핵종의 지표 침적 모델의 고찰과 함께 방사성물질의 공기중 농도로부터 건침적 뿐 아니라 습침적에 따른 농작물 오염 영향을 분석, 고찰하였다. 이를 위해 방사성물질의 지표 침적량으로부터 농작물의 오염을 평가하는 기존 동적 섭식경로모델을 공기중 농도 또는 지표 침적량으로부터 평가할 수 있도록 개선하였다. 평가결과, 방사성물질의 지표 침적량은 습침적에 의한 영향이 건침적에 의한 영향보다 뚜렷이 높으나, 농작물의 오염정도는 핵종, 강우율 등에 따라 다르게 나타났다. 이러한 현상은 방사성물질의 지표 침적과 농작물에로의 차단중 어느 과정이 농작물 오염에 보다 지배적으로 작용하는가에 기인한다.
본 연구에서는 기능성 미백물질인 나이아신아마이드(NI)의 피부 투과율을 개선시키기 위해 NI를 고형지질 나노입자(solid lipid nanoparticles, SLNs))에 봉입하고 피부 투과율을 평가하였다. NI는 이중 에멀션 가온용융 유화법으로 SLNs 내에 효과적으로 봉입할 수 있었으며, 평균 입자 크기는 263.30 ~ 436.93 nm이었고 제타전위는 -34.77 ~ -57.60 mV인 안정한 입자를 제조하였다. NI의 피부 투과 연구를 위해 인체 표피 조직에서 유래된 피부각질세포로 만든 3차원적 인공피부(SkinEthicTM RHE)을 사용하였다. NI의 피부 투과 및 침적 실험 결과 모든 SLNs 제형이 NI의 피부 투과 및 침적율을 개선시켰으며, SLNs을 적용하였을 때가 그렇지 않을 때 보다 투과율은 약 5.4 ~ 7.6 배, 침적율은 9.5 ~ 20.8 배 개선되었을을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 제조된 고형지질나노입자는 기능성 미백물질인 나이아신아마이드의 피부 투과율을 개선하기에 충분한 결과를 보여 주었다.
동적섭식경로모델을 사용하여 "목초$\longrightarrow$우유$\longrightarrow$사람"의 핵종이동 경로에 대해 침적시점에 따른 입력변수의 민감도와 결과에 대한 불확실성분석을 수행하였다. Cs-137과 Sr-90의 경우 모든 침적시점에 대해 재부유인자가 가장 높은 중요도를 보였다. 두 핵종에 대해 침적시점에 따른 입력변수의 중요도의 변화는 비슷한 유형을 보였다. 목초의 성장기에서 전이율이 상대적으로 중요도가 높았고, Cs-137의 전이율은 Sr-90의 경우보다 높은 중요도를 나타냈다. 목초의 비성장기에서 Sr-90에 대한 농축인자의 중요도는 매우 높았다. Cs-137과 Sr-90에 의한 피폭선량의 95% 신뢰도구간은 약 1 $\times$$10^1$, 5 $\times$$10^1$ 범위를 나타냈다. 범위를 나타냈다.
나일틸라피아, Oreochromis niloticus는 암컷에 비해 수컷의 성장이 빨라 전 수컷 종묘만을 생산하여 양식함으로서 생산성을 향상시킬 수 있다. 이에 본 연구는 나일틸라피아의 생산성 향상을 위한 유전 육종학적 연구의 일환으로 $17{\alpha}$-methyl-testosterone ($17{\alpha}-MT$)의 침적법에 의한 성전환연구로써 침적 처리에 따른 사망율 및 높은 수컷 유도를 위한 적정 처리 조건을 조사하였다. 부화 후 12일된 자어를 500 ppb의 농도에서 $0\~96$ 시간 침적 처리하고, $0\~2,000$ ppb 농도의 $17{\alpha}-MT$ 희석 용액에 24 시간 동안 침적 처리한 결과 사망율은 $1.7\~25.0\%$로 다양하게 나타났으나 처리 시간 및 처리 농도에 따른 사망률 변화의 경향은 보이지 않았다. 초기 성장율 조사 결과에서 부화 직후 개체의 전장은 $5.64{\pm}0.18$ mm 였으며 난황이 흡수되고 첫 먹이를 먹기 시작하는 부화 후 8일째에는 $9.76{\pm}0.25$ mm로 나타나 부화 후 20일까지의 조사기간에서 부화 직후부터 부화 8일까지의 기간이 가장 높은 성장율을 보였으며 그 이후 부터 전장 성장이 둔화되었다. 발생 과정에 따른 가장 효과적인 최초 처리 시간을 구하기 위하여 $17{\alpha}-MT$를 500 ppb 농도로 사육수에 희석하여 부화 직후부터 16일까지 그리고 부화 직후부터 20일까지 반복 실험한 결과 최초 처리 시간이 늦어질수록 수컷 유도율이 높아져 부화 후 12일째 처리군에서 수컷 유도율이 $86.4\%$로 가장 높게 나타났으며 이때의 전장은 $12.01{\pm}0.42$ mm였다. 부화 14일 이후 처리군에서 수컷 유도율이 감소하다가 부화 후 18일 및 20일째 처리군에서 다시 약간 증가하였다. 적정 호르몬 농도를 구하기 위하여 부화 12일된 자어를 대상으로 24시간 동안 침적 처리한 결과 모든 처리군에서 $80\%$ 이상의 수컷 유도율을 보였고 통계분석시 매우 유의하게 나타났으며(P<0.005), 500 ppb 처리군에서 수컷 유도율이 가장 유의하게 높았다($85.7\%$, p<0.001). 처리 시간에 따른 성전환율 결과에서 24시간 처리군에서 $85.2\%$의 가장 높은 수컷 유도율을 보였으며, 12, 18,30시간 처리군에서도 각각 $75.0\%,\;81.1\%,\;l84.0\%$로 나타났다. 따라서 $17{\alpha}-MT$의 침적 처리법에 의한 이 종의 성전환 연구에서 가장 효과적인 처리 조건은 부화 후 12일째 500 ppb 농도에서 24시간 처리하는 것으로 조사되었다.
라돈 및 붕괴생성물의 호흡에 의한 인체 피폭선량의 제어가능성을 찾기 위해 다음과 같은 과정을 거쳤다. 1) 라돈에 관련된 기존모델을 토양 기공모델, 실내붕괴 모델, 폐선량계산모델로 분류해석하고, 2) topology이론에 따라 물리유추개념으로써 회로망으로 전환하여, 라돈환경계통을 정식화, 검증계산을 거쳐, 3) 모의계산으로 선량감도를 분석하여 최적 매개변수의 범위를 모색하였다. 매개변수인 환기율, 침적율, 부착율가 제어범위내 변화될 때, 정식화된 111원 연립방정식의 해를 구하여 선량감도를 분석하였으며, 제어매개변수의 선량감도에 의한 효과를 3차원으로 도식화하였다. 본 연구 수행결과, 제어매개변수 변화에 따른 실내의 $^{222}Rn$ 및 Rn-D의 농도 변화과정은 새롭게 해석할 수 있는 벡터감도단층모형으로, 일부 제어매개변수의 조합변화에 따른 선량감도는 3차원 그래프모형으로 나타낼 수 있었다. 선량감도의 3차원 그래프에서는 실내환경의 대표적 매개변수 값 범위에서 변곡점이 나타났으며, 일반적으로 높은 환기조건$(>1h^{-1})$하에서는 공기정화에 의하여 선량이 전반적으로 증가되나, 불충분한 환기조건$(<0.5h^{-1})$하에서는 공기정화에 의하여, 선량이 40%정도로 감소되는 것으로 나타났다 (* 라돈 및 붕괴생성물은 이하 $^{222}Rn$ 및 Rn-D로 통일한다.)
자원 재활용 및 에너지 생산관점에서 폐유지로부터 환경친화적인 연료인 바이오디젤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 폐유지내 함유된 유리지방산 및 수분에 의해 효율적인 에스테르화 반응이 어렵기 때문에 이를 전처리 단계에서 제거되어야 한다. 본 연구에서는 폐유지내 유리지방산을 효과적으로 제거하기 위하여 회분식 반응기에서 제올라이트 촉매의 종류에 의한 세공구조와 산성도 변화에 따른 유리지방산 전환반응에 미치는 영향을 조사해 보았다. 제올라이트 촉매의 유리지방산 전환율은 세공구조와 산성도에 따라 큰 차이를 나타내었다. 유리지방산 전환율은 FAU < MOR < MFI < BEA의 순으로 높았다. 제올라이트의 세공구조는 1차원적인 구조를 가질 경우 탄소침적이 일어나지만 3차원적인 세공구조를 가지는 경우 탄소침적에 의한 촉매의 활성저하가 감소된다. 또한 제올라이트의 산성도에 따른 특성으로는 유리지방산의 전환반응에는 중간정도의 산세기를 가진 촉매가 유리함을 확인하였다. 그러므로 폐유지로부터 유리지방산을 제거하기 위한 우수한 제올라이트 촉매로는 BEA 제올라이트 촉매임을 확인하였다.
해상을 통하여 운송되는 화학물질은 6,000여종에 이르며, 이러한 화학물질에는 해양을 오염시키거나 해양생물에 해로운 HNS(Hazardous and Noxious Substances)가 포함되어 있다. 해상운송 과정에서 바다로 유출된 HNS는 해상 및 해중에서 물리적, 화학적 변화를 거치게 되는데, 어떤 종류의 HNS는 해저로 침강하여 퇴적되기도 한다. 해저에 침적된 HNS는 해저생태계에 커다란 악영향을 주기 때문에 해저침적 HNS를 탐지·처리하여 회수하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구는 해저침적된 HNS를 회수하기 위한 기계장치를 개발할 때, 최우선으로 고려해야 하는 성능요건을 제시하였다. 해저의 오염물질을 회수하기 위하여 현재 사용되는 다양한 방식의 준설장비에 대하여 조사하고, 준설장비의 방식별 성능지표를 분석함으로써 기계장치에 대한 10가지의 성능지표를 선정하였다. 이러한 성능지표를 활용하여 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 개발을 위한 성능요건을 제안하였다. 국내 항만의 수심을 고려하여, 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 성능요건을 생산율(50 ~ 300 ㎥/hr), 최대운용수심(50 m), 저질 종류(대부분의 저질 형태), 고형률(10 % 이상), 수평 작업 정확도(± 10 cm), 제한 유속(3 ~ 5 knot) 등으로 제안하였다. 이러한 성능요건은 해저침적 HNS 회수용 기계장치의 개념설계와 기본설계에 활용될 것으로 기대된다.
대규모 면오염원으로 간주되는 난지도지역을 중심으로 2000년 봄 기간중 대기-지표간 수은의 교환율을 측정하고, 측정자료를 기초로 수은의 교환현상을 분석하였다. 측정결과에 의하면 난지도지역은 대규모 면오염원으로 대량의 수은을 배출할 뿐아니라 동시에 대규모의 침적을 경험하는 것으로 나타났다. 일주기별로 농도, 농도구배, 플럭스의 절대치를 분석한 결과 대규모 배출과 침적은 오후시간대에 왕성하게 진행되는 것으로 나타났다. 그러나 이들의 발생빈도에 대한 분석결과는 배출이 새벽 또는 저녁에 빈번하게 발생하는데 비해, 침적은 주로 오후시간대에 집중된다는 것을 확인하였다. 풍향대별로 발생빈도와 교환율을 비교한 바에 따르면, 대규모 침적을 유도하는 외부배출원이 동쪽지역에 위치해 있다는 것을 추정할 수 있었다. 특정 풍향에서 침적이 집중된 점을 감안하여, 침적이 집중된 방향의 자료군과 배출이 지배적으로 발견된 전체자료를 이용하여 조건별 환경인자의 변화동향을 배출/침적비로 환산하여 비교하였다. 그 결과 대부분의 오염인자들의 농도는 외부여건에 따라 규칙적인 변화양상을 보여주었다. 상관분석의 결과는 이들의 거동이 교환현상의 수직적인 방향-침적 또는 배출-의영향을 민감하게 반영하는 것으로 나타났다. 요인분석의 결과는 배출시에 기온과 같은 요인에 의해 유도되는 부분이 그리고 침적시에는 기온, 오존, 비메탄계 탄화수소와 같이 외부인자의 영향을 반영하는 요인들이 복합적으로 중요하게 작용할 수 있다는 점을 시사하였다. 난지도지역을 중심으로 한 수은의 자료를 추정한 결과 연간규모로 약 6kg의 수은이 배출되는 것으로 나타났다.
본 연구는 오수중의 유기물 및 질소 인의 동시제거를 위한 오 폐수 고도처리장치인 간접폭기형 침적생물막여과장치(Indirected Aerated Submerged Biofilter : INSUB)를 개발하기 위하여 실험실적 모형실험을 수행하였다. INSUB에서 오수를 처리함에 있어서, HRT 18시간, 공탑속도 42.5m/hr, 충전율 40%인 경우가 실제로 경제적인 효율을 고려하였을 때, 가장 효율이 좋았다. 각각의 제거효율을 살펴보면, $COD_{cr}$, 90.6%, $COD_{Mn}$ 85.3%, $BOD_5$ 95.0%, T-N 52.3% 그리고 T-P 56.8%로 나타났다. 질소 인의 고효율처리를 위해서는 전탈질공정에 의한 산화질소의 제거를 위해 무산소, 호기조의 조합 등에 의한 system의 일부 다단화가 필요함을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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