• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.199-199
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• 2019

친환경적인 산업기술인 초미세기포(Ultra Fine Bubble, 이하 UFB) 제조 기술은 농업, 수처리, 그리고 환경재생 등 다양한 분야에서 적용되고 있다. UFB는 1,000nm 이하의 크기를 가진 기포로서 용존산소를 통한 농작물 성장 촉진 및 수중의 대장균 및 세균제거 등 다양한 성질을 지니고 있다. 본 연구는 기존의 방식과는 다르게 자왜현상을 메카니즘으로 갖는 타격식으로 제조된 UFB 생성장치를 통해 생성된 200nm이하의 크기를 가진 UFB를 실제 딸기 농장에 적용하여 딸기의 성장을 모니터링하고 살균 성능을 가진 화학제품과 UFB를 대장균에 적용하여 대장균 제거효율을 비교하였다. 딸기농장에 기존에 사용되던 지하수 대신 UFB를 주입하여 딸기성장 초기단계의 DO농도를 측정하고 딸기 생식단계에 산소포화도에 대한 질산염의 농도를 측정하여 상관관계를 분석하였으며 각각의 딸기 열매를 수확하여 무게를 비교하였다. 또한 대장균이 함유되어있는 대변을 채취하여 살균 성능을 가진 화학제품과 UFB수를 각각 대장균이 포함된 실험원수와 반응시켜 배양하고 검출된 대장균 개체 수에 확인하여 제거효율을 비교분석 하였다. 딸기성장 초기단계의 DO농도 측정결과 DO농도가 6~9ml/L로 높게 유지되고 있음을 확인하였고 딸기 생식단계에서 산소포화도가 일정하게 유지되고 있음에 따라 질산염의 농도가 점차 감소하는 것을 확인하였다. 또한 수확한 열매의 무게는 각각 37g, 19g으로 UFB수를 통해 재배된 딸기가 약 2배 이상 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 수중의 용존산소가 딸기 성장 초기에 뿌리의 발육에 긍정적인 영향을 미치고 질산염을 원활하게 섭취하게 하여 딸기의 성장이 촉진되었고 열매의 무게가 증가하였다고 판단된다. 또한 대장균이 함유된 원수, 원수+화학제품, 원수+UFB를 접종하여 대장균과 반응시켜 배양하여 대장균 개체 수를 확인한 결과, 원수의 경우 약 600개의 대장균의 개체수가 나타났고, 원수+화학제품의 경우 검출된 대장균의 개체 수는 약 300개 정도로 나타났다. 이를 희석한 비율을 계산하여 대장균 개체 수를 나타내면 원수 약 6000개/ml, 원수+화학제품 약 6000개/ml로 비슷하게 나타난다. 반면, 원수+UFB 경우 검출된 대장균의 개체 수는 1개로 희석한 비율을 계산하여 대장균 개체 수를 나타내면 약 20개/ml로 나타난다. 이와 같은 결과를 통해 UFB는 99.9%의 대장균 제거효율을 보였으며, 화학제품은 대장균 제거효율을 보이지 않았다. 따라서 화학제품은 항균기능은 작용하지만 살균기능은 거의 없다고 판단하였고, UFB의 경우 기포가 소멸하면서 발생되는 초고온, 초고압을 형성하여 주변에 존재하는 대장균을 제거하였거나, 기포가 소멸할 때 발생되는 OH 라디칼을 통해 대장균의 세포를 화학적으로 분해시켜 대장균을 제거하였다고 보인다.

• 대한시과학회지
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• 제20권4호
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• pp.589-596
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• 2018

목적 : 우리는 두 종류의 안압계로 정상 범위 안압과 녹내장 쥐 모델의 안압을 측정하여 안압값을 비교하였다. 두 안압계 중 어느 것이 더 쉽고 정확하게 동물 모델의 안압을 측정할 수 있는지 알아보고자 하였다. 방법 : 녹내장 눈은 6주령 수컷 Sparque-Dawley (SD) 쥐의 오른쪽 눈 전방에 점탄물질 히알루론산을 주입하여 유도하였으며 정상 대조군으로는 동일 쥐의 좌안을 사용하였다. 안압은 오후 3시경 리바운드 압평안압계 (Tonolab)와 함입 안압계 ($Tonopen^{(R)}$ XL)로 측정하였다. 결과 : 대조군인 정상 안압 눈의 평균 안압은 토노펜으로 측정 시 $10.80{\pm}1.03mmHg$, 토노랩으로 측정 시 $15.10{\pm}0.73mmHg$으로 측정되었다. 이 수치들은 통계적으로 유의한 차이는 없었다 (p = .1). 실험군인 녹내장 눈의 평균 안압은 토노펜으로 측정 시 $30.20{\pm}2.67mmHg$, 토노랩으로 측정 시 $37.90{\pm}2.73mmHg$로 측정되었다. 이 수치들은 통계적으로 유의한 차이는 없었다 (p = .95). 고안압인 녹내장 눈을 두안압계로 잰 수치들은 강한 양의 상관관계를 지니고 있었다 (r = .904, p < .01). 결론 : 이 연구는 두 가지 유형의 안압계를 사용하여 정상 범위 안압과 전방에 점탄물질을 삽입하여 유도한 녹내장 모델의 안압값을 비교한 최초의 연구이다. 토노펜은 안압이 정상범위일 때는 주의해서 사용해야 하며, 토노펜과 토노랩은 안압이 높은 범위일 때는 두 안압계 모두 안정적으로 사용될 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.523-530
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• 2019

본 연구의 목적은 광자계수검출기 기반 스펙트럼 전산화단층촬영을 이용하여 K-각 영상을 획득하고, 이를 통해 3차원 융합진단영상을 구현하여 임상적 이용 가능성을 평가하고자 하였다. 실험을 통한 K-각 영상획득을 위해 스펙트럼 전산화단층촬영 시스템을 이용하였다. 희석된 iodine과 gadolinium 조영제가 주입된 6개의 튜브를 돼지고기에 삽입하여 팬텀을 제작하였다. 100 kVp 관전압과 $500{\mu}A$ 관전류 조건에서 발생된 X-선을 이용하였으며, iodine과 gadolinium의 K-각 흡수에너지를 고려한 35 및 52 keV에 저 에너지 문턱값을 설정하여 K-각 영상을 획득하였다. 융합진단영상은 일반적인 전산화단층촬영 영상과 스펙트럼 전산화단층촬영을 통해 획득한 iodine 및 gadolinium 영상을 정합하여 획득하였다. 두 가지 조영제 기반 융합진단영상의 CNR은 일반적인 CT보다 평균적으로 6.76-14.9배 높았으며, 3차원 융합진단영상은 각 조영제의 물질 지도 정보를 제공할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안하는 방법을 통해 전산화단층영상의 화질을 향상시킬 수 있으며 특정 물질의 추가적인 정보를 제공을 통해 진단의 효율성을 증가시킬 수 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.193-199
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• 2019

본 연구에서는 TCAD 시뮬레이션을 사용하여 산화갈륨 ($Ga_2O_3$) 기반 수직형 쇼트키 장벽 다이오드 고전압 스위칭 소자의 항복전압 특성을 개선하기 위한 가드링 구조를 이온 주입이 필요 없는 간단한 플로팅 금속 구조를 활용하여 제안하였다. 가드링 구조를 도입하여 양극 모서리에 집중되던 전계를 감소시켜 항복전압 성능 개선을 확인하였으며, 이때 금속 가드링의 폭과 간격 및 개수에 따른 항복전압 특성 분석을 전류-전압 특성과 내부 전계 및 포텐셜 분포를 함께 분석하여 최적화를 수행하였다. N형 전자 전송층의 도핑농도가 $5{\times}10^{16}cm^{-3}$이고 두께가 $5{\mu}m$인 구조에 대하여 $1.5{\mu}m$ 폭의 금속 가드링을 $0.2{\mu}m$로 5개 배치하였을 경우 항복전압 2000 V를 얻었으며 이는 가드링 없는 구조에서 얻은 940 V 대비 두 배 이상 향상된 결과이며 온저항 특성의 저하는 없는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 활용한 플로팅 금속 가드링 구조는 추가적인 공정단계 없이 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 매우 활용도가 높은 기술로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.183-198
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• 2021

토압식 쉴드 TBM 공법은 커터헤드 후면 챔버에 버력을 채워 막장 안정성을 확보하는 공법으로, 연속적인 굴착 및 지보를 통해 지반 변형을 억제하는 것으로 알려져 있다. 하지만 여전히 지반 조건, 터널 크기, 그리고 시공 조건에 의해 무시할 수 없는 지반 침하가 발생하는 실정이다. 따라서 지반침하 영향인자에 의한 침하 거동을 명확하게 이해하고 이를 기반으로 시공 중 발생 가능한 지반침하를 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 토압식 쉴드 TBM 시공 시의 지반침하 주요 영향 인자들과 침하 발생 메커니즘이 반영된 해석 모델(analytical model)을 제시하였고, 시공 중 조절 가능한 인자들에 대한 매개변수 해석을 수치해석 기법을 통해 수행하였다. 수치해석 결과를 통해 시공 조건에 의한 침하 거동을 정량적으로 도출하였으며, 침하 해석 모델과의 연계를 통해 지반 조건에 따른 정성적인 경향성을 도시하였다. 본 연구 결과를 통해 토압식 쉴드 TBM 굴착에 의한 침하예측모델 도출에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.409-414
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• 2021

수상함이 전투 환경에서 우수한 임무수행능력과 생존성을 구현하기 위해서는 구획을 차단하는 수밀/기밀 성능이 중요하다. 위와 같은 요구사항을 충족을 위해 함정 건조 후 시운전에서 구조요소(격실 및 탱크)에 대한 밀폐성과 특정부위에 대한 강도의 적합성을 검사하며, 특히 수선에 인접한 격실들의 격실기밀시험(Air test)을 수행한다. 격실기밀시험은 대상 격실에 공기를 주입하여 시운전 평가서 상의 요구압력까지 압을 적용하고, 일정 시간동안 압력강하 값을 확인하여 해당 구역의 요구조건 충족여부를 판단한다. 검사 기준은 10분 동안 감소된 압력이 시운전 평가서의 압력강하 허용치 이내이어야 한다. 하지만 외기온도의 영향이 큰 여름철에 격실기밀시험 진행 간 유입되는 열이 내부 공기의 온도를 상승시키고, 이로 인해 공기가 팽창하여 격실 내 압력이 증가하는 현상이 식별되었다. 이러한 현상은 격실기밀시험에서 최종 압력강하 값을 정확히 판단할 수 없게 하고 평가결과에 대한 신뢰성을 결여시킬 수 있다. 본 연구를 통해 격실 내 온도변화 영향을 보정하기 위한 시스템을 고안하였다. 개발된 시스템은 격실 내 온도변화에 의한 압력 변화량을 계산하여 보정값을 출력한다. 이상기체 방정식을 통해 압력변화량을 계산하며, 격실기밀시험 간 온도유지 및 증가/감소를 반영할 수 있도록 개발되었다. 계산된 압력 보정값을 NIST REFPROP의 데이터 베이스와 비교하였을 때, 최소 0.126 %에서 최대 0.253 %의 차이를 보였다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제7권2호
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• pp.205-212
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• 2022

수송은 양식어류의 양식과정에서 필수적으로 수행되며, 선별과 같은 물리적인 스트레스 요인 중 하나이다. 이러한 이유로 본 연구에서는 해산어류인 넙치를 이용하여 수송 시 염분, 수온 및 마취제의 영향을 확인하기 위해 수송 시 해수 염분(35‰, 15‰)과 수온은 20℃ (natural water temperature, NWT), 15℃ (cooling water temperature, CWT)로 설정하였으며 마취제(anesthesia, Anes., Sigma USA)는 50 ppm 희석하여 염분, 수온, 마취제 요인들을 혼합한 실험구를 설정하였다. 실험구는 각각 NWT+35‰, CWT+ 35‰, NWT+15‰, CWT+15‰, NWT+15‰+Anes. 및 CWT+15‰+Anes.으로CWT+15‰+Anes.으로 설정하였다. 스티로폼 상자(66×42×20 cm)를 수송용기로 사용하였으며, 해수 3 ℓ와 액화산소를 주입한 비닐봉지에 넙치 8마리씩 수용하여 수송하였다. 연구 결과 수송 전 코티졸 농도는 2.4±0.1 ng ml^-1로부터 CWT+35‰ 구(16.7±12.8 ng ml^-1)를 제외한 나머지 실험구에서 유의하게 높아졌다. K⁺ 농도는 수송 전 3.1±0.0 mEq l^-1로부터 NWT+15‰ NWT+15‰ 구에서 4.5±1.1 mEq l^-1로 차이를 보이지 않았으나, 나머지 실험구에서는 모두 유의하게 높은 값을 보였다. 혈액성상의 변화에는 영향을 미치지 않았으며, 수온과 마취제는 스트레스를 유발로 인한 삼투압조절에 부정적인 영향을 미쳤다. AST, ALT에는 영향을 미치지 않았다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제27권3호
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• pp.144-157
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• 2022

비활성기체는 화학적, 생물학적 반응을 하지 않는 보존적인 특성을 가지고 있어 해양에서 수온과 염분 변화, 기체 주입, 해수의 혼합과 빙하 융해수의 분포와 같은 물리적인 변화의 추적자로 활용되고 있다. Ne, Ar과 Kr을 정밀하게 분석하기 위해 사중극자 질량 분석기, 고진공 전처리 라인, 초저온 냉각 트랩과 동위원소 표준기체로 구성된 분석 시스템을 제작했다. 고진공 라인은 시료의 용존 기체를 추출하여 동위원소 표준기체와 혼합하는 시료추출부, 합금 물질을 이용하여 반응성 기체를 제거하고 초저온 냉각 트랩으로 비활성기체를 기화점에 따라 분별 증류하는 기체 준비부, 비활성기체를 원소별로 측정하는 기체 측정부로 구성하였다. 기체준비부에 결합한 초저온 냉각 트랩은 질량분석기 내 Ar와 CO₂의 부분압을 현저히 낮추어 Ne 동위원소 분석의 오차를 감소시켰다. 동위원소 표준기체는 ²²Ne, ³⁶Ar과 ⁸⁶Kr를 혼합하여 제작하였고, 혼합 표준 기체의 원소별 양은 대기를 반복 측정하여 역동위원소 희석법으로 결정했다. 대기 평형수 반복 분석의 상대 오차는 Ne, Ar과 Kr에 대해 각각 0.7%, 0.7%, 0.4%이었다. 반복 측정한 대기 평형수의 농도와 포화 농도의 차이로 확인한 분석시스템의 정확도는 Ne, Ar, Kr에 대해 각각 0.5%, 1.0%, 1.7%이었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.65-85
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• 2023

기존 재래식 굴착 대비 안전성과 친환경의 이점으로 TBM (Tunnel Boring Machine)의 사용이 전 세계적으로 증가하였다. 특히 EPB (Earth Pressure Balanced) TBM의 경우 Open TBM 대비 다양한 지반에 적용이 가능하고 Slurry TBM에 비해 지상부지가 적게 필요하고 장비의 구조가 간단하며 가격면에서도 이점이 있어 더욱 널리 사용되고 있다. EPB TBM은 주로 토사지반에 널리 사용되는데 사용될 수 있는 지반 범위를 넓히기 위해서 가장 중요한 것은 적절한 첨가제의 사용이다. 첨가제를 사용해 버력을 소성유동화 시키는 것은 EPB TBM의 굴착성능을 높이는데 큰 도움을 줄 수 있다. 다양한 연구를 통해 첨가제의 적절한 배합비와 주입비율이 제시되어 있지만 이는 주로 slump test 등 대기압 상태에서의 실내시험에 국한되어 있어 실제 현장에서의 상황은 지반별, 장비 상태 등에 따라 상이할 수 있다. 본 연구에서는 먼저 경암부터 토사까지 다양한 지반을 가진 현장의 첨가제 사용량을 실내실험을 통해 추정하여 설계치 및 실제 굴진 시 사용량과 비교하였으며, 추가적으로 폐색, 지하수 유입 등 굴진 중 발생한 다양한 문제들에 대한 첨가제 사용을 통한 해결 방안을 모색하였다. 마지막으로 굴진이 어려운 복합지반에서의 첨가제 사용에 대한 제언을 수록하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권1호
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• pp.1-9
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• 2020

이산화탄소 고정화 및 탄산화 반응에는 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)과 같은 알칼리토류 금속을 함유하고 있는 사문석(serpentine, Mg₃Si₂O₅(OH)₄) 규회석(wollastonite, CaSiO₃), 감람석(olivine, Mg₂SiO₄)과 같은 칼슘/마그네슘 실리케이트 광물(Ca/Mg-silicate mineral)들이 주로 이용되어 왔다. 특히 사문석은 탄산화가 가능한 자연물질 중 자연계 내에 풍부한 매장량을 갖고 있으며, 우수한 반응성 때문에 광물탄산화에 가장 적절한 출발물질로 인식되어 있다. 따라서 본 연구는 사문석을 출발물질로 사용하여 산성 용액 내에서 이산화탄소의 압력이 탄산화 효율에 미치는 영향력을 확인하고자 하였다. 탄산화 실험 조건은 황산용액 0.3~1 M, 반응온도 100℃ 및 150℃ 그리고 이산화탄소의 부분압력 0~3 MPa이며, 탄산화법은 수정된 직접탄산화법(modified direct method)으로 실시하였다. 또한 탄산화 효율을 높이고자 liquid pump로 NaOH 용액을 주입하여 pH를 13으로 조절하였다. 탄산화율은 황산의 농도 및 반응온도에 비례하여 증가하였으며, 3 MPa의 이화탄소를 주입한 조건에서의 탄산화율이 이산화탄소를 첨가하지 않은 조건의 탄산화율보다 높았다. 반응결과 황산용액 1 M과 이산화탄소 부분압 3 MPa, 반응온도 150℃에서 용출 및 탄산화 실험 후 약 85%의 상당히 높은 탄산화율이 분석되었다. 따라서 산성용액에서 이산화탄소의 압력이 사문석 내의 Mg 용출에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. Mg의 용해속도는 Si의 용해속도보다 높아 반응 후 사문석의 Mg : Si의 비가 약 1.5에서 0.1미만으로 급속하게 감소하여, 사문석의 구조 내에 불완전한 Si 사면체 층 골격구조(Mg-depleted skeletal phase)가 분석되었다.