• 자원환경지질
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• 제54권3호
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• pp.399-408
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• 2021

배경토양에 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn) 등의 중금속 오염물질을 인위적으로 오염시킨 후 진동센서 등으로 구성된 시스템(ViSSET)을 이용하여 지렁이 움직임 특성을 실시간으로 모니터링하였다. 이로부터 얻어진 지렁이 움직임의 누적 횟수와 전통적인 지렁이 행태지표(실험 전후의 체중 변화, 생체축적농도) 등을 이용하여 중금속 오염물질의 토양 내 생태독성 발현 기작을 규명하였다. 중금속별 농도 증가에 따른 지렁이 움직임을 살펴보면, Cd는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 감소하다가 증가하는 경향을 보였고, Pb는 농도 증가에 따라 지렁이 움직임이 급증하였으며, Zn의 경우는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 지렁이의 체중은 Zn 오염 토양에서 가장 크게 감소하였으며, Cd와 Pb에서는 지렁이 체중 변화가 유사한 것으로 조사되었다. 생물축적농도는 Cd, Zn, Pb의 순으로 높게 조사되었고, 특히 Pb의 경우에는 토양 내 농도에 따른 생체축적농도의 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. Cd는 metallothionein-bound 형태로 결합되어 지렁이 생체 내에 장기간 축적되며, 특히 고농도에서는 임계효과(critical effect)에 의해 지렁이 움직임에 악영향을 주는 것으로 판단된다. Pb는 섭취에 의하여 생태독성이 발현되는 것이 아니고 피부를 자극시키거나 감각기관을 손상시킴으로서 독성을 발현시키는 것으로 생각된다. Zn은 소화기관의 세포막을 손상시키거나 물질대사를 과도하게 증가시킴으로써 지렁이 움직임과 체중이 감소하는 것과 같은 생태독성을 발현시킨다. 지렁이 움직임에 대한 실시간 모니터링 결과를 분석하여 도출한 Pb의 50% 최대 영향농도(half maximal effective concentration, EC50)는 751.2 mg/kg로 기존 연구와 유사한 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 기존에 이용되어온 지렁이 행태 지표와 새롭게 제시한 지렁이의 움직임을 실시간으로 모니터링하여 얻어진 결과를 통합적으로 해석함으로써 중금속 오염물질의 생태독성 발현 기작을 규명하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제36권3호
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• pp.228-238
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• 2021

PLS 제도가 모든 농산물을 대상으로 확대됨에 따라 잔류허용기준이 설정되지 않거나 허가되지 않은 농약에 대해서 일률적으로 0.01 mg/kg의 잔류허용기준을 적용하기 때문에 농약 시험법의 정량한계 수준은 0.01 mg/kg 이하를 만족시켜야 한다. 현재 식품공전에 존재하는 7.1.4.12 디메티핀 시험법은 정량한계가 0.05 mg/kg이며 7.1.3.2 디클로르보스 등 19종 시험법은 정량한계가 존재하지 않는다. 그리고 두 시험법 모두 전처리 과정 중 벤젠을 사용하여 인체 및 환경에 유해할 뿐 아니라 충전칼럼을 사용하여 노후화되고 복잡하다는 단점이 있다. 본 연구는 전처리 과정에 벤젠을 사용하는 성분 중 대체 시험법이 존재하지 않는 5종을 선별하여 다른 용매로 대체하고 QuEChERS법을 적용하여 0.01 mg/kg의 정량한계를 만족하는 동시시험법을 마련하고자 하였다. 대상성분들의 물리·화학적 특성을 고려하여 QuEChERS법을 이용한 최적 추출·정제법을 선정하여 LC-MS/MS를 이용한 분석법을 확립하고자 하였다. 수용성 유기용매인 1% 아세트산 함유 아세토니트릴을 추출용매로 사용하고 무수황산마그네슘 및 아세트산나트륨을 첨가하여 추출법을 최적화하고 d-SPE 흡착제를 통해 추출물 중 간섭물질을 효과적으로 제거하여 최적 정제조건을 확립하였다. 결정계수(R²)는 0.99 이상으로 높은 직선성을 보여주었고, 검출한계 및 정량한계는 각각 0.003, 0.01 mg/kg으로 높은 감도를 나타내었다. 대표 농산물 5종(현미, 감자, 대두, 감귤, 고추)에 대하여 정량한계, 정량한계 10배 및 정량한계 50배 수준으로 처리한 다음 회수율 실험을 한 결과 평균 회수율이 디메티핀은 90.8-114.1%, 디클로르보스는 96.0-113.5%, 오메토에이트는 79.8-119.3%, 클로르펜빈포스는 97.3-107.6% 그리고 아진포스메틸은 74.2-117.7%이었으며 상대표준편차는 모두 14.6% 이하로 확인되었다. 또한 실험실간 검증 결과 두 실험실간 회수율 평균값이 디메티핀은 94.5-108.7%, 디클로르보스는 92.6-112.8%, 오메토에이트는 74.7-116.1%, 클로르펜빈포스는 98.7-110.7% 그리고 아진포스메틸은 80.9-117.7%이었으며 상대표준편차는 모두 18.4% 이하로 나타났다. 본 연구는 국제식품규격위원회 가이드라인(Codex Alimentarius Commission, CAC/GL40)의 잔류농약 분석 기준 및 식품의약품안전평가원의 '식품등 시험법 마련 표준절차에 관한 가이드라인(2016)'에 적합한 수준임을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 개발한 시험법은 농산물 중 잔류할 수 있는 디메티핀 등 5종의 안전관리를 위한 공정시험법으로 활용 가능할 것이다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제40권2호
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• pp.239-252
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• 2021

본 연구에서는 STEAM 교육이 중시하는 과학에 대한 흥미와 과학적 창의성을 더 효과적으로 신장시키기 위해, 뇌기반 진화적 접근법에 따른 과학 교수·학습 모형(ABC-DEF)을 STEAM 교육에 적용하여, 새로운 '뇌기반 진화적 STEAM 교육' 교수·학습 프로그램을 개발하였다. 경기도 소재 S 초등학교 4학년 학생 90명을 대상으로 한 이 연구는, 비교반(45명) 학생들에게는 교과서·지도서 기반 STEAM 교육수업을, 실험반(45명) 학생들에게는 뇌기반 진화적 STEAM 교육 수업을 실시하였고, 수업 전후에 과학 흥미 검사와 과학 창의성 검사를 각각 시행하여 그 결과를 좌우·전후 비교분석을 통해 정량적으로 검증하였다. 또한, 정량적 검사로 드러나지 않는 특성들을 분석하기 위해 학생 관찰지, 면담일지를 추가로 분석하여 정성적 연구를 병행하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 흥미 변인에 대하여 독립 표본 검증(좌우비교)을 시행한 결과, 뇌기반 진화적 STEAM 교육 프로그램이 교과서 기반 STEAM 교육 수업보다 상대적으로 과학 학습에 대한 흥미는 높이고, 불안을 감소시킨다는 것을 알 수 있었다. 둘째, 과학 흥미 변인에 대하여 종속 표본 검증(전후 비교)을 시행한 결과, 사전·사후 점수 간에 유의미한 차이가 없었던 교과서 기반 STEAM 교육에 반해, 뇌기반 진화적 STEAM 교육 프로그램은 수업 전후에 따라 과학에 대한 흥미가 향상되는 것을 알 수 있었다. 셋째, 과학 창의성 변인에 대한 독립표본 검증(좌우비교)을 시행한 결과, 뇌기반 진화적 STEAM 교육 프로그램이 교과서 기반 STEAM 교육수업보다 학생의 과학 창의성 점수와 독창성 점수를 높이는 데 더 효과적인 것으로 검증되었다. 넷째, 과학 창의성 변인에 대한 종속 표본 검증(전후비교)을 시행한 결과, 두 가지 교수·학습 방법 모두 수업 전후에 따라 학생의 독창성, 유용성, 과학 창의성 점수를 효과적으로 향상시킨 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과를 토대로, 과학 교육과 STEAM 교육 연구에 관한 함의들을 논의하고자 한다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제41권1호
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• pp.23-28
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• 2021

본 시험은 강원지역에서 봄에 파종한 이탈리안 라이그라스(Lolium multiflorum Lam.)의 파종 량(20, 30, 40 kg/ha)에 따른 종자 생산성을 비교하기 위해 수행되었다. 시험포장은 해발 600m 내외의 고지대 밭 포장으로 최근 육성된 극조생종 그린콜(Greencall) 품종을 공시하여 난괴법 3반복으로 수행하였다. 시험구의 파종은 2020년 3월 26일에 하였으며, 수확은 출수일로부터 60일째인 7월 2일에 하였다. 출수기는 5월 8일로 처리 간에 차이는 없었으며, 초장을 포함한 생육 특성에서도 유의적인 차이는 없었다. 이삭 당 종자 수는 30 kg/ha 파종량 시험구에서 146.8개로 가장 많았고, 40 kg/ha 파종량 시험 구에서 114.7개로 가장 적었다. ㎡ 당 이삭 수는 40 kg/ha 파종량 처리구에서 886개로 가장 많았고 20 kg/ha 파종량 처리구에서 750개로 가장 적었다. 종자 생산성과 채종 후의 짚 생산량 모두 유의성은 없었으며, 40 kg/ha 파종량 처리구에서 각각 1,288 kg/ha, 2,970 kg/ha로 상대적으로 높게 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 강원지역 고지대에서 봄 파종을 통한 이탈리안 라이그라스 종자 생산은 가을 파종에 비해 생산량이 낮아 향후 생산성을 높일 수 있는 다양한 기술의 투입이 필요하며, 경제성 분석을 통해 생산 단가를 고려하여 결정하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. 또한 국내에서 육성된 극조생종 "그린콜(Greencall)"의 경우 본 시험포에서 실험한 결과 파종량 처리마다 이삭 당 종자 개수, 단위 면적 당 이삭 수를 제외한 다른 조사 항목 간에 유의성이 나타나지 않았다.

• 유기물자원화
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• 제29권1호
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• pp.19-27
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• 2021

양액재배는 기존 비닐하우스 안의 토양재배 방식에서 물이나 배지에 작물을 심고 생육에 필요한 양분(비료)을 녹인 양액을 공급하여 재배하는 방식으로 기존 시설재배 방식에서 영농기술이 발전하여 양액재배는 작물의 생산성을 극대화할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다. 본 연구는 폐양액이 다량의 비료 물질을 함유하고 있기에 하천으로 유입되면 인근 하천을 오염시키며, 양액재배에 사용되고 폐기되는 폐배지, 폐작물의 처리에 대한 문제점을 제시하고 있다. 또한, 처리시 처리비용의 발생과 현재 국내 양액재배 농장의 대부분이 비순환식 양액재배 시스템을 사용하여 배출되는 양액의 잔여비료로 인한 환경오염 및 비료의 불필요한 과다 사용 문제점을 지적하는 선행연구를 바탕으로 사전조사와 실험을 진행하였다. 현재 양약재배 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 농장 주변 환경에 미치는 영향을 수질, 토양분석 결과 수치를 통해 규명하고자 현장자료 연구를 진행하였다. 현장 수질, 토양분석을 위해서 지역별 양액재배 5개 농가의 작형, 양액재배 시스템를 확인하였으며, 강원 C지역 토경재배 3개 농장의 작형, 양액재배 시스템 농장 현장을 방문하여 농장의 시설내·외부 수질, 토양 샘플을 채취하였다. 추가적으로 폐작물 야적지에서 발생되는 침출수 및 토양샘플을 채취하여 수질, 토양분석을 하였다. 연구 결과 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생되는 폐양액의 평균 total nitrogen(TN) 농도는 402 mg/L 이였고, total phosphate(TP)의 경우 77.4mg/L 이였으며, 이는 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 TP기준 993.7배 초과한 수치였다. 또한, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 6~19배, TP기준 2~27배 초과한 수치결과를 확인하였다. 폐작물 야적지에서 발생된 침출수의 경우 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 COD 기준 11,828배 초과, TP기준 395~2663배 초과한 수치이며, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 788배, TP기준 5배 초과한 수치결과를 확인하였다. 비순환식 양액재배에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 환경에 미치는 영향에 대한 더 정밀한 연구를 위해 전국 양액재배 농가수(호), 재배면적(ha)를 기준으로 하여 양액재배면적이 넓은 지역 도출해내어야 한다. 이를 통해 넓을 지역의 양액재배 시설 주변 소하천을 중심으로 계절적 요인, 기후 요인, 날씨 요인, 재배면적, 재배지역, 농가 재배특성 등의 다양한 요인을 고려한 수질 및 토양 샘플링 채취와 분석에 관한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제35권1호
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• pp.25-39
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• 2022

본 연구는 원자력 시설 해체 시 발생되는 저준위 및 극저준위 폐토양, 점토와 산업부산물인 고로슬래그를 이용하여 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 비소성 시멘트의 제조 가능성을 평가하고 광물·형태학적 분석을 통하여 생성된 반응 물질에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 (1) 폐토양, 점토 및 고로슬래그의 특성 분석, (2) 폐토양, 점토 및 고로슬래그를 고화재 및 성분조정제로 이용한 원전 해체 폐기물 담지를 위한 비소성 시멘트 제조 및 최적의 배합 비율 도출, (3) 제조된 비소성 시멘트 고화체의 수화반응 생성물질에 대하여 광물·형태학적 분석 등을 수행하였다. 비소성 시멘트 고화체의 광물·형태학적 분석 결과, 폐토양과 점토는 수화반응 생성물이 관측되지 않았으며, 고로슬래그의 경우 고화체의 강도를 발현시킬 수 있는 수화반응생성물질인 calcium silicate hydrate (CSH), 에트링가이트(ettringite)가 생성되는 것을 확인하였다. 폐토양, 점토를 고화재로 이용한 비소성 시멘트의 재령 28일 후 고화체는 최적의 배합 비율에서 약 3 MPa의 강도를 나타내 처분장 인수기준 압축강도인 3.44 MPa를 만족하지 못하는 것을 확인하였다. 그러나, 고로슬래그를 고화재로 이용한 비소성 시멘트는 모든 실험 조건에서 처분장 인수기준 압축강도를 만족하며, 최적의 배합 비율에서는 약 27 MPa로 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 비소성 시멘트 고화재로 고로슬래그, 방사성 핵종에 대한 흡착제 역할로 폐토양 및 점토를 이용한다면 방사성 폐기물 처분을 위한 최적의 비소성 시멘트를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.

• 현장농수산연구지
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• 제22권1호
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• pp.65-77
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• 2020

시중에서 많이 판매되는 국화차의 대명사인 감국(Dendranthema indicum (L.) DesMoul.)을 산업화하기 위해, 2018년 가을에 자생지에서 감국(Dendranthema indicum (L.) DesMoul.) 종자를 채취하여 냉장 보관 후 종자를 발아시켰다. 어린 묘종은 2, 3, 4월에 노지에 시기별, 간격별에 따른 꽃의 수확량과 잎, 줄기의 성장에 미치는 영향을 살펴보기 위한 실험을 하였다. 감국(Dendranthema indicum (L.) DesMoul.) 꽃을 채취한 후 잎, 줄기를 채취하여 성분을 분석한 결과는 아래와 같다. 1. 국화 묘종을 정식시기별로 심었을 때 꽃은 4월에 정식한 처리구에서 17.1개로 가장 많았다. 꽃의 지름은 2.9cm, 꽃수는 16개, 생체중은 6.5~6.6g, 건체중은 1.1~1.2g이었다. 잎은 3, 4월에 심은 처리구에서 46~47개, 엽장은 5.2~5.3cm, 옆폭은 3.5~3.6cm이었다. 2. 국화 묘종을 정식거리별로 심었을 때 꽃수는 20×20cm 간격으로 심었을 때 16.2개로 가장 작았고, 30~50cm 간격에서는 16.8~17.1개 이었다. 꽃 지름은 2.7~2.8cm, 꽃잎수는 8개, 꽃잎 길이는 0.8cm, 꽃 한 개의 생체중은 6.5~6.6g이었다. 잎수는 30×30cm, 40×40cm에서 47개로 가장 많았고, 엽장은 50×50cm처리구에서는 가장 긴 6.2cm로 나타났지만 그 외 처리구에서는 5.2cm이었다. 3. 국화 잎+줄기의 추출수율은 7.93%였고, 추출 용매색은 50, 60%는 연녹색, 70, 80, 90, 100%는 녹색으로 나타났다. 감국 꽃은 추출수율이 7.58%, 추출 용매색은 50, 60, 70%에서는 연노란색, 80, 90%에서는 노란색, 100%에서는 진노란색이었다. 4. 국화 꽃에 함유된 성분은 gallic acid, 4-hydroxy benzoic acid, methyl gallate, 4-hydroxy-3-methoxy benzoic, caffeic acid, salicylic acid, p-coumaric acid, sinapic acid, naringin, 4-melthoxyben, flavone 등 11가지 성분을 확인하였다. 함량은 29.200~36.900ppm이었다. 5. 국화 잎+줄기에 함유된 성분은 salicylic acid가 6,129.526ppm으로 나타났고, 다음으로 4-methoxyben 1,966.714ppm이었다. 함유량이 10ppm 이하로 나타난 것은 methyl gallate 8.197ppm, 4-hydroxy-3-methoxy benzoic 6.994ppm, caffeic acid 5.566 ppm, flavone 4.522ppm, p-coumaric acid 3.787 ppm, gallic acid 1.893ppm이었다.

• 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.221-228
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• 2021

본 연구는 대학생의 양손을 사용한 스마트 자판 입력속도, 손의 기민성과 눈-손 협응 능력의 관계가 있는지 알아보는 것으로 자판을 사용하여 손 기능훈련 프로그램을 개발하기 위한 기초자료를 제공하기 위함이다. 대학교에 재학 중인 학생 40명을 대상으로 스마트폰 자판 입력속도, Purdue Pegboard, Grooved Pegboard Test와 Korean-Developmental-Test of Visual Perception- Adolescent를 평가하였다. 대상자의 일반적 특성에 따른 양손을 사용한 스마트폰 자판 입력 속도, 손의 기민성, 눈-손 협응력과 시각-운동의 차이를 알아보기 위해 독립표본 t-검정과 일원산 분산 분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 또한 손을 사용한 스마트폰 자판 입력속도, 손의 기민성, 눈-손협응력과 시각-운동의 관계성을 알아보기 위해 피어슨 상관관계분석을 실시하였다. 그 결과 양손을 사용한 스마트폰 자판 입력속도는 Purdue Pegboard Test 중 우세손과 상관관계를 나타냈다(r=-.313, p<.05). 또한 스마트폰 자판 입력속도는 K-DTVP-A의 항목 중 Copying(r=-.333, p<.05), Visual Motor Search(r=.455, p<.01), Visual Motor Speed(r=-.453, p<.01), Form Constancy(r=-.341, p<.05)와 상관관계를 나타냈다. 향후 스마트폰 양손 조작을 활용한 손 기능 증진과 시각-운동에 관한 치료 프로그램 개발에 도움이 될 것으로 사료되며, 향후 추가적인 실험연구를 통하여 스마트폰 조작을 활용한 치료 프로그램의 효과성이 입증되길 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.761-774
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• 2022

가뭄과 홍수의 예측, 기후변화가 유역 유출량, 더 나아가 수질 및 생태계에 미치는 영향의 정확한 분석을 위해서는 수문 모의 과정의 불확실성을 정량화하고 최소화하기 위한 노력이 필요하다. 수문자료동화는 수문모형의 상태량이나 매개변수를 갱신(update)하여 모의 초기 조건의 가장 가능성 있는 추정치를 생성하는 기법으로, 실시간 관측 정보를 이용하여 예측 정확도를 향상시킬 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 airGRdatassim 모형을 이용하여 앙상블 기반 순차 자료동화 기법인 앙상블 칼만 필터와 파티클 필터로 용담댐 유역에 대해 일 유출을 모의하고, 자료동화 기법별 특성을 비교 및 분석하였다. 모의 결과, Kling-Gupta efficiency (KGE) 지표가 자료동화 적용 전 0.799에서 앙상블 칼만 필터와 파티클 필터 적용시 각각 0.826, 0.933으로 향상되었다. 또한 기상 강제력 노이즈의 범위, 갱신 대상 상태량 설정, 앙상블 수 등 수문자료동화의 설정과 관련된 하이퍼-매개변수(hyper-parameter)의 불확실성이 모의 예측 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 강수 및 잠재 증발산 강제력의 오차 범위에 대한 민감도 분석 결과, 모든 모의 범위에서 파티클 필터가 앙상블 칼만 필터보다 예측 성능이 우수하였다. 파티클 필터는 기상 강제력 오차 크기가 작을수록 모의 성능이 향상되었으며, 앙상블 칼만 필터는 상대적으로 오차가 큰 경우 최적 성능이 확인되었다. 한편, 자료동화시 갱신되는 상태량의 종류를 줄일수록 자료동화에 의한 모의 성능은 감소하였다. 본 연구의 모의 실험 결과는 앙상블 자료동화를 이용하여 일 유출 모의 정확도 향상이 가능하지만, 최적 성능을 발휘하기 위해서는 수문자료동화 기법별 하이퍼-매개변수의 적정한 조정이 필요함을 함의한다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.56-65
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• 2022

구리는 우수한 특성, 특히 높은 전도성과 낮은 저항으로 인해 전기/전자 제조 산업에 널리 사용되는 비철금속 중 하나이다. 이러한 산업의 표면 처리 공정에서는 구리 함량이 높은 폐수가 발생하며, 직간접적으로 수계로 배출된다. 이는 심각한 환경 오염을 일으키고 또한 귀중한 유용금속의 손실을 초래한다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 효율적이고 저렴하며 친환경적인 흡착제를 찾기 위한 목적으로 흡착 분야에서 전 세계적으로 지속적인 연구개발이 진행되고 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 연구에서는 위와 같은 폐수로부터 구리 흡착을 위한 바이오 흡착제로서 식물뿌리(Datura 뿌리 분말)의 성능을 합성 흡착제(Tulsion T-42)와 비교하였다. 실험은 흡착제 투여량, 접촉시간, pH, 주입액 농도 등의 변수들을 최적화하기 위하여 회분식으로 수행되었다. 초기구리농도가 100 ppm이고 pH가 4인 주입액에서, 0.2 g Datura 뿌리 분말을 15분간 접촉하였을 때 구리 흡착율은 95%이었으며, 0.1 g Tulsion T-42은 30분간 접촉에서 95%의 흡착율을 나타내었다. 두 흡착제의 흡착 데이터는 Freundlich 등온선과 잘 일치하였으며, 유사 2차 속도식을 따르는 것을 나타내었다. 전체 결과는 본 연구의 바이오 흡착제가 표면처리 공정의 폐액 또는 폐수로부터 금속 회수에 적용될 가능성을 보여주고 있다.