• 헤리티지:역사와 과학
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• 제54권4호
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• pp.78-89
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• 2021

유기잔존물 분석(organic residues analysis)은 동식물의 종에 따라 물질을 구성하고 있는 주요 성분이 다르다는 특성을 이용하여 유기물 시료의 종류를 밝혀내는 분석 방법이다. 본 연구에서는 의정부 신곡동 유적에서 출토된 조선시대 회묘 내 목관 부착 유기잔존물과 현대 재료에 대한 과학적 분석을 적용하여 유기잔존물의 주성분을 확인하고 유기물의 용도를 추정하여 과거 생활 모습을 밝힐 수 있는 자료를 확보하고자 하였다. 목관 부착 유기물과 현대 재료는 적외선 분광 분석(FT-IR)과 기체 크로마토그래피-질량 분석(GC-MS)을 수행하였다. 목관 내부에 부착된 유기물의 FT-IR 분석 결과 식물성 천연 수지 물질로 확인되었다. 또한 천연 수지의 특성 인자를 확인하기 위해 GC-MS 분석 결과 디하이드로아비트산(dehydroabietic acid), 피마릭산(pimaric acid) 등 아비탄(abietane)과 피마란(pimarane)의 디터페노이드(diterpenoid) 화합물과 포화·불포화지방산 성분이 함께 검출되었다. 디터페노이드 화합물은 주로 소나무과 수지에서 나타나는 성분이다. 소나무과 수지에서 기인하는 송진은 문헌에 접착제 재료로 사용된 기록이 있으며, 유기물 시료가 목관 이음새 부분에 잔존하고 있었던 점을 고려한다면 목관에 부착되어 있던 유기물은 소나무과 수지로 만들어진 접착 물질로 추정된다. 또한 디터페노이드 화합물과 함께 검출된 지방산은 식물성 기름에서 유래된 성분으로, 문헌의 기록처럼 송진과 기름을 혼합하여 만든 것으로 추정할 수 있다. 본 연구를 통해 고고자료에 남아 있는 유기물이 매장 환경에서도 그 특성이 남아 있는 것을 확인할 수 있었고, 당시 사용되었던 천연 수지의 종류와 용도를 밝힘으로써 과거 생활 모습 복원에 중요한 정보를 확보하였다는 점에서 큰 의미가 있다고 본다.

• 보존과학회지
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• 제31권3호
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• pp.181-192
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• 2015

강원도 영동 강릉지역인 남양리 백자가마터와 동해지역 발한동2(사문동) 가마터 백자 12개 시편을 대상으로 제작기술 및 태토 사용원료의 특성을 살펴보고자 하였다. 각각 화학 조성과 결정상, 소성온도, 미량원소 및 희토류원소 등을 분석하였으며, X-선 형광분석기(XRF)와 X-선 회절분석(XRD), 열팽창계수 측정(Dilatometer), 유도결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS) 및 유도결합 플라스마 방출 분광법(ICP-AES)을 이용하였다. 우선, XRD를 통한 결정상 분석에서는 강릉 남양리 가마터, 동해 발한동2(사문동) 가마터 백자 모두 quartz와 mullite만 검출되었다. 소성온도를 추정하기 위한 열팽창 수축 측정 결과, 시편마다 각각 차이가 있지만, 대부분 $1200^{\circ}C$ 이하에서 소성되었다. 제게르식을 통한 주성분 분석 결과, 강릉 남양리 가마터 출토 백자의 주성분이 동해 발한동2(사문동) 가마터 백자와 화학적 조성에 차이가 있었으며, 강릉 남양리 가마터 백자의 $RO_2$와 $RO+R_2O$가 동해 발한동2(사문동) 가마터 백자보다 높은 함량이었다. 희토류원소 분석 결과는 강릉 남양리 가마터 백자와 동해지역 발한동2(사문동) 가마터 백자가 지질학적 기원이 상이한 모암으로 제작되었음을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권12호
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• pp.109-115
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• 2014

본 연구의 목적은 산지에서 세립사가 포함된 유동체 혼합물이 다양한 경사 각도를 갖는 수로에서 공급유량의 변화에 따른 토사체적농도를 분석한 것이다. 수치모델은 질량보존 및 운동량 보존에 관한 방정식 그리고 세립토와 조립토 방정식에 기초하여 유한차분법을 이용하여 수행되었다. 비탈 경사면 각도 변화에 따른 토사농도 비교에서 경사가 급할수록 토사체적 농도의 급격한 변곡점이 나타났다. 공급유량의 변화에서는 공급유량이 많을수록 Fluctuation이 발생하였고, 토석류의 상태가 난류형으로 변하여 토사가 부유사 형태로 변화되었다. 이는 토석류의 이동속도가 빠르게 됨을 알 수 있다. 포화된 조립토의 변화에 따른 비교에서는 그 길이가 길수록 고농도가 발생하였으므로 사면 안정을 위해서는 사면에서의 침식 가능 여부를 먼저 판단해야 된다. 본 연구의 결과는 강우 변화에 따른 비탈면 하류단에서의 유동체 혼합물의 토석류에 의한 재해를 예측 및 다양한 경사의 비탈면을 갖는 산지 밑에서의 토석류에 의한 재해에 대한 정보를 제공할 것이다. 또한 사면 안정 시 효율적인 사면 경사각도로 설치하는 것과 사면에서의 침식 방지등에 있어 토석류와의 관계성 분석 및 토석류 재해를 막기 위한 다양한 대책을 세우는 데 효과적인 정보를 제공할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.761-772
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• 2008

본 연구의 목적은 수공학 분야에서 수치해석이 난해한 문제를 해결하기 위한 모형을 개발하고, 해석해가 존재하는 다양한 수치실험, 즉 하상과 하폭이 함께 변하는 점변부정류 조건에서의 검증, 하상경사가 변화하는 세가지 정상상태 조건의 문제, 그리고 해석해가 있는 마찰하상에 적용함으로써 개발된 모형의 적용성을 검증하기 위한 것이다. 모형의 지배방정식은 보존 법칙을 만족하는 Saint-Venant 적분형 방정식이며, Riemann 해법에 의한 유한체적법이 사용되었다. 질량 및 운동량의 흐름율 계산에 HLL Riemann 근사해법이 사용되었고, 시간-공간에서 2차정확도를 위하여 MUSCL-Hancock 기법이 사용되었다. 본 연구에서는 비선형의 흐름율과 생성항과의 균형을 위하여, 중력과 흐름방향 하폭의 변화로 인한 정수압력에 의한 생성항을 차분하는 새롭고 간편한 기법을 소개하였다. 수치실험 모의결과는 개발된 모형이 생성항을 포함한 다양한 흐름조건에서 정확하고, 견고하며, 매우 안정적임을 보여주고, 또한 수공학 분야에서 일차원 적용에 적합한 모형임을 보여준다.

• 보존과학회지
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• 제29권4호
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• pp.437-444
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• 2013

춘천 중도 유적에서 출토된 원삼국시대 경질무문토기 내부의 탄화된 물질에 대한 화학적 분석을 실시하였다. 가스크로마토그래피-질량분석과 퓨리에변환적외선분광분석을 이용하여 부착물에서 유래한 유기물의 정성분석을 수행한 결과, 지방산, 스테롤 등 지방성분이 검출되지 않았다. 탄소와 질소 안정동위원소 분석 결과 부착물을 구성하고 있는 탄소 안정동위원소 비는 평균 $-14.7{\pm}2.8$‰ (-8.7‰~-18.4‰, n=9), 질소 안정동위원소 비는 평균 $6.2{\pm}1.1$‰(-4.4‰~-7.6‰, n=9)로 나타났는데 이 결과는 부착물이 조리된 음식물에서 유래되었음을 추정할 수 있는 과학적 근거라고 할 수 있다. 본 연구결과는 안정동위원소 분석을 조리용 토기 내 탄화된 잔존물 분석에 적용한 국내 첫 사례로서 당시의 토기 용도와 식생활 습관에 대한 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 보존과학회지
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• 제34권5호
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• pp.433-442
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• 2018

본 연구에서는 전통 제철법을 이용해 사철강괴와 사철강괴에 현대강을 접합한 응용강괴 2개를 생산한 후 철제 칼 3자루를 제작하여 금속학적 특성을 비교하였다. 금속현미경과 SEM-EDS 분석결과, Fe-C 합금의 아공석강이었으며, 미세한 Ferrite와 Pearlite가 전체적으로 관찰되며, 칼날에 Martensite가 관찰되었다. 비커스 경도 분석 결과, 사철강 칼(K1)이 533.38 HV, 사철-니켈탄소강 칼(K3)은 514.8 HV, 사철-탄소강 칼(K2)가 477.02 HV로 측정되었다. 마모에 의한 질량감소율은 K1이 0.058%, K3는 0.060%, K2가 0.144%로 측정되었다. 시료의 표면무늬에 대한 EPMA 분석 결과, 표면무늬는 C의 함량의 차이 혹은 화학조성에 의해 무늬가 드러난다는 것을 확인하였다. 향후 칼날의 경도 값을 올려 내마모성을 증가시키기 위해서는 열처리 공정에 대한 추가적인 연구가 필요하며, 전통 제철법으로 제작한 강괴는 니켈 탄소강과 접합하여 사용한다면 우수한 품질의 철제품을 제작할 수 있을 것이다.

• 보존과학회지
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• 제30권3호
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• pp.249-261
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• 2014

본 연구에서는 강원도 원주 지역에서 발굴된 귀래2리 1호 가마터와 2호 가마터에서 출토된 백자의 제작 기술 및 사용 원료의 특징을 살펴보고 출토 백자 원료의 연관성을 도출하고자 하였다. X-선 형광분석기(XRF)와 X-선 회절분석(XRD), 열팽창계수 측정(Dilatometer), 유도결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS) 및 유도결합 플라스마 방출 분광법(ICP-AES)을 이용하여 대상 시편에 대해서 각각 화학 조성과 결정상, 소성온도, 미량원소 및 희토류원소 등을 분석하였다. 귀래2리 가마터 출토 백자는 착색 산화물과 융제의 함유량이 높은 특징을 나타낸다. 소성온도는 시편마다 차이가 있지만 대부분 $1200^{\circ}C$ 이하에서 소성 되었으며 일부 시편은 $1000^{\circ}C{\pm}20^{\circ}C$에서 저온 소성되었고 귀래2리 1호 가마터 출토 백자 중 일부는 $1200^{\circ}C$ 이상 고온에서 소성되었다. 분석 대상 백자의 태토를 XRD 분석한 결과 모두 quartz와 mullite가 검출 되었으며 quartz와 mullite의 검출 비율은 모두 비슷하다. 출토된 백자 태토의 제겔식을 이용한 분석 결과 대상 백자 모두 같은 영역에서 군집하여 태토 원료와 제작 기법의 유사성을 확인할 수 있다. 또한 희토류 원소 분석 결과를 통하여 분석 대상 백자는 지질학적 성인이 동일한 모암으로 제작했음을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.409-418
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• 2019

최근 기후 변화에 의한 집중호우는 산지에서 토석류를 발생시켜 많은 피해를 양산하고 있다. 연구의 목적은 토석류 발생 가능성이 높은 산지에 사방댐을 설치하였을 경우, 사방댐의 설치 위치에 따라 공급유량의 변화에 대하여 사방댐이 받는 충격력을 평가한 것이다. 연구방법으로는 수치해석모델을 이용하였고, 수치해석 모델은 침식과 퇴적 모델을 이용하여 유한차분법을 적용하였으며, 사방댐에 영향을 주는 토석류의 충격력은 유체의 연속성을 고려하여, 질량보존법칙과 운동량 보존 법칙을 만족하는 지배 방정식을 이용하였다. 수치모의를 한 결과 토석류는 도달 초기에 충격력의 Peak가 발생하였으며, 16sec~19sec 구간에서도 토석류의 Peak가 발생하였고, 공급유량을 증가시킨 경우 이 구간에서 여러 개의 토석류 충격력의 Peak가 발생하였다. 이는 공급유량의 증대로 인해 토석류의 유하 속도를 증가시키고, 증가된 속도는 물 입자와 토사의 충돌로 인해 에너지가 증대되고 있음을 보여준다. 따라서, 산지에 연속적으로 여러 기의 사방댐을 설치하려고 할 때 각 위치에서 사방댐이 받는 충격력을 조사할 필요가 있다. 본 연구의 결과는 비탈 경사면에서 토석류 제어를 목적으로 설치되는 구조물이 받는 충격력과 사면에서 사방댐의 적정 위치를 설정하는 데 좋은 정보를 제공할 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.57-63
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• 2023

기후변화로 인하여 발생하는 집중호우와 슈퍼태풍은 우리나라에서 많은 피해를 야기한다. 이러한 피해를 저감하기 위해서 다양한 형태의 하천정비사업이 추진되고 있으나, 홍수기와 갈수기가 뚜렷한 우리나라에서는 하천 균형을 유지하기가 어렵다. 특히, 하천정비 사업으로 설치된 하천구조물은 홍수기에 구조물 및 그 기초의 세굴이 발생되고 하상 변화 등 다양한 문제를 일으키고 있다. 이러한 하상세굴을 저감하기 위하여 하천의 만곡부에 다양한 베인이 많이 설치되며, 베인의 배치와 크기, 모양에 따라서 다양한 하상세굴 저감 효과가 나타난다. 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차 흐름과 반대 방향으로 2차 흐름을 다시 생성함으로써 외측 하상 주변의 세굴이 감소하고 퇴적이 촉진된다. 본 연구의 이론은 질량보존법칙을 만족하는 연속방정식과 운동량 보존을 만족하는 운동량방정식을 적용한 지배방정식을 이용하고, 다양한 조건 하에서 베인의 영향을 조사하기 위해 설계 요인에 따라 전체 평균 유속 변화율을 측정한다. 사다리꼴 베인과 사각형 베인 모두에서 평균유속과 횡단면 유속이 모두 감소하였고, 이는 베인 설치로 인해서 원심력을 갖고 유하하는 하천유속이 방해를 받아 유속이 저감되기 때문이다. 또한, 하천흐름 방향에 수직으로 또는 경사적으로 설치된 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차흐름의 역방향으로 2차흐름을 발생시켜 원심력 2차흐름의 상쇄를 나타내기 때문에 베인의 효과가 나타난다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제41권1호
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• pp.1-8
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• 2024

화장품 소재는 안전성이 무엇보다 중요시된다. 화장품에 사용되는 기존의 보존제인 PE에 대장균 효소 𝛽-gal을 이용하여 안전성이 증가된 PE-gal을 생합성하였다. 화장품 소재로 사용하기 위해 생합성된 생성물인 PE-gal의 피부 흡수도를 기존의 보존제인 PE와 비교하기 위해 Franz Diffusion cell Assay 시스템을 이용하여 경피투과도를 측정하였다. 같은 질량농도의 시료를 사용하였을 때 PE의 Flux 값, Kp 값은 시간이 지날수록 증가하는 것으로 나타났으나 PE-gal은 투과도를 측정할 수 있을 만큼 투과되지 못하였다. 이는 PE의 피부투과도가 생합성된 PE-gal 배당체보다 높다는 것을 나타낸다. Marzulli 등에 따라 Kp 값을 이용하여 투과 정도를 확인하였을 때 PE의 투과속도는 1mg/mL의 농도에서 느림(slow)으로 측정되었다. 따라서 배당체 형태의 PE-gal은 PE에 비해 경피 투과도가 현저히 낮게 나타났다.