실험실 규모의 토양컬럼을 사용하여 고농도의 암모니아성 질소의 질산화 영향을 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 유입수 NH$_{4}$-N의 농도 50 mg/L와 100 mg/L인 경 우 HRT 48시간에서도 NH$_{4}$-N가 99%정도 제거되었으며 유출수 평균 NO$_{3}$-N의 농도는 각각 46.3 mg/L와 98.3 mgh로 유입수 NH$_{4}$-N는 대부분 NO$_{3}$-N로 전환되었다. 2) 유입수 NH$_{4}$-N의 농도 200 mg/L인 경우 HRT 48시간에서 NH$_{4}$-N의 평균제거율이74.8%에 머물렀으나 토양컬럼 내부에 폭기장치를 설치한 결과 NH$_{4}$-N의 평균제거율은 94.7%로 개선되는 효과를 나타냈으며, 유입수 NH$_{4}$-N의 농도 400 mg/L인 경우에는 HRT 72시 간에서도 질산화가 불안정하였으나 마찬가지로 강제 폭기를 실시 한 결과 질산화가 증가하는 경향을 보였다. 4) 실험종료 후 토양컬럼 내부의 암모니아 및 아질산 산화세균을 조사한 결과 각각 1.4${\times}$10$^{5}$과 2.3${\times}$ 10$^{6}$ MPN/g${\cdot}$soil까지 증가하였다.
스톤컬럼 공법의 침하량 저감과 지지력 증진 효과를 파악하고자 연약한 준설매립 지반에 쇄석재료와 슬래그 재료를 이용하여 시험시공 후 지하수위계측 및 현장시험을 진행하였다. 현장실험 결과, 지지력 증진 및 침하량 저감 효과가 파악되었으며 상재하중 없이도 지하수위는 저하되는 양상을 보였다. 이는 스톤컬럼 공법이 밀도증가 측면과 더불어 액상화 저항에 우수함을 나타낸다. 일반적인 이론식을 이용하여 원지반 및 복합지반에 대한 침하량과 지지력 산정 결과, 스톤컬럼 공법은 2.7~5.7배의 지지력 증진 효과와 2~3.5배의 침하량 저감 효과가 있는 것으로 판단되었다.
유류로 오염된 부지에 토양세정기법을 적용하기 위한 전 단계로, 실험실 규모의 컬럼실험을 통하여 pilot 규모 현장 적용을 위한 설계인자 및 최적 운전조건을 규명하고자 적정 세척제 종류와 농도, 배합비 및 세정용액 주입유량을 고찰하였다. 회분식실험 결과 POE$_{14}$와 SDS(1:1)를 1%로 적용한 흔합계면활성제의 효율이 가장 우수하였으나, 예비실험 결과 음이온계 계면활성제인 SDS는 미생물에 독성을 끼치는 경향이 있는 것으로 나타나 같은 농도에서 효율이 거의 유사한 POE$_{5}$와 POE$_{14}$ 혼합계면활성제를 이용하여 실험하였다. 선정된 혼합계면활성제를 적용하여 디젤 오염토양 세척능력을 검토한 결과 세척제 농도 1%까지는 효율이 증가하다가 1% 이상의 농도에서는 다시 감소하는 경향을 나타내었으며, 계면활성제 배합비는 1:1로 혼합하였을 경우 세척효율이 가장 우수하였다. 따라서 POE$_{5}$와 POE$_{14}$ (1:1) 1% 혼합계면활성제를 세척제로 선정하였다. 컬럼실험 결과, 주입 flux가 클수록 세정 제거된 총 유류의 양이 증가하였으며, 같은 pore volume의 세정용액 통과 시에는 flux가 작을수록 제거효율이 좋았다.
영가철을 이용한 투수성 반응벽체는 지하수를 처리하는 원위치정화기술로 국내외적으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 기존 영가철을 이용한 투수성 반응벽에 직류전원을 공급하여 효율이 향상된 TCE 처리기술 개발을 목적으로 하였다. 주문진규사로만 충진한 컨트롤컬럼, 영가철과 주문진규사로 충진한 영가철컬럼(영가철:주문진규사 = 1:2(v/v)) 그리고 영가철 컬럼에 직류전원을 공급한 복극전기분해컬럼, 이 세 컬럼의 운전을 통해 TCE 분해효율을 비교하였다. 실험 결과, 영가철를 충진하고 직류전원을 공급한 복극전기분해컬럼이 영가철만을 사용한 컬럼에 비해 높은 TCE의 환원효율을 나타내었다. 이는 영가철 입자가 미세전극으로 작용하여 전자의 이동을 촉진시킨 것에 기인한 것으로 보인다. 따라서 영가철이 반응매질로서의 역할만 할 때보다 반응매질의 역할과 동시에 전극으로서 작용했을 때, TCE 분해효율이 더 높게 나타났음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 성장기용 조제식 중에 영양강화를 위해 첨가하는 비타민 $D_3$와 $K_1$의 함량측정을 위해 lipase를 이용하여 효소 가수분해 후 유기용매로 비타민을 추출하여 동시에 분석하는 신속분석법을 위와 같이 수행하였다. 추출된 비타민을 전처리 컬럼에서 2번의 switching time을 설정하여 농축컬럼에 홉착시킨 후 gradient mode로 2가지 이동상으로 분석컬럼에서 각각의 성분을 모두 분리하여 동시에 검출하는 방법을 사용하였다. 시료로 사용된 성장기용 조제식은 표기함량보다 다소 높게 분석되었으나, 국제표준인증물질을 시료로 사용하여 본 연구의 실험방법에 의해 측정된 값은 인증된 표준값내의 결과를 보여주었다. 따라서, 비타민 $D_3$ 또는 $K_1$을 강화한 분유, 이유식 등의 분말 유제품 중에서 함량을 측정하고자 할 때 한정된 장비와 인력으로 각각의 2가지 실험방법을 수행하기가 어렵거나 시간단축이 필요한 경우, 본 연구에서 수행한 실험방법과 같이 시료전처리를 간단하고 신속하게 수행할 뿐만 아니라 역상컬럼과 column-switching HPLC에 의해 비타민 $D_3$ 또는 $K_1$을 동시에 분석함으로써 보다 효율적인 분석을 진행 할 수 있을 것으로 사료된다.
전 세계적으로 중요한 담수 자원인 지하수의 미세플라스틱 오염에 대한 우려가 커지고 있다. 지하수 환경에서 미세플라스틱의 오염을 예측하고 평가하기 위해 대수층 내 현장 실태조사가 수행 중에 있으며, 실험실 규모의 컬럼 실험을 통해 지하수에서 미세플라스틱 이동 메커니즘을 조사하는 연구들이 수행되고 있다. 이러한 연구들은 많은 개수의 분석 시료를 동반하며, 환경 중 미세플라스틱 정량분석을 위해서 고가의 분석기기(라만분광기, 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광기, 열분해 가스크로마토그래피 질량분석기)를 사용하여 플라스틱의 종류를 판별하고 개수를 측정하고 있다. 또한, 컬럼 실험을 수행한 대부분의 선행 연구에서는 미세플라스틱 정량분석을 위해 탁도 분석, 분광광도계를 이용한 흡광도 분석, 현미경을 이용한 계수 방법 등을 이용하여 고가의 분석기기를 사용하지 않고 연구를 수행하였다. 하지만, 이러한 방법들은 유체 속 다른 물질이 포함되어있을 경우에 민감하고 농도를 비율 혹은 개수로 표현하기 때문에 질량 측면에서 미세플라스틱의 농도를 과소·과대 평가할 수 있다. 특히, 현미경을 이용한 계수 방법의 경우에는 분석에 많은 시간이 소요된다는 단점이 있다. 위에 언급한 다양한 분석법들의 단점들을 보완하기 위하여, 본 연구에서는 대수층 내 미세플라스틱 이동 특성을 규명하기 위한 실내 실험에 사용될 수 있는 형광이미지 기반의 미세플라스틱 정량분석법을 개발하였다. Nile Red 형광염료를 이용하여 미세플라스틱을 염색하고 사진을 촬영하여 미세플라스틱 시료의 질량과 미세플라스틱 형광이미지의 형광강도 간 상관관계를 분석하였다. 또한, Nile Red로 염색된 미세플라스틱 입자의 수중 노출 테스트를 진행하여, 실내 대수층 모의실험 시 미세플라스틱 질량을 정량화할 수 있는 적용 가능성을 평가하였다. 상관 분석 결과, 미세플라스틱 질량과 이미지의 형광강도는 높은 상관관계를 보였으며, 수중 노출 실험 전과 후의 미세플라스틱 입자의 형광강도 차이는 미미한 것으로 나타났다. 이러한 연구결과를 통해 본 연구에서 개발된 미세플라스틱 정량분석 방법이 포화 다공성 매체로 구성된 컬럼실험 시 유출수의 미세플라스틱 질량 추정에 유용하게 사용될 것으로 생각되며, 대수층 내 미세플라스틱의 이동 특성 규명 연구에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.
수직컬럼형 풍력선별기의 선별능력을 향상시키기 위해 일시적인 중광(middling)의 흐름을 형성할 수 있는 측로(bypass)를 선별컬럼의 중앙에 설치하였다. 측로를 흐름을 조절하여 주선별컬럼에서 상부흐름의 속도는 가벼운 물질만이 상부로 회수하도록 설정하고 하부흐름의 속도는 무거운 물질만이 하부로 회수되도록 설정하였다. 측로로 이동하는 흐름은 사이클론을 통과시켜 중광이 피더로 회수되도록 하였다. 일반 수직컬럼형 풍력선별기와 개조된 선별기에서 유리와 지르코니아 비드(bead)의 혼합물을 사용하여 성능향상의 효과를 실험하였다.
MAA와 EGDMA를 단량체 및 가교제로 한 일체형 컬럼은 친수성의 구조표면을 하고 있어 쉽게 시료와 수소결합 등 강한 상호작용을 할 수 있다. 본 실험에서는 카페인과 트립토판을 분리물질로 선택하였으나 완전한 분리도를 얻을 수가 없었다. 이는 일체형 컬럼의 제조 시 여러 요인에 기인하다. 중합혼합반응물질의 양의 조성과 반응조건이 적절하지 못하는 등 원인으로 생각된다. 따라서 일체형 컬럼의 분리도를 향상시키기 위한 많은 실험이 요구된다.
기존의 데이터베이스시스템은 정적 페이지 저장 모델을 사용하기 때문에 최근 데이터베이스 시장에서 요구하는 혼합 워크로드를 효율적으로 처리하기에는 한계를 가진다. 이에 본 논문에서는 혼합 워크로드의 특성을 반영할 수 있는 동적 페이지 저장 모델을 소개한다. 또한 혼합 워크로드를 분석하여 최적화된 컬럼 그룹을 추출한 후 동적으로 페이지를 구성하는 방법을 소개한다. 마지막으로 실험을 통해 본 논문에서 제안한 컬럼 그룹 기반의 동적 페이지 저장 모델이 기존의 페이지 저장 모델과 비교할 때 혼합 워크로드를 처리하는데 보다 효율적임을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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