• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제61권4호
• /
• pp.576-583
• /
• 2023

본 연구에서는 전극의 전기 전도도 증대와 젖산 산화반응의 부산물인 과산화수소 생성 완화가 젖산 산화효소 전극 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 유연성 있는 탄소종이 표면을 단일벽 탄소나노튜브로 개질하여 전극의 전기 전도도를 향상시켰다. 카탈라아제를 도입하여 젖산 산화반응에서 발생하는 과산화수소를 제거하였다. 젖산 산화효소와 카탈라아제가 동시에 고정화된 탄소종이 전극은 젖산 산화효소만 고정화된 탄소종이 전극보다 1.7배 많은 전류를 생성하였다. 단일벽 탄소나노튜브로 개질된 탄소종이 표면에 젖산 산화효소와 카탈라아제가 동시에 고정화된 전극은 171 µA의 전류를 생산하였는데, 이는 탄소종이 표면에 젖산 산화효소만 고정화된 전극이 생산하는 전류보다 2배 높은 값이다. 최적화된 전극은 젖산 농도가 20 mM까지 선형반응을 보여 센서용 전극으로 사용 가능함을 확인하였다.

• 지질공학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.673-687
• /
• 2023

데이터 탐색은 수집한 데이터를 다양한 각도에서 관찰 및 이해하는 과정으로 데이터 구조 및 특성 분석을 통해 데이터의 분포와 상관관계를 파악하는 과정이다. 일반적으로 산사태는 다양한 인자들에 의해 유발되고 발생 지역에 따라 유발 인자들이 미치는 영향이 상이하기 때문에 산사태 취약성 분석 이전에 데이터 탐색을 통해 유발 인자 사이의 상관관계를 파악하고 특징적인 유발 인자를 선별한다면 효과적인 분석을 수행할 수 있다. 따라서 본 연구는 데이터 탐색이 예측 모델의 성능에 미치는 결과를 확인하기 위해 두 단계에 걸친 데이터 탐색을 수행하여 인자를 선별하고, 선별된 유발 인자들 사이의 조합과 23개의 전체 유발 인자 조합을 활용하여 딥러닝 기반의 산사태 취약성 분석을 진행하였다. 데이터 탐색 과정에서는 Pearson 상관계수 heat map과 random forest의 인자 중요도 histogram을 활용하였으며, 딥러닝 기반 산사태 취약성 분석 결과의 정확도는 분석을 통해 획득한 산사태 취약 지수 값을 이용해 제작한 산사태 취약성 지도를 confusion matrix 기반의 정확도 검증 방법을 통해 분석하였다. 분석 결과, 전체 23개의 인자를 사용한 산사태 취약성 해석 결과는 55.90%의 낮은 정확도를 보였지만 한 단계의 탐색을 거쳐 선별한 13개 인자를 활용한 취약성 해석 결과는 81.25%의 분석 정확도를 보였고, 두 단계 데이터 탐색을 모두 수행하여 선별된 9개의 유발 인자를 활용한 산사태 취약성 분석 결과는 92.80%로 가장 높은 정확도를 보였다. 따라서 데이터 탐색을 통해 특징적인 유발 인자를 선별하고 분석에 활용하는 것이 산사태 취약성 분석에서 더 좋은 분석 성능을 기대할 수 있음을 확인하였다.

• 생태와환경
• /
• 제56권3호
• /
• pp.196-206
• /
• 2023

하천생태계의 주요 1차 생산자인 부착돌말류는 대부분 세포 크기가 매우 작아 관찰과 피각 계수에 고배율의 현미경적 방법을 요구하며, 그로 인해 정성적, 정량적 분석에 있어 정확도와 정밀도를 확보하기가 쉽지 않다. 본 연구는 부착돌말류를 이용한 수생태계 조사·평가에 있어 정도관리를 향상시키기 위한 방법을 제안하였다. 정도관리의 목적에 부합하기 위해, 정성 및 정량분석이 동시에 가능한 영구표본 슬라이드의 분석도구를 신규로 개발하였다. 영구표본을 제작함에 있어 커버 글라스와 슬라이드 글라스에 격자 유무의 조합으로 표본을 만들어 상호 특성을 비교하였다. 그 결과, 다른 시험 조건에 비해 유색선형 격자 슬라이드를 사용하는 방법이 가장 효과적이었다. 향후, 더 개선된 방법의 개발이 기대되지만, 본 연구에서 개발된 방법은 그 효율성과 적용성에 있어 기존 부착돌말류의 실내분석 정도관리를 개선하는 데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제33권6호
• /
• pp.519-533
• /
• 2023

본 연구에서는 평균 압축강도가 100 MPa 이상인 암석에 대해 픽커터의 선형절삭시험을 실시하였고, 적외선 열화상 카메라를 통해 측정된 픽커터 절삭 시의 발생 온도와 커터 작용력과의 상관관계를 분석하였다. 모든 시험조건에서 최대 온도는 치핑이 발생하는 암석면에서 측정되었고, 암석에 발생한 온도는 픽커터의 작용력과 밀접한 상관관계를 나타내었다. 반면, 픽커터에 발생하는 온도는 대기 온도 대비 최대 36℃ 이내로 상승하였고 커터 작용력과의 상관관계도 뚜렷하지 않았다. 이는 실험실 조건의 짧은 절삭거리와 텅스텐 카바이드 삽입재의 높은 열전도 특성이 원인인 것으로 사료된다. 단, 픽커터의 주요 부위 중에 텅스텐 카바이드 삽입재에 상대적으로 높은 온도가 유지되는 것으로 나타나, 픽커터 절삭 성능의 유지를 위해서는 삽입재와 헤드부 사이에 보강을 실시하거나 픽커터 제작 시에 은납 공정의 품질을 향상시키는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제62권2호
• /
• pp.147-152
• /
• 2024

의료용 센서들은 대부분 일회용 제품으로, 검사·진단 비용을 줄이기 위해서는 저가의 전극 소재 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 일회용 전기화학센서의 전극 소재로 pencil graphite를 도입하여 전처리 효과와 전도성 고분자 폴리아닐린(polyaniline; PANI) 및 금속 산화물 CuO NPs를 이용한 표면 개질(modification)을 통한 전기화학적 특성을 조사하고, 이를 글루코스 검출용 비효소 전기화학센서에 적용하였다. Pencil graphite electrode (PGE)의 표면 활성화를 위한 전처리는 화학적과 전기화학적으로 각각 진행되었으며, 전처리된 샘플들은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스(EIS) 분석법을 이용한 전기화학적 특성 조사를 통해 최종적으로 전기화학적 전처리 방법을 채택하여 CuO NPs/PANI/E-PGE를 제작하였다. 이를 적용한 비효소적 글루코스 검출용 전기화학 센서는 0.282 ~2.112 mM과 3.75423~50 mM의 선형 구간에서 각각 239.18 mA/mM×cm²과 36.99 mA/mM×cm² 정도의 감도(sensitivity)와 17.6 μM의 검출 한계(detection limit), 글루코스에 대한 좋은 선택도(selectivity)를 보였다. 본 연구의 결과를 토대로 PGEs를 활용한 다양한 일회용 센서 응용과 저가의 고성능 전극 소재 개발 가능성을 확인하고, 더 많은 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.61-77
• /
• 2024

본 연구는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 기반 데이터를 사용하여 도시 열 쾌적성을 신속하게 진단하는 방법을 개발하는 것을 목표로 수행하였다. 연구 대상지는 경상남도 창원시에 위치한 창원대학교 공과대학 부지 및 용지공원을 대상으로 수행하였으며, 기초자료 구축에는 현장측정 및 UAV를 활용하였다. 세부적으로 현장측정 기반 열 쾌적성 지수 PET, UTCI를 산출하였으며, UAV를 활용하여 식생지수(NDVI), 하늘시계지수(SVF) 및 지표면 온도(LST) 영상을 제작 후 분석에 활용하였다. 연구결과, UAV 기반 예측된 PET와 UTCI는 각 유의수준 1% 이내에서 0.662, 0.721의 높은 상관관계를 보이는 것을 확인하였다. 예측 모델의 설명력은 PET 43.8%, UTCI 52.6%로 도출되었으며, RMSE는 PET 6.32℃, UTCI 3.16℃로 나타나 UAV 기반 열 쾌적성 평가 시 UTCI 지수를 활용하는 것이 더 적합한 것으로 도출되었다. 본 연구에서 개발된 방법은 기존 접근 방식에 비해 상당한 시간 절약 이점을 제공하여 실시간 도시 열 쾌적성 평가 및 완화 계획에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제40권3호
• /
• pp.85-91
• /
• 2024

시멘트계열 재료를 이용한 지반보강 시 처리지반의 안정적 이용을 위하여 해당 재료의 양생과정 평가가 요구된다. 본 연구에서는 전자기적 물성 기반 시멘트 그라우트의 양생과정 평가를 위하여 시계열반사계(TDR) 측정시스템을 적용하였다. 시멘트 그라우트의 높은 전도성으로 인한 프로브 내 전극간 전기적 연결을 방지하기 위하여 코팅 프로브를 제작하였으며, 코팅 프로브로부터 실제 비유전율 평가를 위한 보정실험이 수행되었다. 코팅 프로브가 적용된 TDR 측정시스템으로부터 시멘트 그라우트의 양생과정을 평가하고자 지연제가 첨가된 물시멘트비 45%의 초속경시멘트 그라우트가 준비되었으며, 몰드 내 타설 직후 예비측정 및 배합 후 3~288시간 경과 시점에서 TDR 신호를 수집, 비유전율을 평가하였다. 실험 결과, 타설 직후의 시멘트 그라우트는 100 이상의 높은 비유전율 상태를 나타내었으나 양생시간이 경과함에 따라 급격한 감소 경향을 보였으며, 양생 144시간 시점부터의 비유전율은 약 13.8로 수렴하여 해당 시간을 양생 완료시점으로 판단하였다. 본 연구에서 이용된 코팅 프로브 TDR 측정시스템은 전도성 재료에 대한 적용성과 더불어 전자기적 물성 기반 시멘트계열 지반보강재 양생과정 모니터링에 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제37권1호
• /
• pp.33-40
• /
• 2024

해양폐기물 중 하나인 패각의 발생량은 매년 증가하고 있으나, 대부분이 해안 근처에 야적되거나 방치되어 환경적·사회적으로 문제가 되고 있다. 천연 골재 부존량 감소에 따른 골재 대체재로서 패각이 사용된다면 재료 수송에 따른 물류비용을 효과적으로 감축시킬 수 있어 자원 재활용을 활성화할 수 있다. 본 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅 기술을 활용한 해양 구조물의 건설 재료로서 패각 잔골재의 사용 가능성을 분석하였다. 패각을 활용한 3D 프린팅 콘크리트는 패각 잔골재와 시멘트 풀 계면 등의 공극 요인으로 일반 콘크리트 대비 낮은 강도를 가지기 때문에 역학적 성능 평가를 위한 미세구조 특성 분석이 요구된다. 유동성, 출력성 및 적층성을 고려하여 3D 프린팅 콘크리트의 배합을 선정하였으며, 패각 잔골재를 활용한 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성과 미세구조를 분석하였다. 시편의 물성을 평가하기 위해 3D 프린터로 압축강도와 부착강도 시편을 제작하였고 강도 시험을 진행하였다. 미세구조를 분석하기 위해 고해상도 이미지를 얻을 수 있는 SEM 촬영을 수행하였으며, 히스토그램 기반 상 분리 방법을 적용하여 공극을 분리하였다. 패각 잔골재 종류에 따른 공극률을 확인하고 확률함수를 활용하여 공극 분포 특성을 정량화하였으며, 패각 잔골재의 종류에 따른 시편의 역학적 물성과 미세구조 특성 간의 상관관계를 확인하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.32-39
• /
• 2024

인산형 연료전지(PAFC)의 전기화학적 성능에 영향을 미치는 핵심 부품은 전극 촉매, 전해질 매트릭스 및 기체확산층(GDL) 등이 있다. 또한 전극의 성능 향상을 위해 GDL 위에 미세다공층(MPL)을 적용하는 방법도 있다. MPL은 주로 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)에서 전극 내부의 수분 관리와 접촉 저항 저감을 위한 중간 완화층 역할을 한다. 본 연구에서는 MPL이 PAFC 전극의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 MPL이 없는 GDL과 MPL을 적용한 GDL로 전극을 제작하여 단위전지의 내부 저항과 분극 곡선을 서로 비교하였다. 본 실험 결과에서 MPL을 적용하였을 때 전극의 출력 밀도가 170.2 mW/cm²에서 192.1 mW/cm²으로 향상되었다. MPL은 PEMFC에서와 같이 PAFC 전극에서도 매트릭스와 전극에서 액체 전해질과 물 관리에 효과적으로 작용하고 전극 내부의 물질 전달이 향상되어 전극 성능이 향상된 것으로 판단된다. 또한, MPL의 적용으로 PAFC 전극의 내부 저항이 감소하였고 장기 운전시에도 안정적인 성능을 지속적으로 유지하는 결과로부터 PAFC 전극에도 MPL을 적용하면 전극 성능을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 지질공학
• /
• 제34권2호
• /
• pp.163-171
• /
• 2024

독도의 토층 변화는 독도에 대한 학술적 가치와 함께 독도의 지속가능한 보전 및 활용 측면에서 상당히 중요한 의미를 가진다. 또한 독도에 자생하는 식물 및 생물의 발달에 필수적인 토대가 되므로 독도의 토층에 대한 지속적인 조사와 관찰이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 독도의 자연사면에 대한 토층 변화를 측정하기 위하여 내구성이 우수하고 설치 및 관리가 간편하며, 측정이 용이한 지표침식측정계를 설치하였다. 지표침식측정계는 길이 30~50 cm, 직경 1.5 cm의 강봉 형태이며, 해풍으로 인한 부식의 저항성을 높이기 위해 스테인리스 재질로 제작하였다. 그리고 동도와 서도의 토층분포구간을 대상으로 각각 6개씩의 지표침식측정계를 설치하였으며, 2014년부터 2021년까지 약 8년 동안 매년 1회에서 3회의 현장 측정을 실시하였다. 측정결과 지표침식측정계가 설치된 동도의 토층에서는 전반적으로 미세하게 퇴적되는 양상을 보였으며, 서도의 경우 동도와 반대로 미세하게 침식되는 양상이 나타났다. 동도에 설치된 지표침식측정계는 비교적 동도의 중간 혹은 하부지역에 설치되어 있으므로 동도의 토층 변화는 상부에 존재하는 토층에서의 풍화에 의한 침식 혹은 토사유출로 인하여 주로 퇴적되는 양상이 나타났다. 그러나 서도에 설치된 지표침식측정계는 서도의 상부 혹은 중간지역에 설치되어 있으므로 서도의 토층에서는 풍화로 인한 침식 및 유출이 직접 발생되었을 것으로 판단된다.