• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.198-198
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• 2019

2011년 동일본 지역에서 발생한 지진으로 인하여 후쿠시마 다이이치에 위치한 원자력 발전소에서 다양한 방사성 물질들이 바다, 하천 그리고 대기와 같은 자연환경 속으로 유출되었다. 방사성 세슘(Cesuim, $Cs^{137}$)은 다양한 방사성 물질들 가운데 반감기(Half-life)가 30.17년으로 가장 긴 물질이다. 방사성 세슘이 환경 생태계로 한번 유출될 경우 긴 반감기과 널리 퍼지는 성질로 인하여 오랜 시간동안 넓은 지역에 막심한 피해를 초래하므로 효과적인 처리방법을 통해 안전하게 처리하는 것이 아주 중요하다. 세슘을 제거하기 위하여 물리적, 화학적, 생물학적 등 다양한 방법들을 통해 연구를 진행하고 있으며, 특히 세슘을 제거하는 아주 효과적인 방법 중 하나인 프러시안 블루(Prussian Blue, PB) 흡착제를 적용하는 방법이 많이 주목받고 있다. 그러나 프러시안 블루는 미세한 분말입자로서 수처리에 사용하게 되면 처리 후 발생되는 슬러지들을 수중으로 부터 분리하기 어려운 한계점을 가지고 있다. 최근 연구에서는 프러시안 블루의 적용 한계점를 극복하기 위하여 자성체(Magnetic substance)를 물리적 지지체로 이용하여 외부 자기장을 통해 수중으로 분리하는 방법들이 연구되고 있다. 자성체란 외부 자기장이 주어지게 되면 입자들 표면에 자성력을 띄는 물질들을 말한다. 본 연구에서는 자성체 종류들 가운데 가장 높은 자성력을 지닌 강자성체(Ferromagnetic Substance)를 물리적 지지체로 하여 산화과정, 실란과정, 합성과정을 거쳐 강자성체 입자의 표면에 프러시안 블루를 합성한 새로운 형태에 합성체를 제조하고, 제조된 합성체를 이용하여 수중에 존재하는 세슘 제거 능력을 평가하였다. 제조된 합성체의 물리적 특성을 분석하기 위하여 SEM, XRD를 이용하여 합성체 입자의 표면 분석을 진행하였다. 합성체의 세슘 제거 능력을 평가하기 위하여 임의 제조된 0.5mg/L의 세슘 농도를 가진 원수 100ml에 제조된 새로운 형태의 합성체 1g을 투입한 뒤 1분간의 반응시간 동안 반응한 이후 잔류 세슘을 측정한 결과 수중의 존재하는 세슘에 대해 99.9%의 세슘 제거율을 기록하였다. 자가분리(Magnetic Seperate)의 원리를 이용하여 수중으로부터 회수율을 측정한 결과, 99%의 합성체 회수율을 얻었다. 실험결과를 통해 외부자기장이 주어지게 되면 수중으로부터 합성체를 대부분 분리하여 회수할 수 있다고 판단된다. 본 연구를 통해 개발된 새로운 형태의 합성체는 수중의 세슘 처리 공정에서 사용자가 직접 접촉하지 않고 세슘제거 및 외부자기장을 통해 수중으로부터 분리가 가능한 합성체라고 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제14권6호
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• pp.60-63
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• 2005

수중에 존재하는 입자의 표면에 대한 특정 이온의 흡착특성을 흡착에 따른 입자의 PZC 와 IEP 의 변화에 근거하여 해석 가능한 것으로 검토되었다. $Cu^{2+}$와 같이 Chalcopyrite 입자표면에 Specific Adsorption을 형성하는 이온이 수중에 존재하는 경우 입자의 PZC는 낮아지는 것으로 관찰되었으며 이는 양이온의 흡착이 OH-이온의 흡착을 초래하여 새로운 PZC를 형성하기 위해 수중 H+농도의 상승이 요구됨으로 인한 결과로 파악되었다. 그러나, 이와는 반대로 IEP는 높아지는 현상이 나타난 바, 이는 양이온의 흡착으로 인해 입자의 Surface Potential 이 양의 방향으로 상승하여 이를 상쇄하기 위한 pH의 증가가 원인인 것으로 고찰되었다. Non-specific Adsorption 의 경우 입자표면의 Surface Potential 의 변화가 초래되지 않음으로 인해 입자의 PZC 및 IEP 는 변화하지 않는 것으로 파악되었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 봄 학술발표논문집 Vol.30 No.1 (B)
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• pp.582-584
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• 2003

본 논문은 수중에서 유동하는 입자의 움직임을 추적하고 유체의 흐름에 따라 분산되는 입자의 분산정도 그리고 입자의 침강패턴을 분석하기 위한 계산형 3차원 시스템을 제안한다. 이러한 계산형 시스템은 물과 같은 공간에서 움직이는 입자들을 고려하고 있는데, 물의 흐름을 위해 운동량방정식과 연속방정식을 일반화하여 흐름을 제어하고 있다. 또한 물이라는 공간 특성을 고려하여, 입자간에 작용하는 부력, 침강력등의 물리적인 힘을 적용시키고 있다. 이렇게 제안된 시스템을 통해 다양한 외부적 요인에 따라 움직임을 달리하는 유동 입자들은 실제 울에서와 같이 유사하게 가시화되도록 한다. 이렇게 가시화된 유동 입자의 움직임을 추적하여 입자들의 침전패턴까지도 미1리 예측해 낼 수 있게 된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 1998년도 공동 심포지엄 및 추계학술발표회
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• pp.52-56
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• 1998

최근 들어 국외에서는 오염된 지하수의 정화기술로써 0가 금속을 이용한 방법이 높은 잠재력을 가진 신기술로 알려져 있다. 본 연구에서는 0가 금속중 나노크기(1-100nm)를 가진 0가 철입자를 이용하여 수중의 NO$_3$￣를 탈질처리하는 실험을 행하였다. 본 실험에서 제조한 나노크기 0가 철입자는 상온상압의 환원적 조건에서 50, 100, 200, 400mg/$\ell$의 NO$_3$￣와 반응하여 반응시간 30분안에 95%이상 제거되는 높은 반응성을 보여주었다. 기존의 상업용 철입자(10-100$\mu\textrm{m}$)를 이용한 NO$_3$￣의 제거결과에서 보여주는 다량의 철사용, 낮은 적용 오염농도, 그리고 낮은 반응속도등의 문제점에 비하여 나노크기 철 입자는 높은 오염농도범위에서도 적은 철 주입량과 짧은 반응시간 내에 매우 높은 제거효율(10-100배)을 나타내었다. 이러한 결과로 수중의 NO$_3$￣의 고속 탈질반응속도에 영향을 주는 중요한 변수는 반응에 참여하는 철 입자의 비표면적임을 알 수 있었다. 본 연구에서 얻은 batch실험 결과를 바탕으로 NO$_3$￣로 오염된 지하수의 정화를 위한 현장 적용을 목표로 연속처리 공정의 설계를 위한 토대를 마련하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.266-270
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• 2018

원자력 방사능 폐기물 또는 원자력 발전소 해체시 발생 가능한 세슘 이온은 인체뿐만 아니라 생태계 환경에도 큰 악영향을 미친다고 알려져 있다. 이러한 세슘 이온은 자연 속으로 손쉽게 스며들어 발생한 지역뿐만 아니라 쉽게 퍼지게 되어 넓은 지역까지 피해를 주게 되며, 반감기가 30년으로써 한번 자연계에 누출되면 장시간 잔존하여 인간 및 생태계에 악영향을 미치게 된다. 세슘이온이 몸속에 들어오게 되면 장에서 몸으로 100% 흡수되며 내장에 축척되어 연조직 전체에 분포하게 되며 갑상선 암과 같은 심각한 위험에 초래하게 된다. 2011년 발생한 후쿠시마 원전 사고 이후 국내에서도 많은 관심을 가지기 시작하였으며, 따라서 수중의 세슘이온을 제거하기 위하여 나노 입자 형태의 기능성을 가진 물질들을 적용한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 나노물질들은 수중의 세슘이온 제거에 대하여 우수한 제거효율을 보여주고 있으나 나노 입자 특성상 사용 이후 회수가 어려워 기능성 물질들의 확산 및 축적에 따른 2차 환경오염의 문제점까지 발생하게 된다. 최근 수처리 분야에서 외부 자기장을 주게 되면 자성을 띄게 되는 물질인 자성체에 대한 관심이 급등하고 있다. 이러한 자성체들은 수중에서 별도의 회수 시스템 없이 자성으로 인하여 완벽히 자기분리 된다. 세슘제거에 탁월한 기능성 물질과 완벽한 자기분리가 가능한 자성체를 결합하여 특별한 회수장치 없이 외부 자기장만 주어진다면 수중의 세슘을 효과적으로 제거 또는 처리할 수 있다. 자성체 입자 표면에 흡착제인 프러시안 블루나 제올라이트와 같은 흡착제를 합성하여 수중의 세슘을 제거하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 기존의 자성체보다 좀 더 높은 자성을 가지고 있으며 외부 자기장에 의해 강하게 반응을 한다고 알려져 있는 강자성체(Ferromagnetic)를 사용하게 된다면 흡착제와 결합 이후 더욱더 강한 자성을 가진 흡착제가 탄생하며 이를 사용하면 높은 처리율뿐만 아니라 높은 슬러지 회수율을 가질 수 있다. 따라서 본 연구는 흡착제나 이온교환수지와 같은 기능성 물질을 사용하여 수중의 세슘을 제거하는 메커니즘과 강자성체가 가지고 있는 강한 자성의 성질을 결합한 복합체 제조에 대한 연구조사를 중점적으로 실시하였다. 본 연구에 의해 연구 조사된 결과를 바탕으로 수중의 세슘 이온에 대하여 높은 제거효율과 회수율을 가지는 새로운 형태의 복합체 제조에 관한 정보를 제공하고자 한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제1권1호
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• pp.39-46
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• 1998

본 연구는 수중에서 PCB로 오염된 연안퇴적물 입자의 입자크기분포의 변화를 시뮬레이션 할 수 있는 수치모델을 제시한다. 이 모델은 입자의 침강과 연직확산과 함께 응집 현상을 포함하며 공간적으로는 연직방향으로 일차원 모델이다 연직방향 메커니즘에 대한 고려는 퇴적물 입자의 수중 체류시간을 계산하기 위함이다. 본 연구에서는 모델을 개발 제시함과 아울러 실제 미국의 한 사례지역에서의 PCB로 오염된 연안퇴적물의 입자크기분포를 사용하여 모델의 시뮬레이션 결과를 제시하였다. 이 결과 모의시간인 48 시간 내에 퇴적물 입자크기 변화가 상당히 진행되며 수중에서 입자크기별로 입자가 다르게 제거됨과 이 과정에서 응집이 중요한 요인이 될 수 있음을 보이고 있다. 본 연구에서 개발 제시된 모델은 준설 등 환경정화사업과 관련 불가피하게 수반될 수 있는 오염퇴적물의 재부유로 인한 오염확산범위를 평가하는데 유용하게 이용될 수 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권1호
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• pp.257-259
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• 1999

가압 steaming에 의한 molding방법으로 볶음 찹쌀분말의 조립물을 제조하여 입자크기, 수중기압, steaming 시간이 조립물의 물성에 미치는 영향에 관하여 알아보았다. 입자크기 $80{\sim}115,\;15{\sim}170,\;170{\sim}250,\;250인 볶음 찹쌀분말을 원반형(직경 48 mm)으로 molding하여 가압솥에 넣고 1.03, 1.25, 1.45 기압의 포화 수중기로 처리하고 최종 건조 과정을 통하여 조립물을 제조하였다. 조립물의 강도는 수중기압이 높을수록, 처리시간이 길수록, 미세입자의 크기가 작을수록 크게 나타났다. 조립성형물의 미세구조를 관찰한 결과 높은 수중기압과 작은 입자 크기의 조건으로부터 제조된 조립물에서 입자간의 경계가 불분명하게 되어 결착된 모양을 관찰할 수 있었다. 본 결과는 기존의 과립형태가 아닌 덩어리 형태의 볶음 곡류분말 조립물의 가공에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.578-592
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• 2021

본 연구에서는 수중발파에서 발생하는 과압, 충격량, 진동의 전파 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 육상에서의 발파와 비교하여 수중발파에서의 소음 및 진동의 전파 특성은 주로 물을 매개체로 하여 전파되는 차이를 가지고 있으며, 경우에 따라 다양한 매질(암반, 물, 공기 등)을 통과하면서 전파양상이 변화하는 특성도 지니고 있다. 본 연구에서는 AUTODYN을 이용하여 수중에서의 발파과정을 모사하고 발파로부터 생성된 과압, 충격량, 발파진동의 전파 특성에 대하여 분석하였다. 특히 메쉬크기가 수중발파해석으로부터 획득되는 과압, 충격량, 최대입자속도에 미치는 영향을 중점적으로 평가하였다. 전체적으로 과압과 최대입자속도는 메쉬의 크기가 증가함에 따라 감소하는 경향성을 나타내었고, 충격량은 메쉬의 크기와 함께 증가하는 경향을 보였다. 또한 본 연구의 결과로부터 메쉬 크기에 대한 의존성은 장약량과 환산거리에 따라서도 다르게 나타날 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권8호
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• pp.1732-1739
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• 2004

본 논문은 다량의 가변적인 정보를 보유하고 있는 수중에서 유동하는 입자의 움직임을 추적하고 유체의 흐름에 따라 분산되는 입자의 분산정도 그리고 입자의 침전패턴을 정확하게 예측해내기 위해 인공신경망 알고리즘을 도입한 가시화 시스템을 제안한다. 이러한 시스템은 물과 같은 공간에서 움직이는 다양한 입자들을 고려하고 있는데, 물의 흐름을 위해서 운동량방정식과 연속방정식을 일반화하여 흐름을 제어하고 있다. 또한 입자간에 작용하는 부력, 침강력 등의 물리적인 힘과 침전패턴에 주요한 영향을 주고 있는 입자간의 충돌은 인공신경망 ART2를 이용하여 충돌을 감지하도록 하고 있다. 본 논문에서 제안한 시스템을 통해 다양한 외부적인 요인에 따라 움직임을 달리하는 유동 입자들을 실제 물에서와 같이 유사하게 가시화되도록 한다. 또한 가시화된 유동 입자의 움직임을 효율적으로 추적하고, 침전하는 입자들의 패턴까지도 미리 예측해 낼 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.280-280
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• 2014

본 연구에서는 유체 플라즈마 공정 (Solution plasma process; SPP)이라고 불리우는 새로운 공정법을 이용하여 ZnO 나노입자를 합성하였고 그 입도와 분산성을 평가하였다. 이 방법으로 인해 합성된 ZnO 나노입자는 10~60 nm 범위의 입도를 가지며, 플라즈마 처리시간이 길어질수록 유체 내 ZnO 나노입자의 분산성이 향상되었다.