피복공법의 설계에서 피복재의 선정은 중요한 설계 변수로 파랑에너지로 발생하는 해저면 유속에도 피복재가 침식되지 않게 설계되어야 한다. 피복공법 관련된 기존 연구는 파랑에너지에 따른 깊이별 유속과 유효입경을 주로 시공경험과 수치해석에 의존하여 수행되었기 때문에 현장에서 시공경험이 미흡한 기술자가 사용하기에는 어려움이 예상된다. 본 연구에서는 파랑에너지에 따른 깊이별 유속과 피복재의 입경에 따른 침식을 판단할 수 있는 간편식을 제시하고 모형수조를 이용한 실내실험을 통해 신뢰성을 확인하고자 한다. 실내실험에서 측정된 깊이별 유속은 이론식과 상당히 일치하며, 유속추정 이론식을 침식 해석에 적용하여 유효입경을 예측하면 침식 유무 판단이 가능하다.
흙을 나타내는 가장 기본적인 물리적 성질중의 하나가 흙을 구성하는 입자들의 입도분포이며, 입도분포특성을 분석하기 위해 최근에 대두되고 있는 방법중의 하나가 프랙탈 이론이다. 본 연구에서는 fragmentation 프랙탈을 이용하여 흙의 입도분포곡선의 특성을 파악하였다. Fragmentation 프랙탈을 표현하는 방법에는 ‘개수-입경’프랙탈과 '중량-입경' 프랙탈이 있으며, 본 연구 결과, '중량-입경' 방법이 더 실용적이었다. 균등계수($C_{u}$)가 4이하에서는 균등계수가 증가함에 따라 프랙탈차원($D_{tot}$)이 급격히 증가하였으나, 균등계수가 6이상에서는 일정한 값에 수렴되는 결과를 나타냈다. 곡률계수($C_{c}$)가 3이상에서는 프랙탈차원은 크기가 작은 입자들의 영향을 받고, 곡률계수가 3이하에서는 큰 입자들의 영향을 받는 것으로 나타났다. 유효입경($D_{10}$)의 크기에 따른 프랙탈차원의 변화를 분석한 결과, 균등계수와 곡률계수가 같을 경우 프랙탈차원은 유효입경의 크기에 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다. 전체 입자의 크기분포를 고려할 수 있는 프랙탈 개념을 입도분석에 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단되며, 향후 프랙탈차원과 흙의 공학적 특성과의 관계정립에 대한 지속적인 연구가 필요하다.
본 연구에서는 대상지역에 대한 지질조건에 따른 토질특성을 조사하였다. 대상지역의 지질은 인곡응회암, 유치역암, 다도응회암 등으로 구분되며, 유치역암은 대상지역의 약 80%를 점유하고 있다. 대상지역에 주로 분포하고 있는 역암, 응회암 및 세일구간에 대하여 비교란 및 교란시료를 채취하고 각종 실내토질시험을 실시하였다. 역암지역의 경우 건조단위중량이 크고 투수계수가 작으며, 응회암 및 셰일 지역의 경우 건조단위중량이 작고 투수계수가 큼을 알 수 있다. 흙의 유효입경과 세립토함유량은 흙의 투수계수에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 즉, 흙의 유효입경이 증가함에 따라 흙의 투수계수는 증가하고, 흙의 세립토 함유량이 증가함에 따라 투수계수는 감소하게 된다.
오염토양의 현장정화에 있어서 지반 및 오염물질의 물성치는 정화에 소요되는 시간과 함께 매우 중요한 고려사항이다. Gabr 등(1996)은 연직배수재가 설치된 오염지반에서 시 공간적 변화에 따른 초기오염농도에 대한 오염농도비($C/C_0$)를 구하는 식을 유도하였다. 본 연구에서는 Gabr 등이 유도한 식의 전산모형 FLUSH1을 이용하여 오염지반 흙의 유효입경, 간극률, 형상계수, 밀도, 지반의 온도와 오염물질의 단위중량 및 점성계수가 오염정화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 시 공간적 변화에 따른 오염농도비($C/C_0$)를 분석 하였다. 분석결과 연직배수재가 설치된 오염지반에서 정화에 크게 영향을 미치는 인자는 오염지반 흙입자의 유효입경인 것으로 나타났으며, 그 다음으로 오염물질의 점성, 오염지반 흙의 간극율, 형상계수, 지반의 온도, 오염물질의 단위중량, 흙의 밀도 순으로 분석되었다. 오염지반 흙의 밀도는 오염정화에 미치는 영향이 아주 작은 것으로 나타났다.
Benzobicyclon은 HPPD활성을 억제하여 plastoquinone의 생합성을 저해하며 최종적으로 carotenoid 합성을 억제하고 대상잡초는 백화현상(bleaching)을 거쳐 고사하게 된다. 본 시험은 저항성잡초에 대한 benzobicyclon의 제형별, 증량제 종류별 제초활성을 비교하기 위하여 실시하였다. 폿트 시험에서 SU계 제초제 저항성 올챙이고랭이에 대한 benzobicyclon의 제형별 제초활성은 SC가 GR보다 높게 나타났고 이러한 결과는 시험포장에서도 동일하였는데, 이는 SC의 평균입경이 GR보다 작기 때문이다. 또한 평균입경이 동일한 benzobicyclon 혼합제의 DT와 GR간의 제초활성은 차이는 용출속도에 의해 차이가 나타났다. Benzobicyclon 혼합제 GR를 분쇄방법을 통해 유효성분의 평균입경을 각각 다르게 하여 제초활성을 비교시 습식분쇄를 거쳐 평균입경을 작게 한 GR-II의 제초활성이 높았다. 또한 건식분쇄를 거쳐 증량제를 talc와 bentonite로 사용한 GR-I보다 증량제를 $CaCO_3$와 kaolin을 사용한 GR-III의 제초활성이 10% 높았다. Benzobicyclon 성분을 습식분쇄하여 제형화한 GR의 제초활성이 높은 이유는 benzobicyclon 성분의 평균 입경이 작아 유효성분의 용출이 신속하게 이루어졌기 때문이고, 증량제의 종류에 따른 용출 차이는 benzobicyclon의 광물질의 종류에 따라 흡착(결합)력이 다르기 때문이다. Benzobicyclon 혼합제의 스크린 사이즈가 1mm인 GR-I와 0.7mm인 GR-IV간의 효과차이는 10% 이내이었다.
입경과 건조 온도에 따른 수분 함량의 변화에 대한 연구를 수행하고 콩의 건조 특성을 박층 건조 모델을 적용하여 설명하였으며, Midilli-Kucuk 모델이 콩의 열풍건조를 서술하기에 가장 적합하였다($R^2$ >0.99). 입경을 달리한 S, M, L 군 모두에서 건조 온도가 증가할수록 건조 속도가 증가하였으며, 같은 건조 온도에서 입경이 증가할수록 건조 속도가 감소하였고, 초기 수분 함량(25%)으로부터 목표 수분 함량(10%)까지 건조시키기 위해 25, 35, $45^{\circ}C$ 건조에서 L군과 S군의 필요 건조 시간은 1,160분과 787분, 598분과 391분, 405분과 260분을 나타내어 건조 온도뿐 아니라 입경 역시 콩의 열풍건조를 위해 반드시 고려되어야 함을 확인하였다. 유효 수분확산도는 Fick's second law를 사용하여 평가되었다. 유효 수분확산도는 입경이 증가하고 건조 온도가 증가할수록 증가하였으며, 콩의 크기에 따른 콩의 온도 증가와 건조속도 증가에 의한 다공성 조직의 수축이 수분확산도의 차이를 유도하였음을 확인할 수 있었다. S, M, L 군의 유효 수분확산도는 각각 $0.83{\times}10^{-10}{\sim}1.51{\times}10^{-10}m^2/s$, $1.17{\times}10^{-10}{\sim}2.17{\times}10^{-10}m^2/s$, $1.53{\times}10^{-10}{\sim}2.95{\times}10^{-10}m^2/s$의 범위를 나타내었다. 이는 대부분의 식품 및 bioproduct의 수분확산도 범위 내에 속했다. 활성화 에너지($E_a$)는 건조 온도로부터 Arrhenius 식을 사용하여 평가되었다. 열풍건조에서 콩의 $E_a$는 24.73 kJ/mol의 값을 나타냈으며, 입경에 따른 유의적 차이는 없었다.
유효유량이란 수년에 걸쳐 연 유사량의 대부분을 이동시키는 유량으로 정의되며 유량-빈도분포곡선과 유사량 곡선을 이용하여 산정된다. 유효유량은 하도를 설계하거나 기존 하도의 안정성을 평가하는데 있어 기준유량이 될 수 있는 필수적인 요소이지만, 현재 국내의 경우 이에 대한 분석이 충분히 수행되지 않아 특정한 패턴을 도출하기 힘든 실정이다. 특히 우리나라의 하천은 연강수량의 약 70%가 여름철에 집중되는 기후적 특성의 영향으로 하상계수가 미국과 유럽에 비해 10에서 25배 크게 나타나 외국사례를 국내에 적용하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 구하도복원이 계획 또는 진행되어 유효유량 산정이 필수적이며 하상계수가 매우 큰 만경강, 청미천, 함평천을 대상하천으로 선정하여 유효 유량을 산정하고 수리적, 지형학적 특성과의 연관성을 분석하고자 한다. 유효유량을 계산하는 데 있어 가장 큰 영향을 미치는 요소는 유량빈도 간격 수와 유량빈도 간격의 설정이다. 따라서 본 연구에서는 유효유량 산정을 위한 유량 간격으로 산술등간격(Arithmeic Bin)과 로그간격(Logarithmic Bin)을 모두 사용하였으며 각각 간격수가 25개, 50개, 100개인 경우에 대해 유효유량을 계산하여 비교하였다. 산술등간격과 로그간격을 사용한 유효유량 산정결과 중 최대, 최소값을 제외한 나머지의 평균값을 각 대상하천의 유효유량으로 선정하였다. 수리적, 지형학적 특성에 따른 대상하천 분석 결과 하상계수가 클수록 유효유량이 크게 산정되는 것으로 나타났으며 하상 경사, 하상토의 중앙입경 크기와 비례하는 것으로 나타났다. 반면에 수심-하폭비와 사행도의 경우 유효유량과 반비례하는 것으로 나타났다.
반도체 및 디스플레이 산업은 많은 공정들에서 저온 플라즈마 반응을 이용한다. 특히 소자 제작을 위한 실리콘 박막의 증착은 저온 플라즈마 공정의 주요 공정이다. 하지만 실리콘 박막을 합성하는데 있어서 저온 플라즈마에서 형성되는 실리콘 나노 입자는, 오염입자로써 박막의 특성을 악화시켜 소자생산 수율을 악화시키는 주요 원인이 되고 있다. 따라서 플라즈마에서 입자 형성의 원인이 되는 화학반응 및 입자들의 성장 매커니즘에 대한 연구는, 1980년대 플라즈마 공정에서 입자 합성이 보고된 이래 공정의 최적화를 위해 꾸준히 연구되어왔다. 이러한 매커니즘의 연구들은, 플라즈마 화학반응에 의해 실리콘 입자 핵을 만들어 내는 과정과 입자들이 충돌에 의해 성장해가는 과정으로 나눠진다. 플라즈마 화학 반응 과정은 아레니우스 방정식에 의해 정의된 반응계수를 이용하여 플라즈마 내 전자와 이온, 중성 화학종들이 전자 온도와 전자 밀도, 챔버 온도 등에 의해 결정되는 현상을 모사한다. 또한 이 과정에서 실리콘을 포함하는 화학종들의 반응에 의해 핵이 생성 되가는 양상을 모사한다. 생성된 핵은 충돌에 의해 입자가 성장해 가는 과정의 가장 작은 입자로써 이용된다. 입자들이 성장해가는 과정은 입자들이 서로 충돌하면서 다양한 입경의 입자로 분화되어가는 현상을 모사한다. 이 과정에 의해 다양한 입경분포로 분화된 입자들은 플라즈마 내 전자에 의해 하전되며, 이러한 하전 양상은 입경에 따라 다른 분포를 보인다. 본 연구에서는 입자의 하전 분포를 고려하여, 입자들의 성장의 주요 원인인 입자간의 충돌을 대표하는 충돌주파수를 수정하는 방식을 채택하여 보다 정밀한 입자 성장 양상을 모델링하였다. Inductively coupled plasma (ICP) 타입의 저온 플라즈마 반응기에서 합성된 입자들을 Particle Beam Mass Spectrometer (PBMS)와 Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용하여 입경분포를 측정한 데이터와 모델링에 의해 계산된 결과를 비교하여 본 모델의 유효성을 검증하였다. 검증을 위해 100~300 mtorr의 챔버 압력 조건과 100~350 W의 입력 전력 조건들을 달리하며 측정한 결과와 계산한 데이터를 조건별로 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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