraged by the considering of main environmental effect factor evaluated with the modified environmental weight factors for environment-friendly railway construction.

전과정평가(LCA)에 의한 토양오염 정화공정의 환경영향분석 및 CO₂ 배출량 산정

정승우(Seung Woo Jeong),서상원(Sang Won Suh) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.4

``오염토양 복원작업 품셈자료 산출근거 마련을 위한 연구``에 제시된 토양증기추출법(soil vapor extraction: SVE)과 바이오파일(biopile) 시스템 구성을 바탕으로 두 오염토양 정화공정이 토양 1,000 m3내 총탄화수소를 95% 제거하는 전과정을 전과정평가기법을 통해 평가하였다. 전과정영향평가 결과 SVE가 9개 환경영향범주에서 모두 바이오파일에 비해 높은 환경영향수치를 나타내었다. SVE와 바이오파일, 두 정화방법 공히 토양경로 인체독성(Human toxicity-soil), 수생태독성(Ecotoxicity-water), 지표수경로 인체독성(Human toxicity-surface water), 대기경로 인체독성(Human toxicity-air) 등 4가지 범주에서 상대적으로 높은 환경영향값을 보였다. SVE방법이 가장 큰 영향을 미치는 환경범주는 인체독성(토양)이었으며 바이오파일이 가장 큰 영향을 미치는 환경범주는 수생태독성이었다. SVE방법의 세부 공정별 환경영향을 분석한 결과 운영단계에서 전체 환경영향의 60%를 초래하였고 활성탄교체단계가 36%를 초래하는 등 두 개 단계가 전체 환경영향의 96%를 차지하였다. 가장 큰 영향을 미치는 투입물은 운영 중 사용된 전기였다. 바이오파일 세부 공정별 환경영향 분석결과에서도 운영단계가 전체영향의 55.7%를 차지하였고 활성탄교체단계가 12.4%를 차지하였다. 바이오파일에서도 역시 전기사용에 따른 환경영향이 가장 크게 나타났다. SVE 와 바이오파일, 두 공정 모두 운영단계에서 소비되는 전기에 의한 환경영향이 가장 크므로 오염토양 정화시스템운영 중 전기소비를 최소화 할 수 있는 운영방안이 필요하다. 오염토양 정화는 비교적 장기간 많은 에너지와 물질이 투입된다. 최근 이산화탄소발생량 감축과 녹색성장에 대한 사회적 요구에 따라 오염토양정화공정에 대한 체계적인 분석과 연구가 필요한 것으로 예상된다. 특히 운영 중 전기소비량은 전과정영향평가 및 탄소배출량 결과에 큰 영향을 미치므로 앞으로 보다 신뢰성 높은 전과정평가를 위해서 전기사용량에 대한 데이터 수집 및 확보가 가장 필요한 것으로 판단된다. The environmental impacts of 95% remediation of a total petroleum hydrocarbon-contaminated soil were evaluated using life cycle assessment (LCA). LCA of two remediation systems, soil vapor extraction (SVE) and biopile, were conducted by using imput materials and energy listed in a remedial system standardization report. Life cycle impact assessment (LCIA) results showed that the environmental impacts of SVE were all higher than those of biopile. Prominent four environmental impacts, human toxicity via soil, aquatic ecotoxicity, human toxicity via surface water and human toxicity via air, were apparently found from the LCIA results of the both remedial systems. Human toxicity via soil was the prominent impact of SVE, while aquatic ecotoxicity was the prominent impact of biopile. This study also showed that the operation stage and the activated carbon replacement stage contributed 60% and 36% of the environmental impacts of SVE system, respectively. The major input affecting the environmental impact of SVE was electricity. The operation stage of biopile resulted in the highest contribution to the entire environmental impact. The key input affecting the environmental impact of biopile was also electricity. This study suggested that electricity reduction strategies would be tried in the contaminated-soil remediation sites for archieving less environmental impacts. Remediation of contaminated soil normally takes long time and thus requires a great deal of material and energy. More extensive life cycle researches on remedial systems are required to meet recent national challenges toward carbon dioxide reduction and green growth. Furthermore, systematic information on electricity use of remedial systems should be collected for the reliable assessment of environmental impacts and carbon dioxide emissions during soil remediation.

텍스트 마이닝을 통한 국내 미세플라스틱에 대한 비정형 데이터의 정보화

정우성,김정진,정한석 대한환경공학회 2023 대한환경공학회지 Vol.45 No.1

Objectives: In this study, we seek to provide a thorough insight into how people perceive them and uncover issues and hidden trends about the significant microplastic pollution problems by analyzing unstructured data on microplastics. Methods: Environmental news articles related to microplastics were collected. Text mining techniques including data pre-processing, word cloud, TF-IDF weight-based trend analysis, and topic modeling were used to analyze the amount of textual data. Results and Discussion: The public's interest in microplastics is consistently growing, according to an analysis of all environmental news and the keyword ‘microplastic’ from 2014 to 2021 conducted via BIGKinds. The keyword 'trash' was the overwhelmingly enormous weight among words. The top 5 keywords connected to microplastics did not fade away and continued appearing even though the socially noticeable keywords during the study period varied yearly. This indicates that the primary issue with microplastics related to keywords has not yet been solved. Our study has a limitation of subject diversity because we only focused on microplastic news. The results indicated that all processes from plastic pollution emergence to treatment, such as microplastic pollution sources, microplastic detection, and prevention methods against microplastics. Conclusions: Text mining analysis was performed on microplastics in environmental news. This study is meaningful in that it presents a new methodology for environmental and social problem analysis, and can be used as basic data for environmental policy establishment and problem-solving using unstructured big data. 목적: 미세플라스틱에 대한 비정형 데이터 분석을 통해 미세플라스틱 오염 문제에 대한 쟁점과 숨겨진 경향을 정보화함으로써 미세플라스틱에 대한 보다 입체적 이해를 돕고자 한다. 방법: 미세플라스틱에 대한 비정형 텍스트 데이터인 뉴스 기사를 수집하고, 데이터 전처리, 워드 클라우드, TF-IDF 가중치 기반 트렌드 분석 및 토픽모델링 등의 텍스트 마이닝 기법을 이용한다. 결과 및 토의: 빅카인즈를 통해 2014-2021년 간의 환경 전체 뉴스와 미세플라스틱 키워드 분석 결과 미세플라스틱에 관한 대중들의 관심이 지속적으로 상승하고 있는 것으로 나타났다. 단어들 중 압도적으로 큰 가중치를 나타낸 키워드는 ‘쓰레기’였다. 연구 기간 동안 사회적으로 주목하는 키워드는 매년 변화해 왔음에도 불구하고 미세플라스틱과 관련된 상위 5개의 키워드는 사라지지 않고 꾸준히 출현했다. 이는 키워드와 관련된 미세플라스틱에 대한 주요 문제점을 해소하지 못했음을 의미한다. 검색어를 ‘미세플라스틱’으로 한정하여 주제의 다양성에는 한계가 있으나, 미세플라스틱 오염원, 미세플라스틱 검출, 미세플라스틱에 대한 대책 등 플라스틱 오염 발생부터 처리까지의 일련의 과정들을 모두 다루고 있음을 확인했다. 결론: 환경뉴스에서 미세플라스틱 대한 텍스트 마이닝 분석을 수행하였다. 본 연구를 통해 환경사회적 문제에 대해 전통적인 환경분석 방법과는 다른 접근법이 사용 가능함을 보였다. 이는 향후 환경분야 관련 연구에 새로운 방법론을 제시했다는 점에서 의의가 있다.

4차산업혁명 기술의 환경분야 적용 및 전망 - 환경정책기반공공기술개발사업 과제를 중심으로 -

김규현(Gyuhyun Kim),한인섭(Ihnsup Han) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회지 Vol.44 No.11

목적 : 최근 국내외 전 분야에서 4차산업혁명에 대한 논의가 활발히 진행되고 있으며 환경분야에서도 관련된 연구개발이 폭넓게 진행되고 있다. 4차 산업혁명의 핵심은 초연결, 초지능 및 융복합이다. 주요기술은 인공지능(Artificial Intelligence), 사물인터넷(Internet of Things), 차세대 통신기술(Fifth Generation communication technology), 로봇, 블록체인, 드론, 3D(Three Dimension) 프린터, 빅데이터, 무인 운송수단, 바이오 공학, 신소재, 공유경제, VR/AR (Virtual Reality/Augmented Reality) 등이 있다. 4차산업혁명 기술의 환경적용 사례를 통해 발전방안을 모색하고자 한다. 방법 : 2011년에서 2020년까지 추진된 환경정책기반공공기술개발사업 과제를 중심으로 4차산업혁명기술이 적용된 사례를 분석하고 향후 전망을 도출하였다. 결과 및 토의 : 4차산업기술은 침수를 대비하게 위해 인공신경망을 이용한 유량예측시스템, 증강현실을 이용한 상하수관로 정보 제공, 드론을 이용한 환경감시 및 식생입체 구조 판별, 인공지능을 이용한 동물 울음소리 기반 개체식별 기술 등 다양한 분야에 적용되었다. 앞으로 환경분야의 설계, 운영, 유지관리, 조사, 감시, 서비스 제공 등 다양한 분야에서 4차산업혁명 기술이 적용되어 작업환경 개선, 서비스 품질 향상, 운영 효율화 등이 예상된다. 결론 : 스마트 환경기술 전환에 따라 산업 고도화 및 고부가가치 창출이 가능할 것으로 예상되며 이를 위해 정책적 지원과 기술 개발이 지속적으로 추진되어야 한다. Objectives : Recently, the Fourth Industrial Revolution has been actively discussed in all fields around the world. And the related R&D(Research and Development) has been widely conducted in the environmental field. The core of the Fourth Industrial Revolution is hyperconnectivity, superintelligence, and convergence. Major technologies related with it are AI(Artificial Intelligence), IoT(Internet of Things), 5G(Fifth Generation communication technology), robots, blockchain, drones, 3D(Three Dimension) printers, big data, unmanned transportation, biotechnology, new materials, sharing economy, and VR/AR(Virtual Reality/Augmented Reality), etc. It is intended to seek development plans through the examples of the 4th industrial revolution technology’s environmental application. Methods : In concentration of the public technology development project, based on environmental policy, conducted from 2011 to 2020, some cases of the 4th industrial revolution technology’s environmental application have been analyzed and the future prospects have been derived. Results and Discussion : The 4th Industrial Revolution technology has been applied in various fields such as design, operation, maintenance, investigation, monitoring, and service provision in the environmental field. Therefore, in the future, it is expected that there will be working environment improvement, the progress of service quality and operational efficiency. Conclusion : With the transition to smart environmental technology, it is expected that it will be possible to advance the industry and create high value-added things. To do so, government policy support and technology development should be continuously executed.

국제금융기구 및 국내 ODA를 활용한 환경산업의 해외환경시장 진출 방안

김홍석 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.10

목적 : 국내 전통적인 환경인프라 시설에 대한 국내건설 및 제조시장이 더 이상의 성장 한계점에 이름에 따라, 그동안 우리 환경기업들이 국내에서 쌓은 기술과 경험을 바탕으로 해외환경프로젝트 발굴을 통한 새로운 해외환경시장 개척이 필요한 시점이다. 그동안 우리 환경기업은 개발도상국중심의 해외환경프로젝트 발굴 및 제품설비의판로 개척을 위해 많은 노력을 하였으나, 해외사업 추진경험 부족 및 역량있는 인력 확보 등의 어려움으로 많은시행착오를 겪어 왔다. 이러한 많은 어려움 속에서 사업준비 및 사업화가 순조롭게 진행되다가도 마지막에는 사업추진을 위한 재원확보가 어려워 중간에 사업을 포기하는 경우가 많았다. 이러한 재원부분을 보완하기 위해 다양한 재원을 가지고 개발도상국에 지원하고 있는 다자개발은행(Multilateral Development Bank; MDB) 등 국제금융기구 및 국내 공적개발원조(Official Development Assistance; ODA)를 활용한 해외 환경시장 개척방안을 제시함으로써 해외환경프로젝트의 성공가능성을 높이는데 일조하고자 한다. 마지막으로 해외프로젝트들의 발주유형이정부 중심의 발주형사업에서 사업자가 투자・운영하는 투자개발형사업으로 변화하고 있어 이들 사업 유형을 파악하고 적용방안을 모색하고자 한다. 방법 : 본 연구에서 국내 환경시장 현황 파악을 위해 통계청의 환경산업분류 매체별 통계자료를 활용하여 국내환경시장 규모, 과거 성장추세, 매출액 등을 파악하였다. 그리고 MDB 등 국제금융과 관련된 자료는 MDB 기관중국내 환경기업들의 활용 가능성이 높은 월드뱅크(World Bank; WB), 아시아개발은행(Asia Development Bank; ADB), 미주개발은행(Inter-American Development Bank; IDB) 등 MDB에서 발간하는 문헌자료 및 미국의 EBI (Environmental Business International; EBI) 보고서와 국내에서는 우리정부의 제2차 국제개발협력 기본계획 검토와함께 한국수출입은행 및 코이카에서 지원하는 공적자금 지원 프로그램을 최대한 활용하여 보고서의 객관성을 확보하였고, 마지막으로 그간 해외환경프로젝트발굴을 위해 해외 현지 출장 경험, 프로젝트 개발자 면담 및 현지조사 등을 바탕으로 하여 자료를 정리하고 우리 국내기업들의 공적자금 활용 및 MDB를 활용한 해외환경시장 진출을 위한 방향을 제시하였다. 결과 및 토의 : 우리정부의 환경산업 육성지원 정책으로 안정적인 성장세와 함께 ’17년 상수도 보급율 99.1%, 하수도 보급률 93%를 달성하는 등 대형 환경인프라는 이미 포화상태이기 때문에 해외진출을 통한 신규 일자리를 창출하고 새로운 환경시장 개척이 필요한 시점이다. 우리기업들은 국내환경시설에 대한 설계, 시공 및 운영을 통하여 쌓은 노하우와 기술이 선진국 못지않게 뛰어남에도 불구하고 해외환경시장에서는 큰 활약을 하지 못하고 있다. 하지만 선진국들은 정부의 개발금융을 기업들이 최대한 활용할 수 있도록 지원하고 일부 부족한 재원은 다자개발은행의 기금을 활용하는 다양한 금융기법을 활용하여 사업의 성공 가능성을 높이고 있다. 또한, 선진국들은단순 도급형 사업보다는 장기적이고 안정적인 수익을 확보할 수 있는 투자개발형 사업 발굴을 통해 차별화된 신규 사업발굴을 주도하고 있다. 개발도상국들은 공공인프라건설을 위해 많은 재원확보가 필요하고 자체 정부의 예산반영이 어려운 상황에서 기술과 재원을 가지고 있는 해외투자자를 유치하여 사업을 추진할 ...

전과정평가를 이용한 석유화학 폐수처리슬러지의 매립처리에 대한 환경영향평가

김형우(Hyeong-Woo Kim),박흥석(Hung-Suck Park) 대한환경공학회 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.11

본 연구는 전과정평가 기법으로 석유화학업체에서 발생하는 폐수처리슬러지의 매립처리에 대한 잠재적인 환경영향을 평가하고 매립가스 활용에 의한 환경영향의 저감을 평가하였다. 본 연구의 기능단위는 ‘폐수처리슬러지 1 ton의 매립’이며, 시스템경계는 폐수처리슬러지가 매립장으로 투입․처리되는 과정을 포함하며 외부에너지 생산 및 이용까지 확장하였다. 환경영향은 매립공정 및 침출수처리공정에서 높게 나타났으며, 지구온난화 및 광화학적산화물생성은 매립공정에서, 자원고갈, 산성화, 부영양화, 오존층파괴는 침출수처리공정에서 높게 나타났다. 영향범주별 주요원인물질은 Crude oil(자원고갈), NOx(산성화, 부영양화), CH₄(지구온난화, 광화학적산화물생성), Cl₂(오존층파괴) 이었다. 자원고갈, 산성화, 부영양화는 침출수처리과정 중 사용되는 전기의 생산에 의한 부하가 주원인으로 나타났으며, 지구온난화, 광화학적산화물생성은 포집되지 않는 매립가스에 포함된 메탄이 주원인이었다. 이에 매립가스에 의한 전기 생산, 공정개선 등으로 전기사용량을 저감하거나 메탄가스 회수율 향상, Flaring system, 매립가스의 연료대체 등으로 메탄배출량을 저감하는 것이 환경영향을 저감하는 방안이 될 수 있다. 한편, 영향범주별 환경영향은 지구온난화-자원고갈-광화학적산화물생성 순으로 나타나 지구온난화가 약 90% 이상의 절대적 환경영향을 미치는 것으로 나타났다. 이에 환경영향을 줄이는데 메탄의 배출량을 저감하는 것이 전기사용량을 저감하는 것보다 우선순위가 높은 것으로 나타났다. 매립가스의 연료대체에 의한 회피효과를 검토한 결과, B-C유 또는 LNG를 대체할 경우 각각 32.7%, 12.0%의 환경영향을 저감할 수 있는 것으로 나타났다. This study evaluated the environmental impacts for landfill treatment of the wastewater treatment sludge (WTS) from petrochemical firms by life cycle assessment (LCA) and reviewed the impact reduction by landfill gas (LFG) utilization. The functional unit was ‘landfill of 1 ton of WTS’, and the system boundary included the process of input and treatment for WTS in landfill site. The impacts were high at landfill process (LP) and leachate treatment process (LTP). Global warming (GWP) and photochemical oxidants creation (POCP) were high at LP, while abiotic depletion (ADP), acidification (AP), eutrophication (EP), ozone depletion (ODP) were high at LTP. The major substances of various impact categories were crude oil (ADP), NOx (AP, EP), CH₄4 (GWP, POCP), Cl₂ (ODP), respectively. The major factor of ADP, AP, EP was attributed from the generation of electricity used in LTP, and the methane within uncollected LFG was main factor of GWP and POCP. Therefore, electricity consumption reduction is identified to be an impact improvement option, and the flaring system installation or enhanced LFG recovery could be an alternative to reduce impacts. Among the various categories, GWP accounted the highest impact (≥ 90%) followed by ADP, POCP. In the avoidance impact resulted from the utilization of LFG, to substitute B-C oil or LNG showed the impact reduction of 32.7% and 12.0%, respectively.

시멘트 제조공정의 환경적 취약 투입물/환경오염물 파악 및 최적종말처리 공정 선정

이주영(Joo-Young Lee),김윤하(Yoon-Ha Kim),이건모(Kun-Mo Lee) 대한환경공학회 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.8

기준공정과 개선대상공정 간의 투입물(Input, Material and energy), 배출물(Output, Product, Co-product), 환경오염물 (Environmental emission) 데이터를 수집하고 공정 성과를 분석하였다. 이를 통해 환경적으로 주요한 투입물과 환경오염물을 파악하였다. 제조공정의 투입물과 환경오염물 간의 상관관계 분석을 통해 각 환경오염물에 대한 기여도가 큰 투입물을 파악하였다. 주요 환경오염물 처리 시, 경제적 최적화를 통한 종말처리공정 조합을 선형 프로그래밍 기법을 사용하여 규명하였다. 사례 연구로는 동일한 형태의 시멘트를 생산하는 EU와 국내 시멘트 제조공정을 선정하였다. 국내 시멘트 제조공정에서는 석탄이 주요 투입물로, 먼지, SOx가 주요 환경오염물로 파악되었다. 제조공정의 투입물과 환경오염물 간의 다중회귀분석결과 석탄〉원자재〉석고 순으로 CO₂발생량에 기여도가 큰 것으로 나타났다. SOx발생량의 경우 석탄의 기여도가 가장 컸으며, Dust 발생량의 경우 석고〉원자재 순으로 기여도가 큰 것으로 나타났다. Dust 종말처리공정 최적화에서 전기집진기술 100%, 섬유필터기술 2.4% 조합이 최적이었다. SOx종말처리공정 최적화에서는 건식첨가공정기술 100% 습식세정기술 25.88% 조합이 최적이었다. 이 연구의 특징은 제조공정에서 문제가 되는 주요 투입물과 환경오염물을 파악하는 방법을 제시하였다는 점이다. 또한, 기술적·경제적으로 최적의 조합인 종말처리공정 선정 방법을 제시하였다는 점이다. Process input data including material and energy, process output data including product, co-product and its environmental emissions of the reference and target processes were collected and analyzed to evaluate the process performance. Environmentally problematic input/environmental emissions of the manufacturing processes were identified using these data. Significant process inputs contributing to each of the environmental emissions were identified using multiple regression analysis between the process inputs and environmental emissions. Optimum combination of the end-of-pipe technologies for treating the environmental emissions considering economic aspects was made using the linear programming technique. The cement manufacturing processes in Korea and the EU producing same type of cement were chosen for the case study. Environmentally problematic input/environmental emissions of the domestic cement manufacturing processes include coal, dust, and SOx. Multiple regression analysis among the process inputs and environmental emissions revealed that CO₂ emission was influenced most by coal, followed by the input raw materials and gypsum. SOx emission was influenced by coal, and dust emission by gypsum followed by raw material. Optimization of the end-of-pipe technologies treating dust showed that a combination of 100% of the electro precipitator and 2.4% of the fiber filter gives the lowest cost. The SOx case showed that a combination of 100% of the dry addition process and 25.88% of the wet scrubber gives the lowest cost. Salient feature of this research is that it proposed a method for identifying environmentally problematic input/environmental emissions of the manufacturing processes, in particular, cement manufacturing process. Another feature is that it showed a method for selecting the optimum combination of the end-of-pipe treatment technologies.

통합환경관리를 위한 대기 배출영향분석 방법의 적용성 평가 연구

서지혜,간종범,황현정,이선경,박현수,김영란 대한환경공학회 2022 대한환경공학회지 Vol.44 No.3

목적:통합환경관리제도를 운영하고 있는 국외의 사례분석과 국내 통합환경관리제도의 허가배출기준 설정방법 타당성 검토 등을 통해 향후 통합환경관리제도에서 적용가능한 허가배출기준 설정방법의 개선방안을 제안하고자 한다. 방법:미국과 독일, 영국의 오염물질 허가배출기준 설정 방법을 비교하였으며, 국내 통합허가 대상 업종 중 대표성을 가지는 사업장 8곳의 질소산화물(NOx) 배출자료를 적용하여 국내 통합환경관리제도의 허가배출기준 설정방법에 대한 타당성 검토를 진행하였다. 또한, 국내 통합허가 사례에서 도출된 문제점을 분석하고 이에 대한 해결방안을 제시하였다. 결과 및 토의:국내·외의 통합환경관리제도에서 오염물질 허가배출기준은 국가 특성을 반영하여 설정된다. 허가배출기준 설정방법의 타당성 검토를 진행한 결과, 국내 통합환경관리제도의 평가기준이 아닌 국외 평가기준을 참고하여 설정한 기준을 적용하였을 때, 배출영향분석을 통해 허가배출기준을 설정하여야 하는 배출구의 수가 증가하는 경향을 보여 국내 제도의 허가배출기준 설정방법이 과도하게 강화되어 산정된 것은 아니며, 사업장의 통합허가 사례를 통해 배출영향분석에서 사용하는 표준모델링(AERMOD)은 지형자료 및 배출구 정보가 오염도 산정에 큰 영향을 미친다는 점을 확인하였다. 결론:국내 통합환경관리제도의 개선을 위해서는 배출영향분석 모델링(AERMOD)에 유효 굴뚝 높이를 반영하는 방법, 현재 통합환경관리제도에서 고려하지 못하고 있는 초미세먼지(PM-2.5)나 오존(O3) 등에 관한 평가를 미국의 평가방법이나 국내 환경영향평가제도의 평가방법 등을 참고하여 설정하는 방법, 배출되는 오염물질이 대기에 미치는 영향이 적은 사업장은 간이분석을 적용하는 방법, 대기 안정 상태 및 저풍속일 때 AERMOD의 오염물질이 고농도로 과대평가되는 것을 방지하기 위하여 ADJ_U*를 적용하는 방법 등을 고려할 필요성이 있다고 판단된다.

텍스트 마이닝을 이용한 대한환경공학회지 연구 동향 분석

이동현(Donghyeon Lee),이소정(Sojeong Lee),임도경(Dokyeong Lim),박종관(Jongkwan Park) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.2

목적: 텍스트 마이닝 기법을 적용하여 대한환경공학회지 논문을 분석함으로써 현재까지 환경분야 연구동향을 살펴보고 앞으로의 방향성을 제시하는 것을 목적으로 한다. 방법: 2000년부터 2019년까지 대한환경공학회지에 게재된 총 2,743개의 논문 자료를 텍스트 마이닝 기법을 적용하여 분석하였다. 분석 방법은 빈도분석, TF-IDF 기법을 통한 논문 군집 분류, 20년의 자료를 4개의 구간(2000년-2004년, 2005년-2009년, 2010년-2014년, 2015년-2019년)으로 구분하여 각 기간별 연구분야들의 특성을 분석한 시계열 분석, 동시 빈출 빈도가 높은 단어들의 관계를 분석하는 연관어 분석을 진행하였다. 결과 및 토의: 2000년-2019년 동안 게재된 논문에서 제시한 주제어를 바탕으로 출현 빈도가 높은 단어를 확인하였을 때, ‘흡착’, ‘중금속’, ‘활성탄’, ‘퇴적물’, ‘하수슬러지’ 순서로 분석되었고 이것은 그동안 수질분야에 중점적으로 연구가 집중되었음을 보여주는 결과이다. TF-IDF 분석 결과 총 5개의 군집(정수처리분야, 수질 모델링 분야, 중금속 흡착 분야, 생물학적 하수처리 분야, 환경 촉매 분야)으로 분류되었으며 이중에서 수질 모델링 분야와 생물학적 하수처리 분야 논문의 숫자가 가장 많았다. 시계열 분석 결과 ‘흡착’, ‘중금속’은 매년 많이 연구되어지는 분야였고, 최근 5년 사이에는 환경이슈를 반영하는 키워드인 ‘미세먼지’, ‘세슘’, ‘생태독성’ 등의 새로운 단어들이 확인되었다. 연관어 분석을 통해서는 흡착, 활성탄, 중금속과 연관된 다양한 연구가 활발히 진행되어 왔음을 확인하였다. 결론: 텍스트 마이닝 기법으로 대한환경공학회지를 분석한 결과 많은 연구가 수질 분야에 집중되어 있는 것으로 확인되었고, 최근에는 대기, 독성, 방사능 분야로의 연구들도 진행되는 것으로 보인다. 추후에 더 정교하고 다양한 텍스트 마이닝 기법을 적용하여 분석한다면 환경공학분야의 연구 방향제시에 큰 도움이 될 것이라 판단된다. Objectives : The purpose of this study is to analyze research trends based on text mining technology from the published papers in the Journal of Korean Society of Environmental Engineering. Methods : From 2000 to 2019, a total of 2,743 published papers were analyzed using text mining techniques. Term frequency, TF-IDF for document classification, word association analysis were applied to find the characteristics of text data. Results and Discussion : When confirming the high appearance of the word in the published paper during 2000-2019, ‘adsorption’, ‘heavy metals’, ‘activated carbon’, ‘sediment’, ‘sewage sludge’ was found in order. It implies that large number of studies in the journal were focused on the water quality field mainly. TF-IDF analysis classified the studies into five groups; 1) drinking water treatment field, 2) water quality modeling field, 3) heavy metal adsorption field, 4) biological sewage treatment field, 5) environmental catalyst field. These results by TF-IDF show that a large proportion of studies were published in the field of water quality modeling and biological sewage treatment. When we analyzed the term frequency every five years, “adsorption” and “heavy metals” were the highly-frequency occurrence words from 2000 to 2009, but in the last 5 years, new words such as “fine dust”, “cesium”, and “ecological toxicity” were appeared. It seems that the research was reflected in the recent environmental issues. Conclusions : A lot of studies has been focused on the field of water quality but in recent years, new research topics are being studied related to atmosphere, toxicity, and radiation. Applying a more sophisticated and diverse text mining technique will be of great help to improve the environmental engineering research field.