• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.529-533
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• 2023

우리 일상에서 대량으로 생성되는 리그노셀룰로즈(lignocellulose) 물질인 커피 찌꺼기(coffee grounds)를 탄화하여 얻어지는 탄소 소재의 전기화학적 특성과 흡착 성능을 고찰하였다. 커피 찌꺼기를 섭씨 600도 정도의 상대적 저온에서 탄화하여 얻어지는 탄소의 형태적 구조를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 고찰하였다. Raman 분석을 통하여 얻어진 탄소 재료의 결정성 정보를 얻었다. 기본적인 전기적 특성을 간단한 옴의 관계(Ohmic relation)를 통하여 확인하였다. 나아가, 탄화된 재료가 리튬 이차 전지의 음극(anode) 소재로 활용될 수 있는지 여부를 반쪽 전지(half-cell) 충방전(charge/discharge) 테스트를 통해 살펴보았으며, 초기 음극재의 비용량은 약 520 mAh/g으로 나타났다. 이어서, 커피 찌꺼기 탄화로 얻어진 탄소 소재의 다공성 구조로 인해 분자를 흡착할 수 있음을 자외선(ultraviolet, UV) 흡광도(absorption) 측정을 통해 확인하였다. 탄소 소재의 표면 개질을 통해 극성이 다른 분자들의 선택적으로 흡착할 수 있음을 추가로 확인하였다. 본 연구는 향후 목질계 폐기물의 활용에 대한 중요한 정보를 제공할 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제11권1호
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• pp.11-22
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• 2024

어도는 하천에 어류의 이동이 곤란할 경우 이를 해소할 수 있도록 인위적으로 만들어진 수로 또는 장치이다. 기존 어도의 경우 대부분 콘크리트 제품으로 독성물질을 용출하여 하천환경에 부정적 영향을 미치고 있다. 이에 친환경적이고 이동효율을 높일 수 있는 어도 조성 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서 제시된 기술은 골재와 골재사이를 무독성 소재인 피마자유에서 추출한 바이오폴리머 소재와 결합한 일체형 다공성 구조물로써 표면에 식생을 활착시킬 수 있는 친환경 소재를 활용한 어도 조성 기술이다. 이에 바이오폴리머와 골재를 혼합한 친환경어도의 어류이동효율에 대하여 실규모로 조성하여 실험, 분석하였다. 실험 결과 Tag를 삽입하고 방류된 어류는 총 14종 201개체였으며, 방류된 개체의 감지율은 평균 82.6%로 높은 것으로 나타났다. 어도를 통과하여 상류로 소상한 어류는 총 6종 40개체로 평균 통과율은 21.7%로 확인되었다. 일주기 이동패턴을 확인한 결과 모든 어류가 주간에 주로 이동하는 것으로 나타났다. 바이오폴리머를 활용한 어도와 콘크리트 어도의 기능적 차이가 크지 않은 것으로 판단되며, 바이오폴리머를 활용한 어도는 기존 콘크리트 어도를 대체해 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
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• 제27권3호
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• pp.88-96
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• 2024

리튬금속(Li metal)은 높은 비용량과 에너지 밀도, 낮은 표준 전극 전위로 인해 유망한 음극활 물질로 각광받아온 재료이지만, 충·방전 시 발생하는 수지상 결정인 덴드라이트(dendrite)로 인해 안전성 및 수명안정성에 한계가 있었다. 본 연구에서는 나노 파이버(Nano Fiber) 형태의 도전재인 vapor grown carbon fiber (VGCF)와 은(Ag)의 복합체가 코팅된 분리막을 개발하였으며, 해당 분리막이 리튬금속 음극의 전기화학 특성에 미치는 영향을 연구하였다. VGCF와 Ag의 시너지 효과를 확인하기 위하여 표면 처리되지 않은 분리막, VGCF만 단면 코팅 처리된 분리막을 각각 준비하여 Ag-VGCF 분리막과 비교 평가하였다. Bare 분리막의 경우, 초기 충·방전 과정에서 리튬금속 표면이 덴드라이트로 뒤덮인 반면, VGCF 분리막 및 Ag-VGCF 분리막 모두 분리막 표면에 코팅된 전도성 코팅층 내부에 리튬이 석출되는 거동을 보였다. 또한 Ag-VGCF 분리막은 VGCF 분리막 대비 더욱 균일한 형상의 석출 형태를 보였다. 그 결과 Ag-VGCF 분리막은 Bare 분리막 및 VGCF 분리막 대비 향상된 전기화학적 특성을 보였다.

• 생태와환경
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• 제37권4호통권109호
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• pp.436-447
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• 2004

습지를 규정하는 주요한 특징의 하나인 습지식물은 장기간의 침수로 인해 혐기성 상태로 존재하는 습지 퇴적물에서 생존을 위한 특별한 적응방법을 발달시켰다. 식물체내에 넓게 분포하고 있는 다공성의 세포는 공기중의 산소를 뿌리로 운반하기 위한 통로로 작용하며, 농도차이에 의한 확산과 압력차이에 의한 대류에 의하여 산소가 운반되어진다. 이러한 식물체 내에서의 산소이동은 식물이 혐기성 퇴적물 속으로 뿌리를 내리고 생존하게 하는 주요한 기작이 된다. 뿌리로 이동되어진 산소는 혐기성 퇴적물로 확산되어져서 뿌리주변의 퇴적물은 산화상태로 변화시키고, 뿌리의 호흡, 미생물의 호흡, 미생물에 의한 유기물 분해반응을 촉진시키게 된다. 또한 습지식물은 생장에 필요한 수분을 뿌리로 흡수하며, 이는 지표수와 퇴적물내 공극수가 뿌리주변으로 이동하게 되는 추진력이 된다. 습지 퇴적물은 식물의 사체에서 기인하는 유기물에 의해 수리학적 전도도가 작아서 퇴적물내 물의 움직임이 미미하나, 식물에 의한 물의 흡수는 퇴적물내 물의 움직임을 촉진시키게 된다. 이러한 식물의 특별한 적응기작은 해부학적, 형태학적, 생리학적으로 많은 연구가 수행되어져 왔으나, 이러한 적응기작들에 퇴적물내 생지화학적 반응에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 수준에 머물러있다. 퇴적물내 생지화학적 반응들은 수체에서 유입된 미량 오염물질의 이동 및 변형과정에 영향을 미치게 되므로 식물의 작용에 의한 생지화학적 반응의 변화들은 미량 오염물질의 거동에 영향을 미치게 되며 나아가 수자원과 수질 생태계에 영향을 초래하게 된다. 따라서 식물의 존재와 성장에 따른 퇴적물내 생지화학적 반응의 변화는 생태학적 환경에서 습지의 중요성을 인식하는데 필요한 연구과제라 사료된다. 난이도, 변별도 등에서 유사하므로 당분간 계속 사용하여도 될 것이다. 따른 변화(變化)는 볼 수 없었다. ATP 첨가(添加)로서는 0.30mM의 농도(濃度)에서 0.15 mM의 농도(濃度)에 비(比)하여 Young 율(率)이 낮았다. 3) 외경동맥(外經動脈)의 종절편(縱切片)의 Young 율(率)은 생리적식염수(生理的食鹽水)에 둔 군(群)에서는 15분(分), 45분(分) 및 75분(分)에서 각각(各各) 2.12, 2.48 및 $2.46{\times}10^7 dyne/cm^2$으로서 실험초기(實驗初期)에 비(比)하여 후기(後期)에서 Young 율(率)이 약간(若干) 높은 경향(傾向)을 나타내었고, 이러한 경향(傾向)은 ATP의 첨가(添加)로서도 비슷하였다.수량(收量)과 자실체형성(子實體形成) 소요일(所要日)의 관점(觀點)에서 보면 C/N율(率) 30.46이 어느정도 적당(適當)한 것 같다. 4. Thiamine $50{\mu}g%,\;KH_2PO_4$ 0.2%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$는 $0.02{\sim}0.03%$일때 균사(菌絲)와 자실체(子實體) 생육(生育)이 우수(優秀)하였으며 미량원소(微量元素)로서는 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$,\;ZnSO_4{\cdot}7H_2O$ 및 $MnSO_4{\cdot}5H_2O$가 공존(共存)하면 생육촉진(生育促進)의 상승효과(相乘效果)가 인정되었으나 3이원소(元素)중 Mn이 결핍(缺乏)하면 균사(菌絲)와 자실체(子實體)의 생육(生育)이 다소 저하되었다. 이들 염류(鹽類)의 최적농도(最適濃度)는 각각 0.02mg%이었다. 5.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권2호
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• pp.95-106
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• 1998

매년 석탄화력발전소에서 다량으로 배출되어 나오는 폐기물 fly ash를 효율적으로 재활용하고 환경오염을 줄이기 위해서 fly ash를 알카리 처리하여 인공 zeolite를 합성하고 광물학적 특성 및 형태학적 구조를 X-ray, IR, SEM 분석으로 밝혀냈다. 또한 $NH_4{^+}$, $K^+$, $H_2PO_4{^-}$ 이온에 대한 fly ash와 인공 zeolite의 흡착능을 비교하기 위해 반응시간, 시료의 양, 이온의 농도에 따른 흡착량을 조사하였고, 4% PVA(Polyvinylalcohol)용액으로 입자화시킨 인공 zeolite를 다양한 비율로 첨가하여 상토를 제조하고 폿트 실험을 실시한 결과를 종합하면 다음과 같다. 인공 zeolite의 양이온치환용량(CEC)은 $257.7cmol^+kg^{-1}$으로 fly ash의 $7.0cmol^+kg^{-1}$보다 36배나 증가된 값을 보였으며 $SiO_2/Al_2O_3$의 비가 감소하였고, $Na^+$의 양은 증가하였다. 인공 zeolite의 이화학성질, X-ray, IR 분석의 결과를 종합해볼 때 천연 zeolite 조성 ($Na_2O-SiO_2-Al_2O_3-H_2O$)과 유사하였다. SEM 촬영 결과 fly ash는 전체적으로 표면에 전혀 공극이 없는 구형의 형태를 지녔으며, 인공 zeolite는 알카리 처리로 인해 다공성이 큰 물질로 변화되어 표면적이 한층 증대된 것을 볼 수 있었다. fly ash와 인공 zeolite 모두 반응시간이 증가할수록, 시료의 양이 증가할수록, 이온의 농도가 높을수록 흡착량이 많았으며 대체적으로 $NH_4{^+}$ 이온이 $K^+$ 이온보다 더 많은 흡착량을 보였으며, fly ash 보다는 인공 zeolite가 이온에 대한 흡착능이 더 우수함을 볼 수 있었다. NPK+토양+입자상태의 zeolite 20%+퇴비 5%구에서 배추의 생육이 가장 좋았으며 시중 상토의 경우 재배기간이 20일이 넘었을 때 엽이 황색으로 변했지만 제조한 상토에서 자란 배추는 이러한 증상을 나타내지 않았다. 폐기물인 fly ash를 알카리 처리하여 양이온치환용량이 증가된 인공 zeolite를 합성하고 여기에 비료 성분 N, P, K를 첨가하여 입자화 시킨 후 이를 상토제조에 이용하는 것이 석탄회의 부가가치를 높이는 가장 효과적인 방법이라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1860-1864
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• 2006

본 연구는 강우시 발생되는 강우유출수와 합류식하수관거월류수에 의해 하천으로 유입되는 오염부하를 저감시키기 위한 공법으로, 고수부지 및 제방사면부와 둔치부를 형상화하여 pilot를 제작하였고, 연속적으로 시운전을 한 SRTS(Stormwater Runoff Treatment System)에 관한 것이다. SRT system 내부의 사면수처리부와 평면수처리부에는 다공성 콘크리트를 충진하였다. system 상부에는 식생을 조성하여 뿌리가 수면에 닿아 영양물질을 흡수하는 목적으로 사면수처리부와 평면수처리부에 각각 정육각형과 직사각형인 식생포트를 탈.부착이 가능하도록 고안하였다. 내부에서는 토양과 수처리조 사이에 연결관을 부착하였고, 모세관현상에 의해 토양이 수분을 흡수하도록 구성하였다. pilot plant는 유입부, 사면 수처리부, 평면 수처리부, 유출부로 나누었다. 유입부는 유입펌프와 V-notch로 구성하였고, 유입펌프는 2대를 설치하여 1시간 간격으로 연속적 유입으로 유량조절이 가능하도록 상호교대 운전을 하였다. 평면 수처리부$(W(1.0m){\times}(L(2.4m){\times}H(0.6m))$는 장방형의 접촉산화조로서 하부에 슬러지 침전 및 저류를 위한 hopper를 설치하여 슬러지의 원활한 수집 및 인발이 가능하도록 하였다. 유출부는 사각weir를 설치하였다. 강우유출수의 pH는 $7.27{\sim}7.92$이고, DO농도는 $7.12{\sim}7.88mg/l$로 관측되었다. 2차처리수의 pH는 평균7.4이고 DO농도는 최저 4.5 mg/l에서 최고 8.9 mg/l로 평균 6.8 mg/l로 관측되었다. 또한 강우유출수의 유입수의 T-N, T-P 농도는 각각 $17.5{\sim}22.5mg/l,\;8.9{\sim}11.4mg/l$의 범위이고, 2차 처리수의 유입수의 T-N, T-P 농도와 유사하였다.적인 방법론을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.첨두홍수량을 저류하기 위해서 상대적으로 넓은 저류면적이 필요한 것으로 나타난다. 대등한 수위감소값의 홍수저감효과를 발휘하기 위해서 본 연구에서는 On-Line 저류지 면적은 Off-Line 저류지에 비 두배 이상이 필요한 것으로 보여졌다.들에 관한 정보는 종종 현장관측에서 조차 무시되는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 수질모형의 매개변수 중 특히 수리특성에 관련된 매개변수들이 수질에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 적용된 수질모형은 QualKo를 사용하였으며, 대상 하천은 낙동강 본류 경남구간 시점 부근인 회천 합류 전부터 낙동강 본류 경남구간 종점 부근인 밀양강 합류 전까지의 경남 오염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전략은 존재하므로 이러한 전략을 개발 및 활용할 수 있으며, 특히, 한국주식시장에 적합한 거래전략은 반전거래전략이고, 이 전략의 유용성은 투자자가 설정한 투자기간보다 더욱 긴 분석기간의 주식가격정보에 의하여 최대한 발휘될 수 있음을 확인하

• 한국광물학회지
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• 제21권3호
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• pp.321-329
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• 2008

비정질 규산염 나노입자는 지각에 풍부한 규소와 산소로 이루어진 비다공성 나노입자로서 광물학을 포함한 지구환경과학과 산업적 측면에서 모두 중요한 물질이다. 본 연구에서는 $^{1}H$과 $^{29}Si$ MAS NMR분광분석을 통해 7 nm와 14 nm 규산염 나노입자의 규소와 수소 원자 환경을 측정하고, 입자 크기에 따른 규산염 나노입자 원자 환경 변화를 규명하였다. NMR 스펙트럼의 화학적 이동 값의 이론적 배경을 이해하기 위해 양자화학계간을 통해 $Si_{3}O_{6}H_6,\;Si_{4}O_{5}H_{10},\;Si_{5}O_{4}H_{12}$ 분자계간모델의 화학 차폐를 계산하였다. $^{29}Si$ MAS NMR의 결과, 이중 실라놀(geminal silanol)과 단일 실라놀(single silanol), 실록산(siloxane) 구조의 Si 원자 환경에 해당하는 $Q^2,\;Q^3,\;O^4$가 구분되어 나타나며 입자 크기에 따라 $Q^2,\;Q^3,\;O^4$가 7 nm규산염 나노입자에는 $7{\pm}1%,\;27{\pm}2%,\;66{\pm}2%$, 14 nm 규산염 나노입자에는 $6{\pm}1%,\;21{\pm}2%,\;73{\pm}2%$의 분포를 갖는다. $Q^2,\;Q^3$ 구조는 나노 입자의 표면적에 대부분 존재하는 것으로 예상되었으나, 두 규산염 나노입자의 표면적 차이에 비해 $Q^2,\;Q^3$ 양의 차이가 적으며, 이는 입자 표면 뿐 아니라 입자 내부에도 $Q^2,\;Q^3$ 구조가 존재함을 의미한다. $^{1}H$ MAS NMR 스펙트럼은 물리흡착 된 물(physisorbed water), 수소결합 된 수산기(hydrogen bended silanol), 비 수소결합 된 수산기(non-hydrogen bonded silanol)를 구분하여 나타낸다. 14 nm 비정질 규산염 나노입자에 비해 7nm 나노입자에 약 3.4 배의 수소 원자가 존재하며, 더 강한 수소결합 세기를 갖는다. 전체 수산기 중에서 비 수소결합 된 수산기가 차지하는 비율이 7 nm 규산염 나노입자 보다 14 nm 규산염 나노입자에서 더 높으며, 이는 수소 원자간의 상대적 거리(proximity)가 14 nm 임자에서 더 긴 것을 지시한다. 본 연구결과를 통하여 현재까지 알려지지 않은 규산염 나노입자의 입자의기에 의한 다양한 원자 구조의 변화를 규명하였다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제15권2호
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• pp.87-98
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• 2011

본 실험은 bioceramic을 첨가하여 만든 다공성 poly D,L-lactic-co-glycolic acid(PLGA)-scaffold가 인간 지방조직에서 유래된 중간엽 줄기세포(human adipose tissue derived mesenchymal stem cells, ATMSCs)의 골 형성과정에 효과적인지를 알아보고자 수행하였다. ATMSCs를 well plate에 접종하여 골형성 유도(osteogenic induction, OI) 배양액으로 28일 동안 배양하였다. OI배양액군의 증식률은 세포접종 후 14일까지는 세포증식이 활발하게 진행됐지만, 21일 이후 세포의증식이 둔화되는 양상을 보였다. 반면, 기본배양액군은 꾸준한 세포 증식을 보이며 21일 이후에는 OI배양액군보다 더 높은 증식을 나타냈다. OI배양액군의 alkaline phosphatase(ALP) 활성은 세포배양 21일까지는 증가했지만, 28일에는 감소한 반면에 기본배양액군은 계속 감소하는 양상을 띠었다. OI배양액군의 세포는 배양 21일에는 뚜렷한nodule의 형성을 관찰할 수 있었고, nodule에 칼슘의 축적이 일어남을 확인하였다. ATMSCs를 scaffold에 접종하여 OI배양액으로 배양하였다. Scaffold 내 골아세포 분화에 따른 ALP 활성은 PLGA scaffold와 Bioceramic-PLGA scaffold 모두에서 세포 배양 21일에 급격히 증가하였고, Bioceramic-PLGA scaffold의 ALP 활성이 PLGA scaffold보다 크게 증가하였다. 칼슘과 인의 함량 역시 Bioceramic-PLGA scaffold에서 높게 나타났으며, Bioceramic-PLGA scaffold의 Ca/P ratio가 PLGA scaffold보다 높게 나타났다. 생체내에 이식된 scaffold의 생분해성과 광물화는 bioceramic-PLGA scaffold에서 더욱 뚜렷하게 관찰되었다. 본 실험의 결과들을 종합해 볼 때 ATMSCs의 골형성능은 well plate보다 scaffold가 더 효과적이며, bioceramic이 scaffold의 세포 부착률과 ALP 활성을 증가시켜 골형성능에 효과적으로 작용하는 것으로 생각된다. 또한 bioceramic이 ATMSCs의 골형성 분화에 따른 광물화단계의 scaffold 내 칼슘과 인의 함량을 증가시키는 것으로 사료된다.생체 내 scaffold의 생분해성은 PLGA scaffold보다 Bioceramic-PLGA scaffold가 빠른 분해를 나타내며, 광물화에 따른 칼슘 침착이 더 활발한 것은 scaffold에 포함된 bioceramic이 생체 내 세포의 부착, 증식, 분화를 증가시켜 골형성을 촉진시키는 물질로 작용한 것으로 사료된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제55권5호
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• pp.483-488
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• 2013

본 연구에서는 환경친화적 사축퇴비화 기술을 개발할 목적으로 부자재의 종류별 사축퇴비화 특성을 파악하였다. 부자재로는 사축발생 현장에서 쉽게 구할 수 있는 퇴비, 돈분, 톱밥, 왕겨를 대상으로 실험하였으며 다공성관을 이용한 자연통기형 방법을 고안하여 사용하였다. 실험실 규모의 사축퇴비화 시스템은 100 mm 스티로폼을 이용하여 제작 (W36 ${\times}$ L60 ${\times}$ H26 cm) 하였으며 자연송풍은 바닥을 통해 이루어지도록 고안하였다. 모든 실험은 4처리 (퇴비, 돈분+퇴비, 톱밥, 왕겨) 3반복으로 수행하였으며 퇴비화기간은 40일이었다. 사축퇴비화 과정중의 침출수 발생패턴과 양을 보면 퇴비와 톱밥을 부자재로 사용한 경우에는 침출수가 전혀 발생하지 않았던 반면 돈분+퇴비 및 왕겨를 부자재로 이용한 경우에는 침출수가 발생하였다. 침출수 발생은 퇴비화 초기에 집중되었으며 배출된 침출수의 양은 돈분+퇴비의 경우 18ml/kg-mortality, 왕겨의 경우에는 8.2ml/kg-mortality 이었다. 침출수로 배출되는 오염물질의 양은 왕겨를 부자재로 사용 시 사체 kg당 1.91mg의 $NH_4$-N와 2.22 mg의 TOCs가 발생하였고, 퇴비와 분뇨를 혼합하여 부자재로 사용할 때에는 사체 kg 당 38.65 mg의 $NH_4$-N와 0.70mg의 TOCs가 발생하였다. 고안된 퇴비화 시스템에서의 악취발생 정도를 알기 위해 사축퇴비화 과정 중의 DMDS 발생을 조사한 결과 사축분해 정도와 관계없이 평균적으로 매우 낮은 발생을 보였는데 이는 상층에 위치한 완숙퇴비가 바이오필터의 역할을 담당했기 때문으로 판단되었다. 사축분해율은 퇴비, 돈분+퇴비, 톱밥, 왕겨구에서 각각 25.3, 25.8, 13.5, 14.5% 수준으로 퇴비 및 돈분+퇴비구의 사축분해율이 톱밥이나 왕겨구에 비해 유의적으로 높았다 (p<0.05). 또한 퇴비나 돈분을 혼합하여 부자재로 이용한 처리구에서만 $55^{\circ}C$ 이상으로 충분한 열이 발생하여 1주일 정도 유지된 것으로 나타나 부자재를 단독으로 사용하는 것은 생물학적 안정성측면에서 바람직하지 않은 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권6호
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• pp.422-429
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• 2013

지구온난화와 도시 사막화에 따른 지표면의 온도 상승은 기상과 기후에 대한 실질적은 변화를 야기시킨다는 것은 경험적으로 잘 알려져 있다. 특히 사막화 지역에서는 사막 토양이 침투에 유리한 높은 기공성을 가졌음에도 불구하고 오히려 강우 시 강력한 유출(runoff) 현상에 의한 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 강수시 이러한 높은 유출 특성은 빠른 수분증발과 짧은 수자원순환주기에 의하여 집중호우를 발생시키고 지하수 자원을 고갈시키는 최악의 양극화 현상을 야기시키고 있다. 이러한 현상에 대한 물리적인 기전은 사막과 같은 토양에 높은 온도에 의한 강한 열적 부력현상에 의한 것으로 판단된다. 그러나 이러한 주제의 중요성에도 불구하고 이것에 대한 과학적인 연구가 제대로 이루어지지 않은 것으로 나타나고 있다. 본 논문에서는 이러한 현상에 대한 물리적인 가설에 대한 기전을 밝히기 위해 실험적인 연구와 수치 해석적 연구를 병행하였다. 실험적 연구를 위해 기공도 약 35%에 입도 2.0 mm를 가진 자갈성 모래를 가지고 토양 온도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 온도 변화에 대한 구체적인 변수는 case 1의 표준상태의 경우에는 지표면의 온도를 $15^{\circ}C$로 하였고, case 2의 경우는 $70^{\circ}C$ 비교적 높은 고온을 선택하여 각각 10회의 반복실험을 시도하여 평균값을 취하였다. $70^{\circ}C$를 선택한 이유는 캘리포니아 Coachella Valley이 검은 모래가 화씨 191도(섭씨 88도)까지 상승한다는 경험적 자료에 기초하였다. 실험 결과 온도가 $70^{\circ}C$인 경우는 $15^{\circ}C$인 경우에 비하여 유출(runoff)이 온도상승효과에 의하여 약 5% 이상 실질적으로 증가하는 결과를 보였으며 지하로 침투하는 침투량(infiltration)은 빗물의 양을 동일한 양으로 표준화 하여 보정한 경우 온도가 낮을 때 상대적으로 30% 정도 증가하는 현상을 나타내었다. 이러한 결과는 지표면 온도 상승이 지하수 고갈과 그에 따른 지반강하에 중요한 인자가 될 수 있음을 시사한다. 수치해석의 결과는 실험 결과와 비교할 때 온도상승에 의해 약 4.6% 정도 유출이 증가되는 것으로 나타나 실험결과와 비교적 잘 부합하였으며 강우량에 따른 변수 연구의 경우도 물리적으로 일관성이 있었다. 이러한 기본적인 연구 결과에 기초할 때 향후 보다 실질적인 시스템에 대한 연구가 가능할 것으로 판단된다.