국내에서 발생하는 토양침식(soil erosion)은 주로 강우에 의해 발생하며, 이로 인해 농경지 유실, 탁수 발생, 하천 통수능 저하 등 여러 수문학적·환경적 문제가 발생한다. 따라서 유역 내 토양침식 위험지역을 선별하고, 해당 지역의 토양유실 및 유사의 발생량을 산정하는 것은 토양보전 대책 수립 시에 중요한 지표로 활용된다. 침식-유사유출의 물리적 과정은 크게 '강우에 의한 토양 분리(detachment by raindrop)'와 '지표류에 의한 토양 분리(detachment by overlandflow)'로 나눌 수 있으며, 그중 강우에 의한 토양 분리는 수침식(water erosion)의 첫 번째 과정 중 하나로 강우 시 낙하하는 강우 입자들이 갖는 운동에너지가 지표면을 타격할 때 토양체로부터 토양입자가 분리되는 과정이다. 따라서 강우에 의한 토양분리량 산정을 위해서는 강우 운동에너지(rainfall kinetic energy, KE)의 정확한 계산이 요구된다. 그러나 기후 및 지리적 특성 등 여러 조건에 따라 강우 운동에너지는 지역마다 다르게 나타나며, 이로 인해 강우 운동에너지 추정이 매우 어려운 실정이다. 따라서 강우 운동에너지 추정은 주로 강우강도(rainfall intensity, I)와의 관계를 이용한 함수식을 활용한다. 본 연구에서는 대상 지역인 상주지역에 광학우적계(disdrometer)를 설치하여 2020년 6월부터 2021년 12월까지 관측된 37개의 강우 사상에 대하여 KE-I의 관계를 분석하고, 이를 통해 강우 운동에너지식을 도출하였다. 또한, 기존에 국외 및 국내에서 제시된 선형(linear), 멱함수(power-law function), 지수함수(exponential function) 형태의 강우 운동에너지 공식과 본 연구에서 산정된 KE를 비교하였다. 그 결과 비체적 강우 운동에너지에서 Sanchez-Moreno et al. (2012)가 제안한 멱함수 형태의 공식이, 비시간 강우 운동에너지에서 Kinnel (1981)이 제안한 지수함수 형태의 공식이 각각 강우 운동에너지 추정에 통계적으로 유의한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 저품위 견운모를 대상으로 파쇄, 해쇄 및 침강분리 공정을 적용하여 각각의 단위공정의 특성과 품위향상에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 원광석의 주 구성광물은 견운모, 석영, 방해석이었으며, 체가름 결과, 입자의 크기가 작아질수록 견운모의 함량은 높아지는 반면, 불순광물의 함량은 상대적으로 감소하는 경향을 보였다. 조암광물의 형상 및 원소분석 결과, 메디아를 이용하는 분쇄 방식보다는 입자의 표면에 선택적으로 충격력과 전단력을 가해줄 수 있는 해쇄 방식이 적절한 것으로 판단되었다. 해쇄 시간 및 슬러리 농도가 증가함에 따라 미립자 발생량이 증가하였으며, 장시간 해쇄한 경우 미립자 내 불순광물인 석영과 방해석의 혼입량이 증가하는 결과를 보였다. 해쇄 없이 단순하게 분산한 슬러리를 20분 동안 정치 후 회수한 정광의 생산율은 15.4 wt%, $K_2O$ 함량은 9.84 wt% 였다. 10분 해쇄한 후 40분 침강 분리하여 회수한 정광의 생산율은 23.4 wt%로 증가한 반면 $K_2O$ 함량은 9.71 wt%로 감소하였다. 회수된 최종산물은 대부분 판상의 입자로 관찰되었으며 입자표면의 원소분석 결과, 주 구성 원소는 Si, Al, K로 견운모의 화학조성을 보였다.
코로나 방전 정전선별기 내에서 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 분쇄 입자의 이동궤도를 전산 모사하였다. 여기서 PCB입자는 전자부품 분리된 기판을 파쇄한 것으로, 대부분 구리와 FR-4(Flame Retardant Level-4)로 이루어져있다. 우선 입자가 선별기내 회전전극으로부터 탈착 지점을 계산하였으며, 중력, 원심력, 정전기력의 평형으로부터 유도되었다. 한편 탈착 후 이동궤도는 입자의 운동방정식으로부터 구한 가속도를 시간 적분하여 계산하였다. 시뮬레이션 변수는 입자의 크기, 공급전압의 세기, 회전전극속도 및 유도전극 각도로 하였다. 입자 이동궤도에 미치는 영향은 구리 입자의 경우에는 회전속도가 주요 변수였으나, 반면 FR-4 입자의 경우에는 상기 모든 변수에 영향을 받는 것으로 나타났다.
에어로졸을 분리할 수 있는 장비로는 전기적 이동차 분석기(differential mobility analyzer), 싸이클론(cyclone), 습식 충돌기(impinger), 습식 싸이클론(wet cyclone), 확산 배터리(diffusion battery), 관성 임팩터(inertial impactor), 그리고 가상 임팩터(virtual impactor) 등이 있다. 이중 가상 임팩터는 설계 및 제작이 비교적 간편하고, 입자를 분리 및 농축하는데도 좋은 성능을 나타냄으로 널리 사용되어져 왔다. (중략)
입자 크기에 따라 상전이 경로가 달라지며 매우 큰 응집체로 존재하는 gibbsite 분말과 같은 재료의 정량적인 전이 구조 분석의 전제로서 입자 크기가 선택적인 TEM 시편의 준비가 절실히 요구된다. 입자 크기 선택성을 실현한 TEM 시편 준비의 방법론을 확립하기 위한 방안으로서 본 실험이 전개되었다. 약 1 wt%의 gibbsite 원료 분말을 에탄올 용매에 혼합 한 뒤, ball-milling에 의해 조분쇄 처리를 하고 증류수에 1 : 19의 비로 희석된 분산 조제, Darvan C, 0.25 vol%의 첨가와 함께 ultrasonic 처리를 하여 gibbsite suspension을 만들었다. 제조된 gibbsite suspension의 누적 농도 변화 관찰에 의한 침강 시간의 조정 후 정적 침강 분리에 의해 nm 크기별로 분리된 TEM 시편을 만들 수가 있었다. 시편의 전체적인 양상은 SEM으로 관찰하였고 개개 입자들의 morphology 는 TEM으로 분석하였다. 또한, 공정 과정 중의 상변화 가능성을 검토하기 위해 XRD 분석을 실시하였다.
양질의 국산 생강엑기스 제조기술 개발을 위한 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 본 연구에서 시료로 사용한 생강은 전라북도 봉동산과 충청남도 서산산이며, 이들 건강은 수분이 약$10\%$, 회분 $8\~9\%$, 조지방 $4\~5\%$이다. 2) 생강엑기스의 유효성분들은 건강입자에 내포되어 있는 상태에서 추출 속도는 반응층을 통한 확산모델로 설명된다. 침출 효율을 개선하기위해서는 다음과 같은 조건이 필수적이다. 3) 건강의 입자는 $10\~20{\mu}m$정도의 전분입자가 될수록 많이 노출되도록 160목을 통과하는 작은 입자로 분쇄하면 추출효율은 최대화 할 수 있다. - 추출온도는 엑기스의 주요성분의 손실이 무시되는 최대온도, $40^{\circ}C$가 최적이다. - 160목, $40^{\circ}C$에서 추출시간 3-4시간이 최적이다. - 이같은 조건에서의 엑기스 회수율은 약 $8\%$이다. 4) 엑기스내의 비자극성 성분은 회분 $0.5\~0.8\%$, 조지방 $1.2\~1.8\%$, 조단백 $2.8\~3.5\%$이고, 유리당은 거의 침출되지 않는다. 엑기스내의 주요 지방산은 Linoleic acid가 가장 많이 함유되어 있다. 5) 기계건조보다 일광건조에 의한 건강에서 추출된 엑기스의 품질이 양호하며, 외국산 고급 엑기스와 품질면에서 대등한 것이다. 6) 위와 같은 결과는 TLC로 분리하고 분리된 각 Spot를 HPLS로 분석, IR, NMR, LC/MS를 사용하여 주요성분을 확인 및 정량화하였다. 이로부터 엑기스내의 주요성분은 gingerol이 약 0.38, Shogaol이 약 0.027, 그리고 Paradol이 0.03의 농도분율을 가지고 있음을 알았다. 7) 기계건조 건강으로부터 얻은 엑기스는 상온 $\~100^{\circ}C$ 범위에서 휘발 및 열분해에 의한 무게감량이 양건강에 비해 약 2.7배나 높다. 그러므로 생강엑기스를 사용하여 제조되는 생강차 제조시 열풍건조($60^{\circ}C$, 30분)는 품질에 지대한 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 8) 생강엑기스 제조는 건강 재배방법 저장기간과 방법, 건조방법이 건강특성을 좌우한다. 9) 본 연구에서 제시된 열분석(DSC와 TGA)방법을 도입한다면 신속하고 경제적으로 생강 엑기스 품질을 평가하는 데에 큰 기여가 있을 것으로 생각된다. 10) 양호한 생강차를 만들 수 있다고 선정된 엑기스는 수입 엑기스와 함께 양건강의 제품이다.
대구시와 경상북도 지역에서 Tobacco rattle virus(TRV) 감염에 의한 증상으로 보이는 글라디올러스(Gladiolus hybridus), 크로커스(Crocus spp.), 수선화(Narcissus spp.)를 채집하였다. 톱니무늬(notch), 줄무늬(stripe), 변형 (malformation)등의 증상의 잎 조직을 시료로 하여 direct negative staining method(DN) 및 immunosorbent electron microscopy(ISEM)법에 의해 투과전자현미경으로 바이러스 입자를 관찰한 결과, 각각의 시료에서 긴 입자는 170~200 X 22nm, 짧은 입자는 40~114$\times$22nm 크기의 막대모양 입자가 다수 확인되었다. 글라디올러스에서 분리한 tobacco rattle virus(TRV-K)를 담배(Nicotiana tabacum)에 즙액 접종, 증식시킨 후, 정제하여 항혈청을 제작하였다. TRV-K 의 coat protein(CP)유전자를 특이적인 올리고뉴클레오타 이드 프라이머를 이용하여 역전사-중합효소연쇄반응(RT-PCR)으로 증폭시킨 후에 염기서열분석법으로 확인하였다. 그 결과 TRV-ORY의 CP와 99.5%의 상동성을 나타냈다.
본 연구는 선박의 외벽 유지보수를 위한 외벽 연마장비에 장착되는 먼지 집진장치에 적용하기 위한 사이클론 집진방식의 연마기 제작을 위한 사이클론 분리기 설계를 위하여 최적의 설계조건을 도출하고자 유동해석 기법을 적용한 사이클론 연마장비의 집진장치를 소개하고자 한다. 제작된 연마장비의 집진을 위한 접선유입 사이클론의 압력 강하와 입자 수집 능률은 기 연구된 수학적 모델을 적용하여 계산하였다. 종래 공기필터를 가진 사이클론의 계산 결과의 비교는 접선 유입 사이클론이 저압 드롭과 높은 입자 수집능률을 시뮬레이션을 통한 검증과 시작품을 제시하였다. 사이클론은 원통형 장치 내에 분진을 함유하는 기체를 장치내벽에 접선방향으로 유입시켜 유입분진에 선회운동을 부여함으로써 분진입자에 작용하는 원심력에 의하여 가스중의 입자를 분리 포집하는 집진장치로써 연마장비의 집진장치로 응용하고자 본 연구를 진행하여 진행중인 메커니즘과 유체흐름에 대한 기본적인 유체흐름에 따른 사이클론의 규격 파라미터에 따른 유동해석 결과를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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