본 연구에서는 막 기반 수처리 기술의 핵심인 막 성능 및 특성을 혁신적으로 개선시키기 위한 새로운 형태의 막으로서 그래핀과 세라믹을 결합하는 세라믹 기반 그래핀 막(Ceramic-based graphene membrane (CbGM))을 만들고, 막에서 일어나는 물질 이동 특성을 파악하였다. 수투과 및 염 제거의 역할을 하는 활성층으로서 그래핀이 사용되었으며, 간단한 Filtration-assisted assembly (FAA) 방법을 도입하여 막을 합성하였다. 합성한 막의 표면 형태 및 특성 분석을 위해 주사전자 현미경 및 접촉각을 분석하였으며, 막 성능 및 특성 파악을 위해 3가지 용질(i.e., NaCl, $MgCl_2$, $Na_2SO_4$)을 회분식 정삼투 시스템에서 용질 이동을 측정하였다. 표면 형태 특성 분석과 물질 이동 결과를 통해, 그래핀 층의 두께 보다는, 활성층을 구성하는 그래핀 조각들 사이의 교합(Interlocking)이 막에 선택성 부여함에 있어서 가장 중요함을 확인하였다. 또한, 농도차를 구동력으로 하는 막 공정에 CbGM을 적용하였을 때, 수중의 음이온과 양이온의 최외각 전하비($Z^-/Z^+$)값이 증가할수록 용질 이동이 비례적으로 촉진되었으므로, CbGM의 표면이 양으로 하전되어 있으며, 이것이 전하된 물질의 이동에 매우 큰 영향을 끼친다는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 오염용질의 이동특성을 분석하기 위한 측정방법으로서 전기저항센서를 부착한 주상실험기를 개발하였으며 3가지의 포화사질토에 비반응성 추적자를 주입하여 그 적용성을 평가하였다. 측정된 전기저항 값을 바탕으로 전기전도도 파과곡선을 얻었으며, 추정된 농도자료를 이류-확산 방정식에 대입하여 수리분산계수를 산정하였다. 유출수 파과곡선에서 추정된 평균간극유속과 종분산계수를 바탕으로 전기전도도 파과곡선의 신뢰성을 평가해본 결과 전제된 ${\sigma}_{sat}-{\sigma}_w-C$(흙의 전기전도도-간극수의 전기전도도-간극수 내 용질의 농도) 사이의 선형 조건이 성립할 시 측정된 전기저항치는 흙 매질내 간극수 용질의 상대농도를 간접적으로 추정할 수 있는 인자임을 확인하였다. 전기전도도 파과곡선은 실제농도(resident concentration)의 시간적 변화를 나타낼 수 있는 만큼 시간연속적인 전기저항 측정은 많은 시간과 노력이 요구되는 용출수 샘플링과 분석을 효과적으로 대체할 수 있을 것으로 판단되었다. 불확실성을 줄이기 위해 저항측정위치와 주입되는 용액과 포화간극수와의 전기적 차이가 고려되어야함을 확인하였다.
$32^{\circ}C$에서 분획분자량 100,000인 막을 사용하여 Cheese whey를 농축시켰을 때 그 농축한계는 38%로 이는 보통의 폐액중의 whey농도의 약 6배의 농도에 해당한다. 겔층의 형성은 농축효과를 저하시킬 뿐만 아니라 저분자용질과 고분자용질과의 분리도 나쁘게 한다. 한외여과가 고분자 용질의 분리를 대상으로 하는 이상 겔층의 형성은 피할 수 없으므로 운전시간의 합리적인 관리가 필요하다고 생각된다. 투과유속이 큰 한외여과인 경우, 경막물질이동계수는 온도 $32^{\circ}C$에서 관내선속도의 1.1승에 비례하는 결과를 얻었으며 종래의 보고치에 비하여 관내선속도의 영향이 큰 것으로 나타났다.
고도정수 멤브레인공정, 멤브레인의 특성분석방법, 자연유기물질(NOM) 용질의 멤브레인 표면 혹은 막공에서의 이동현상, 그리고 막오염(fouling)현상에 대한 연구경향을 살펴보았으며, 이와 관련 되어 이루어진 연구결과를 개략적으로 요약함으로써 고도정수 멤브레인에 대한 일반적인 이해를 돕고자 하였다.
본 연구에서는 수치모델링을 통해 단열의 교차각과 같은 기하학적 특징이 교차점에서의 유동특성과 용질의 혼합·분배에 미치는 영향을 연구하였다. Pe(Peclect number; 이류와 확산의 상대적인 비)뿐만이 아니라 단열의 교차각이 교차점에서의 용질의 혼합·분배모델을 결정하는데 있어 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 교차각이 90°미만인 경우, 주입된 유동방향과 동일한 방향의 유출구로 진행하기 때문에 교차점에서 양쪽 주입구에서 온 유선들의 접촉을 용이하게 한다. 반면, 교차각이 90°보다 큰 경우 유체가 주입된 유동방향과 유출구의 방향이 반대이기 때문에, 교차점에 두 주입구에서 온 유선들 간의 접촉은 최소화 되었다. 그러므로 전자의 경우에서는 높은 Pe에서도 용질의 혼합이, 후자에서는 낮은 Pe에서도 유선경로에 따른 용질의 이동이 나타났다. 따라서 Pe < 1의 경우, 완전혼합모델이 지배적인 것으로 알려졌지만, 교차각이 150°인 경우 교차점에서 혼합뿐만이 아니라 일부는 유선의 경로를 따라 유출구로 유출되었다. 전반적으로 Pe가 0.1 - 100에서 완전혼합모델에서 유선경로모델로의 전이가 나타났지만, 이는 교차각에 따라 크게 달라진다. 교차각이 클수록(≧ 150°) Pe가 0.1 - 10에서, 교차각이 작을수록(≦ 30°) Pe가 10 - 100에서 전이가 발생하였다. Pe > 100에서는 교차각과 상관없이 유선경로모델이 더 지배적인 것으로 나타났다. Pe > 1,000에서는 교차각이 150°이상인 경우에만 100% 유선경로모델이 나타나며, 교차각이 150°미만인 경우 유선경로모델이 지배적이지만 여전히 교차점에서 용질의 혼합이 발생하였다.
A multi-region model for solute transport through saturated soils has been developed to describe preferential flow. The model consists of numerous discrete pore groups, which are characterized by a discrete dispersion coefficient, flow velocity, and porosity . The hydraulic properties for each pore group are derived from a soil's hydraluic conductivity and soil water characteristic functions . Flow in pore group is described by the classical advection-disersion equation (ADE). An implict finite difference scheme was applied to the governing equation that results in a block-tridiagonal system of equations that is very efficient and allows the soil to be divided into any number of pore groups. The numerical technique is derived from methods used to solve coupled equations in fluid dynamics problems and can also be applied to the transport of interacting solutes. The results of the model are compared to the experimental data from published papers. This paper contributes on the characteristics of the method when applied to the parallel porosity model to describe preferential flow of solutes in soil.
불포화 층상 해안 대수층 내에서의 밀도 의존적 지하수 유동 및 염분 이동에 대한 연구를 위해 하나의 지하수 유동-용질 이동 연동 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 밀도 의존적 지하수 유동 지배 방정식, 염분 이동 지배 방정식 및 농도와 밀도의 관계식, 그리고 유한 요소법에 기초하여 개발되었다. 서로 다른 두가지 성질의 불포화 대수층이 고려되었다. 하나는 사질토층 위에 점토층이 존재하는 층상 대수층이고, 다른 하나는 사질토층과 점토층이 혼합된 두가지 물질로 구성된 균질화된 대수층이다. 수치모델의 결과는 층상 불균질성 (layered heterogeneity)가 해안 대수층 내에서의 밀도의존적 지하수 유동과 염분 이동에 있어서 매우 중요한 역할을 하고 있음을 보여준다. 그러한 층상 불균질성의 효과는 사질토층과 점토층과의 현저한 수리학적 및 수리역학적 성질의 차이에 기인한다 따라서 실제 해안 대수층 내에서 관찰되는 점토층을 적절히 고려하는 것이 보다 합리적고 타당한 해안 대수층내에서의 밀도 의존적 지하수 유동 및 염분 이동 해석을 가능하게 할 것이다.
목 적 : 복막투석환자에서 복막의 용질이동성에 영향을 미치는 요인으로 유전적 요인과 임상적 요인이 있다. 복막평형검사는 복막투석환자의 복막 용질이동속도를 평가하는 데에 유용한 검사로, 본 연구에서는 소아 복막투석 환자에서 복막평형검사 결과를 이용하여 혈관내피성장인자(VEGF)의 유전자 다형성과 복막 용질이동성의 상관관계를 연구하였다. 방 법 : 서울대학교 어린이병원과 삼성서울병원의 소아 복막투석환자 중에서 복막염의 병력이 없고 복막투석 시작한 지 1년 이내에 복막평형검사가 시행된 환자를 대상으로 하였다. VEGF 유전자 -2578 C/A, -14978T/C, -1154G/A, -634G/C, +936 C/T의 단일 유전자다형성분석을 시행하였고 VEGF 유전자 다형성의 분포와 복막평형검사 결과간의 상관관계를 분석하였다. 결 과 : 복막평형검사를 분석한 결과, 4시간 크레아티닌의 투석액/혈장비(D/P creatinine)는 $0.56{\pm}0.13$였고 4시간 투석액/0시간투석액포도당비(D/$D_0$ glucose)는 $0.43{\pm}0.11$였다. 배수체 CTGGC의 이형접합체 또는 동형접합체인 경우가 배수체 CTGGC를 가지지 않은 경우에 비해 높은 4시간 D/P creatinine ($0.67{\pm}0.12$ vs $0.50{\pm}0.09$, P=0.007)과 은 4시간 D/$D_0$ glucose ($0.35{\pm}0.12$ vs $0.47{\pm}0.08$, P=0.037)를 보였다. 결 론 : VEGF 유전자 다형성은 복막 용질이동성에 영향을 미칠 수 있다.
n-알코올 용매에서 티오아세테이트아미드(TA)의 아미노 양성자의 nmr 화학적 이동과 선모양이 온도를 변화시켜가면서 구하였다. 아미노 양성자의 화학적 이동변화를 용매의 극성 파라미터 중에서 Reichardt의 $E_T(30)$과 연관지어 고찰하였으며, 그들 사이에는 다음의 관계가 있음이 밝혀졌다. ${\delta}_{obs}=a{\cdot}E_T(30)+b{\cdot}(E_T(30))_2$ 여기서 a는 알코올 용액에서의 용질의 고유한 특성이며, b는 용질-용매 분자간 상호작용의 특성을 나태내고 있다. 또한 선모양 분석에서 얻은 N-C(S) 결합 주위로의 부자유 회전 장애도 아미노 양성자의 화학적 이동의 행동과 유사하게 $E_T(30)$과 밀접한 관계가 있음을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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