• 제목/요약/키워드: 질소물질수지

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광물화된 탄소나노튜브 첨가재의 계면 특성화 (Interfacial Characterization of Mineralized Carbon Nanotubes)

  • 박찬욱;정지원;윤군진
    • Composites Research
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    • 제31권5호
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    • pp.282-287
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    • 2018
  • 본 연구는 광물화된 탄소나노튜브를 고분자 기지재료의 강화재로 사용할 때, 계면 결합력이 기존 탄소나노튜브 강화재에 비해 어떤 차이를 보이는지 분자동역학 시뮬레이션을 통해 탐구한다. 최근 탄소나노튜브에 질소를 도핑한 후 표면을 광물화 하는 실험 연구가 보고되고 있다. 하지만 복합재료의 강화제로 첨가되었을 때 보일 수 있는 물성 증가 현상에 대한 연구는 아직 부족하다. 광물질로는 실리카($SiO_2$)를 사용했고 고분자 기지재료로는 열 가소성 수지인 poly(methyl metacrylate) (PMMA)를 사용했다. 계면 결합력과 계면 전단 응력을 계산하기 위해 강화재를 기지재료로부터 빼내는 pull-out 시뮬레이션이 진행되었다. 계산 결과, 실리카 광물화된 탄소나노튜브가 고분자 기지재료와 향상된 계면 상호작용을 가지는 것으로 조사되었다. 본 연구진은 향후 광물화된 탄소나노튜브 강화재가 첨가된 나노 복합재료의 열 기계적 물성을 분석하여 다양한 분야에서의 활용 가능성을 제시할 계획이다.

2010년 시화호유역 질소 물질수지 산정 (Estimation of Nitrogen Mass Balance in Sihwa-ho Watershed, 2010)

  • 최정길;이효진;김태하;최재훈;우준식;이강웅
    • 한국환경과학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.179-193
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    • 2018
  • Nitrogen budgets in Sihwa-ho in 2010 were estimated using a mass balance approach. Major nitrogen fluxes sources can be divided into three sections: cities, agricultural area, and forest. Surplus nitrogen 2,030~2,214 ton/yr (2,123 ton/yr in average) was discharged to Sihwa Lake. 20% of the surplus nitrogen is removed from the wetland and 60% is removed tidal flats. Therefore net nitrogen discharge from Sihwa basin is estimated to be 650~708 ton/yr (679 ton/yr in average). Wet and dry nitrogen deposition and load from non-point sources ware estimated to be 97 ton/yr and 69 ton/yr, deposition is using CAMx model. So estimated total nitrogen discharge into Sihwa-ho was 817~875 ton/yr (846 ton/yr in average). The atmospheric load explains 11.1~11.9% (11.5% in average) of the total nitrogen load Sihwa-ho.

물질수지 모델을 이용한 주택 실내의 이산화질소 감소율 (Decay Rate of the Nitrogen Dioxide in Indoor Residence Using Mass Balance Model)

  • 유승진;배현주;양원호;정문호
    • 한국환경보건학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.145-152
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    • 2001
  • The purpose of this study was to determine nitrogen dioxide(NO$_2$) decay rate by reaction between NO$_2$ and interior materials in Korean residence. The results of this research could be helpful to choose the interior construction materials and to study on reduction of indoor air pollutants. The results of this research are as follows; For 30 residences in Seoul and Incheon from October 2000 to march 2001, the mean of infiltration rate was 0.70$\pm$0.44 ACH, and single-detached houses (7 houses) and apartments (19 houses) were 0.97$\pm$0.55 ACH and 0.61$\pm$0.34 ACH, respectively. The $CO_2$ decay followed approximately first-order process ($R^2$=0.97$\pm$0.02). There existed a statistic significance in filtration rate between houses built in 1980’s and built in 1990’s by t-test (p<0.02). Mean of NO$_2$ decay rates in 26 residence3s except 4 residences was 0.94$\pm$0.49hr$^{-1}$ , and also 0.86$\pm$0.49hr$^{-1}$ , 0.97$\pm$0.50hr$^{-1}$ in single-detached houses and apartments, respectively. Mean NO$_2$ decay rates in houses built in 1980’s were 0.78$\pm$0.37hr$^{-1}$ , 1.33$\pm$1.03hr$^{-1}$ , respectively. Nothing were showed statistical significance among indoor temperature, indoor humidity, and NO$_2$ decay rate. However, NO$_2$ decay rates had a tendency to increase by increase of temperature and humidity. Average volume/surface of participated houses was 0.55$\pm$0.07m and mean NO$_2$ deposition velocity was calculated as 1.46$\pm$0.59msec$^{-1}$ .

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유기물로 개질한 나노점토-폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 복합재료의 기계적 특성 (Organically Modified Vermiculite-Poly(Ethylene Terephthalate) Nanocomposites)

  • ;박용태
    • Composites Research
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    • 제36권4호
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    • pp.275-280
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    • 2023
  • 고분자 기반 복합재료는 가볍고 우수한 물성을 가지고 있기 때문에, 단일 소재가 갖기 어려운 물성을 충족하기 위한 방법으로서 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 크기가 1-100 nm를 갖는 입자를 고분자 기지에 분산시켜 제작하는 고분자 나노 복합재료에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그리고, 나노입자 강화 복합재의 기지 재료로 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구를 통해 세틸트리메틸암모늄브로마이드(CTAB)으로 층간 물질을 개질한 유기 나노 점토가 포함된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 기반 나노 복합체를 제조하였다. 다양한 나노 점토 중에서, 질석 (vermiculite, VMT)은 저가이며 풍부한 매장량과 고유의 물성으로 인해 고분자 재료의 기계적 및 열적 특성을 증가시키는 연구들이 수행되고 있다. 하지만, VMT의 강한 층간 결합으로 인해 고분자 기지 내에서 박리 및 분산 성능이 낮아 그 활용이 제한되었다. 본 연구에서는 나노 점토의 함유량에 따른 기계적 물성을 인장 시험으로 확인하였고, 나노 점토 입자가 PET 기재 내에 분산되는 정도를 TEM 단면 사진으로 평가하고, 그리고 질소 가스 차단 특성을 측정하였다.

금강호의 장기 수질 변화요인 분석: 철새배설물에 의한 TP부하의 중요성 (Statistical Analyses of Long-Term Water Quality Variation in the Geumgang-Reservoir: Focused on the TP Load by Migrating Birds Excrement)

  • 정용훈;김현수;양재삼
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.223-233
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    • 2010
  • 금강호의 시.공간적인 수질변화와 이러한 변화에 영향을 주는 요인을 알아보기 위해 강경과 하구언에서 2001년 8월부터 2008년 7월까지 보고된 수질자료(COD, SS, $Chl-{\alpha}$, TN, TDN, $NO_3^-$, $NH_4^-$, TP, TDP, $PO_4^{3-}$)를 통계적으로 비교 분석하였다. 통계분석으로는 평균비교, 요인분석, 중회귀분석 등을 수행하였으며 TP에 관하여 물질수지를 계산하였다. 조사기간 동안 금강호 내에서 각 수질항목들의 시간적인 변화를 평균농도변화로서 살펴보면 2002년에 비하여 2007년에 $NH_4^+$는 60%, $PO_4^{3-}$는 24%, 그리고 TDP는 52% 감소한 반면, TP와 $Chl-{\alpha}$는 각각 99%, 423% 증가하였다. 공간적으로는 강경이 하구언보다 질소계열과 인계열의 농도가 높은 반면, $Chl-{\alpha}$는 반대경향을 보였다. 금강호내에서 수질에 영향을 미치는 가장 중요한 요인들을 판단하기 위하여 요인분석을 수행한 결과, "질소계열(TN, TDN, $NO_3^-$, $NH_4^+$)과 인계열(TP, TDP, $PO_4^{3-}$)의 계절적인 변화"가 전체분석 자료의 49%를 설명할 수 있는 것으로 나타나 가장 중요한 수질요인으로 분석되었다. 이중 금강호에서 최근 농도가 증가하고 있는 TP와 이로 인한 $Chl-{\alpha}$의 변화에 대한 중회귀분석결과, TP의 농도변화에 가장 큰 영향을 미치는 항목은 계절적으로 풍수기에는 SS, 갈수기에는 $Chl-{\alpha}$인 것으로 밝혀졌다. 이는 풍수기에는 강물에 포함된 입자성인에 의한 TP의 유입이, 갈수기에는 식물플랑크톤의 성장에 의한 TP의 소모가 TP의 농도변화에 영향을 준다고 해석되었다. 반면 $Chl-{\alpha}$의 농도는 풍수기에는 COD가, 갈수기에는 TP가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타남으로서 풍수기에는 상류측에서 물리적으로 유입된 식물 플랑크톤의 영향이 하류측에 직접된 것으로 판단되며, 갈수기의 $Chl-{\alpha}$의 농도변화는 TP의 농도에 의해 결정됨을 보였다. 결과적으로 금강호에서 TP는 지속적으로 증가하고 있고, 계절적으로 갈수기에 $Chl-{\alpha}$의 증가에 중요한 인자인것으로 나타났다. 이러한 TP의 호수 내 유출입양을 정량적으로 파악하기 위해 계절적으로 풍수기와 갈수기로 구분하여 물질수지를 계산한 결과, 풍수기 동안 가장 중요한 공급원은 강물에 의한 유입량(38%)이었고, 대부분은 이외의 기타공급원(Other Sources)이 60%를 차지하였으며 퇴적물로부터 공급량은 1% 정도로 미미하였다. 그 반면, 갈수기 동안에는 강물과 기타 공급원에 인한 부하량이 각각 48%와 47%로 유사하게 차지하였고, 퇴적물로부터의 공급량은 5%로 증가하였다. 수질이 악화되는 갈수기인 경우 기타 공급원 중 특히 철새로 인한 공급량은 유입 TP공급량의 최대 8%, 기타 공급원의 최대 21%를 차지하는 것으로 추산되었다.

미생물 활성토탄을 이용한 암모니아 제거에 관한 연구 (A Study on the Removal of Ammonia by Using Peat Biofilter)

  • 정연규;안준성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.655-668
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    • 1994
  • 기존의 토양상 및 퇴비상을 이용한 악취제거가 주로 흡착에 의존한 나머지 탈취상이 쉽게 탈취능의 한계에 이른다. 따라서, 본 연구에서는 미생물 활성 탈취상의 조건인 높은 유기물함량, 보수성, 통기성 및 낮은 정압 등을 고르게 갖추고 있는 토탄에 활성슬러지를 식종하여 분뇨처리장, 하수처리장 등에서 발생빈도 및 취기강도가 큰 무기성악취 중 암모니아의 제거실험을 수행하였다. 실험결과, 자연 토탄상에서는 암모니아의 토탄수분에 의한 이온화에 따라서 pH가 상승하여 암모니아의 자연 유출 현상이 관찰되었다. 암모니아 제거 기작은 주로 음이론 콜로이드에 의한 흡착에 의존하였다. 미생물 활성 토탄상에서는 미생물 활동에 따른 pH의 완만한 상승으로 이론적 암모늄 이온의 비율이 자연토탄상보다 높았으나, 실제로 토탄상에 축적된 암모니아성 질소의 값은 질산균의 질산화에 의해 자연 토탄상보다 적었다. 암모니아의 제거기작은 반응조 운영 초기에는 흡착이 우세하였으며, 중반이후에는 질산화가 두드러졌다. 실험으로 얻은 암모니아 유입부하량, 암모니아 유출부하량, $NH_4{^+}$-N, $NO_x$-N, Org-N을 이용하여 질소에 대한 물질수지(Mass Balance)를 산정하고, 실험결과로 얻은 미생물 활성 탈취상의 최대 활성 시점인 비정상상태의 임계시간과 회귀분석에 의해 구한 암모니아의 흡착곡선을 이용하여 미생물 활성 토탄상에서 흡착능 포화의 연장시간을 산정하였다.

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황-이용 독립영양 탈질에서의 패각을 이용한 알칼리도 공급 (Alkalinity Supplement using Sea Shell for Sulfur-utilizing Autotrophic Denitrification)

  • 변정섭;범봉수;조광명
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권10호
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    • pp.1777-1787
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    • 2000
  • 본 연구에서는 황-이용 독립영양 탈질을 위한 경제적이면서도 효율적인 알칼리원의 선정을 위하여 숯, 연탄재, 패각 및 석회석을 대상으로 희분식 실험 및 연속실험을 실시하여 $NO_3{^-}-N$ 부하에 따른 탈질효율을 파악하였다. 희분식 실험 결과 패각 및 석회석이 가장 우수한 산 중화능력을 보였으나, 넓은 표면적을 가진 패각이 석회석보다 알칼리도 공급능력이 더 좋은 것으로 나타났으며, 황과 패각간의 혼합비는 1/1 (V/V)이 가장 효율적인 것으로 판단되었다. $NO_3{^-}-N$의 농도를 증가시키면서 수행한 연속실험 결과, 116 g $NO_3{^-}-N/m^3-day$의 부하까지는 90% 이상의 탈질효율을 나타내었으나, 145 g $NO_3{^-}-N/m^3-day$의 부하에서는 탈질효옳이 48%로 악화 되었다. 제거된 $NO_3{^-}-N$ 1 g당 생성된 $SO_4{^{2-}}$의 양은 평균 7.02 g으로 이론값인 7.54 g보다 낮게 나타났다. $NO_3{^-}-N$의 탈질은 반응속도상수가 평균 0.146/hr인 1차 반응으로, 그리고 $SO_4{^{2-}}$의 생성은 반응속도상수가 평균 -53.1 mg/L-hr인 0차 반응으로 나타났다. $NO_3{^-}-N$의 탈질량에 비례하여 가스가 발생되었는데, 질소 물질수지를 따진 결파 제거된 질소중 71~109%, 평균 90%가 $N_2$가스로 회수되었다.

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충남 고성천 유역의 하천 수질 평가를 이용한 유역단위 질소와 인 수지 분석 (Assessing Effects of Farming Activities on the Water Quality in a Small Agricultural Watershed)

  • 김민경;노기안;박성진;최철만;고병구;윤순강;이종식
    • 한국환경농학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.32-37
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    • 2009
  • 본 연구는 산촌형 조건불리 지역의 농업 소수계에서 영농활동이 주변 수질환경에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 고성천 유역에서 토지이용형태별 토양의 화학적 특성을 비교한 결과, 논토양과 밭토양의 pH와 유기물의 함량은 비슷하였으나, 밭토양은 논토양에 비해 유효인산과 치환성 칼리와 칼슘의 함량이 월등히 높았다. 또한, 고성천의 수질 모니터링 결과, 하부로 내려갈수록 영양물질의 농도는 높았으며, 특히 전 조사지점에서 평상시에 비해 강우시에 $COD_{Mn}$과 T-P의 농도가 높았다. 유역내 논과 밭이 혼재되어 있는 지류에서 토지이용형태별 SS 및 T-N과 T-P의 농도 부하 특성을 평가한 결과, 논은 다른 토지이용형태에 비해 영양물질을 흡수하는 특성을 가지고 있어 영양물질의 지표배출 감소 효과 및 유입된 영양물질의 저류 능력을 지니고 있어 수질정화 효과가 있었다. 산촌형 조건불리 지역인 고성천 유역에서 영농기간 동안 질소와 인의 유입량-유출량은 -98.9와 -29.7 kg $ha^{-1}$로 유출되는 양이 많았는데, 이는 고성천 유역이 전형적인 농업지역으로 영농활동으로 인한 투입량이 적은 반면에 수확물로의 배출량이 많았기 때문으로 생각된다.

관개수질을 고려한 시비가 벼의 생산성과 농업환경에 미치는 영향 (Effect of Fertilizer Application Level considering Irrigation Water Quality on Rice (Oryza sativa L.) Productivity and Agricultural Environment)

  • 엄미정;박현철;김갑철;류정;최정식
    • 한국환경농학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.7-14
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    • 2004
  • 관개수 수질을 고려한 감비가 벼의 생산성과 농업환경에 미치는 영향을 분석한 결과는 다음과 같다. 시험에 사용된 관개수의 질소 인, 칼륨의 평균함량은 각각 6.16, 0.26, 9.37 mg/L 이었고, 유입된 영양염류가 논을 통과하면서 농도가 감소되어 유출수의 성분은 유입된 관개수보다는 낮은 농도를 보였으며, 논 표면수와 침출수의 농도는 시비량과 시비시기에 따라 변화하였다. 토양검정 50% 시비구에서는 질소의 공급량과 소비량간의 차이가 0.14 kg/ha으로 나타나 양분수지면에서 균형을 이룬 반면, 농가관행시비구에서는 그 차이가 95.3 kg/ha로 나타났다. 농가관행시비구에 비해 토양검정시비구와 토양검정 50% 시비구는 등숙률, 천립중, 도정특성 등이 우수하여 완전미수량에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 시비량이 적을수록 단백질 함량 또한 적어, 기계적인 식미치가 높게 나타나 품질에서 우수하였다. 시비효율에서는 토양검정 50% 처리에서 시비된 성분이 수량에 기여하는 비율이 높아서 시비이용과 효율면에서 우수한 결과를 보였다. 이상과 같이, 관개수에 포함된 영양물질을 작물의 생육에 이용함으로서, 농업용수의 수자원 이용효율을 높이는 동시에, 비료 절감효과와 생산량 증대의 가능성을 검토할 수 있었다.

전남 지역 농업분야 양분 지표를 이용한 수질 공간 변이 해석 (Understanding Spatial Variations of Water Quality Using Agricultural Nutrient Indices in Chonnam Province)

  • 전병준;임상선;이광승;이세인;함종현;류순호;윤광식;최우정
    • 한국환경농학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.44-51
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    • 2014
  • 하천수질의 공간적 변이 해석에 양분 지표의 활용 가능성을 탐색하기 위해 전남 시 군의 수질 자료(T-N, T-P, BOD, COD)와 양분 지표(화학비료 공급량, 가축분뇨 발생량, 가축분뇨 양분 발생량, 양분수지)의 상관관계를 조사하였다. 수질 T-N은 화학비료 공급량, 가축분뇨 질소 발생량, 양분수지와 모두 정의 상관관계(P<0.05 또는 P<0.01)가 있었고, T-P와 이들 양분 지표와의 상관관계는 95% 수준에서 유의성이 없었지만 가축분뇨 인 발생량(P=0.06)과 양분수지(P=0.09)와는 유의미한 관계가 있었다. 따라서, 전남 지역 하천의 T-N 농도는 농경지 시용 화학비료는 물론 가축분뇨에 의해 영향을 받는 반면 T-P 농도는 화학비료 보다는 부적절한 가축분뇨처리 및 퇴비 과잉 시용에 의해 증가될 수 있음을 의미한다. 가축분뇨와 이를 원료로 제조되는 퇴비는 토양교질 및 금속이온과의 반응성이 낮아 무기태 인에 비해 상대적으로 이동성이 큰 유기태 인을 함유하고 있기 때문에 하천 T-P 농도증가에 기여할 수 있는 것으로 해석되었다. 한편, BOD와 COD는 모두 유기물질 함량이 높은 가축분뇨 발생량과 정의 상관관계(P<0.05 또는 P<0.01)가 있었는데, 이 또한 T-P의 경우와 동일하게 하천 수질에 대한 가축분뇨의 영향을 반영한다. 하지만, 본 연구에서 기상, 지형, 강우유형, 영농활동, 토지이용방식이 상이한 시 군을 대상으로 취득이 용이한 통계자료에 의존하여 양분수지를 분석하여 수질 변동을 해석한 점은 한계로 인정된다. 이와 같은 한계에도 불구하고 본 연구결과는 수질 변동 이해의 측면에서 양분 지표를 이용한 수질의 공간 변이 해석 가능성과 수질 관리의 측면에서 가축분뇨관리(폐수 처리 및 적정 퇴비 시용)의 중요성을 통계적으로 제시한다는 측면에서 의미가 있다.