지하수에 콜로이드가 있을 경우 지체계수 감소로인한 오염물의 가속이송이 일어난다. 세균은 콜로이드 크기이며, 비중이 물과 비슷하고. 또 특유의 표면조건으로 인하여 오염물을 가속이송시킬 수 있다. 유동 세균이 지하수에 있으면 그 system 은 액상, 고상, 그리고 입상의 3 상 (phase) 으로 해석되어야 한다. 본 연구에서는 물질수지에 기초한 수학적 모델을 개발하여 다공매질에서의 오염물의 이동을 예측했다. 세균과 오염물의 각 상사이의 분배는 평형분배 모델을 이용했다. 모델결과를 일반화하기 위하여 무차원화 기법이 사용되었다. 모델의 해는 수치해법이 사용되었고, 문헌상의 실험결과와 비교되었다. 유동 세균이 존재하므로써 오염물이 가속이송되었고, 오염물을 섭취하므로써 그 농도를 낮출 수 있었다.
본 연구에서는 토사사면의 안전율을 산정하고 최소임계단면을 탐색하기 위하여 개별요소법과 유전자 알고리즘으로 조합된 새로운 해석방법이 제안되었다. 안전율 산정시, 한계평형법에 근거한 통상적인 사면안정 해석법들은 전체적인 힘평형을 만족하지 못하기 때문에 절편간에 작용하는 힘의 경사와 위치에 대한 가정이 불가피하다. 개별요소법에 근거하여 개발된 사면안정해석법은 힘과 변위간의 적합조건을 만족할 수 있다. 또한 제안된 해석기법에서는 최소임계 단면을 탐색하기 위하여 실수형 유전자 알고리즘이 적용되었다. 이 방법은 지역해에 쉽게 수렴하는 간편한 최적화기 법보다 안정적으로 전역해를 탐색할 수 있다 제안된 해석기법의 적용성을 검토하기 위하여 예제해석이 수행되었다.
자연 상태의 하천의 하상은 흐름에 의해 끊임없이 변하지만 기록적인 홍수 등 특별한 자연 현상이 없는 한 유사이송에 평형을 이룬 상태라 할 수 있다. 하지만 유역 토지이용의 변화와 골재 채취, 댐과 저수지의 건설 등과 같은 인위적인 요인들은 하천의 평형 상태를 파괴하고 유사이송문제 및 하상변화 등과 같은 문제점을 야기 시킨다. 따라서 홍수피해를 경감시키고 홍수조절을 목적으로 계획하는 홍수조절댐의 경우 홍수 발생 기간 외에는 상류와 하류 하천 간의 흐름 차단을 최대한 억제하고 상류로부터 유입되는 유사가 댐 상류부에 퇴적되는 것을 방지하기 위해 댐에 상시 개방되어 있는 배사관과 생태통로를 설치하도록 계획되기도 한다. 국내에서는 임진강 유역에서 홍수피해 저감을 위한 한탄강댐의 건설이 계획되었으며 유사이송문제와 생태환경 문제를 고려하여 배사관과 생태통로를 설치하도록 설계하였다. 본 연구에서는 1차원 HEC-6모형을 이용하여 대상 유역인 한탄강 홍수조절댐 상류하천에 대해 댐 건설 전과 후의 수위변화 및 하상변동 모의를 수행하였으며 지속 기간별 평수량과 연평균유량에 대한 장기하상변동을 분석하였다. 또한 과거유량수문자료를 이용하여 산출된 1년 동안의 대표 유량수문곡선을 HEC-6 모의에 적용하여 유량변화가 연속적으로 발생했을 경우의 하상변화를 1년과 100년 기간에 대해 각각 분석하였다. 그 결과 지속 기간이 길어짐에 따라 상류 7.8 km에서는 퇴적과 침식 작용이 활발히 일어남을 알 수 있었다. 하지만 댐 건설 전과 후의 하상 변화의 차이가 크지 않았다. 또한 연평균 유량 조건을 복합적으로 적용했을 때가 지속적인 연평균유량을 적용했을 때보다 하상변화가 더 크게 발생하였다.
구핵부가형 반응성 염료인 C.I. Reactivo Blue 19와 산성 염료인 C.I. Acid Blue 138로 각각 견을 평형염착시켜 온도 및 pH에 따른 염착량 및 고착량을 구하여 각 조건에서의 염착거동을 비교 검토하였다. 1) 염착은 pH 및 온도가 낮을수록 양염료 모두 증가하였고, 반응성 염료인 경우, pH 8.5, 7$0^{\circ}C$에서 최대 고착량을 나타내었다. 2) 산성인 경우 반응성 염료는 산성 염료와 같은 거동을 나타내었다. 3) 산성 및 반응성 염료인 KL은 pH의 감소에 따라 증가하였고, Kp는 전자인 경우 증가, 후자인 경우 감소하였다. 4) 온도가 상승할수록 양염료 모두 KL은 감소하였고, 표준친화력은 증가하였다. 5) 산성 및 반응성 염료의 염착반응은 발열반응이고 표준엔트로피는 정의 값을 나타내었다. 6) 강산성측에서는 산성 반응성 염료 모두 Langmuir형 미착과 Nernst형 미착의 합으로 나타낼 수 있다.
휘발성 유기화합물인 저 농도의 MEK와 톨루엔을 사용하여 고정층 반응기에서 활성탄소섬유의 흡착 및 탈착특성을 조사하였다. 활성탄소섬유의 성능은 평형흡수량, 평형에 도달하는 시간, 그리고 탈착효율로 파악하였다. 다양한 실험을 통해 흡착공정에 있어 중요한 공정변수인 유입가스농도, 유량, 수분함량, 흡착제 주입량에 대한 영향을 연구하였다. 흡착층의 온도, 유량 그리고 유입가스농도가 증가할수록 파과시간이 감소하였다. 그리고 흡착제의 충전높이가 증가할수록 파과시간은 길어짐을 알 수 있었다. MEK와 톨루엔으로 흡착된 활성탄소섬유는 일정속도 가열과정을 통해 만족스럽게 재생되었으며 두 휘발성 유기화합물 중 MEK가 $150^{\circ}C$이하의 온도에서 훨씬 손쉽게 재생됨을 알 수 있었다.
케로신을 연료로 사용하는 연료 과잉 예연소기는 비평형 연소반응을 하며, 화학평형 해석으로는 정확한 연소가스 물성치 예측이 쉽지 않다. 본 연구에서는 연소 가스 물성치 예측을 위해, 예혼합 대향류 화염 해석을 수행하였다. 케로신 연료의 대표 물성치로 JP10을 선정하였으며, UC San Diego 반응 메커니즘을 사용하여 초임계 조건에서 비평형 연소해석을 수행하였다. 안정적인 화염 확보를 위해 예혼합 추진제의 대향류 화염을 가정하였으며, Huzel의 실험 결과에 비해 온도가 높게 예측 되었다. 이에 따라 비열, 비열비, 분자량 결과에서 차이를 보였으나 화학평형 결과에 비해 실험값과 더 유사한 경향을 보였다.
본 연구에서는 현재 철기 유물의 복원에 일반적으로 사용되고 있는 5종의 상용 에폭시 수지(Araldite rapid, Araldite AW 106, Araldite SV 427, Devcon, CDK)를 선택하여 온도, 자외선, 그리고 철기 유물의 부식인자 중 하나인 수분에 대한 내후성을 조사하였다. 각각의 에폭시 수지는 온도 상승에 따라 일정하게 부피가 변화되는 것을 알 수 있었으며, 특히 $40^{\circ}C$와 $70^{\circ}C$ 사이에서 급격한 변형이 일어나는 것을 확인하였다. UV에 노출시켰던 에폭시 수지는 모두 표면의 색상이 큰 폭으로 변화되었다. 실내조건의 경우는 모든 시험편의 색차(${\Delta}E$)가 2미만으로 색상의 변화가 약하였다. 에폭시 수지 시료 표면의 수분에 대한 평형 접촉각은 Araldite rapid>AW 106>Devcon>SV 427>CDK의 순서로 나타났다. 에폭시 수지를 UV에 노출시킨 경우 평형접촉각은 전반적으로 모두 감소하였으나, SV 427이 가장 안정적인 것으로 나타났다.
절연된 부스트 변환기는 전기적인 절연과 매우 높은 승압을 필요로 하는 응용분야에 적합한 변환기이다. 낮은 입력전압을 높은 출력전압으로 승압하기 위해 필요한 변압기는 volt-sec 평형 조건을 만족하여야 한다. 기존의 절연된 부스트 변환기는 도통구간을 오버랩하여 제어하였으며 이 경우 제어회로가 복잡해지는 문제가 있다. 본 논문에서는 변압기의 volt-sec 평형을 위해 리셋권선을 설치하고 자기구동 스위치를 이용하여 제어회로를 간단하게 구성할 수 있는 절연된 부스트 변환기를 제안하고 해석한다. 마지막으로 출력 10[W]급의 절연된 부스트 변환기를 구성하여 시뮬레이션하고 실험을 수행하여 제안한 변환기의 이론적 해석의 타당성을 입증하였다.
효율적인 약물 전달 시스템을 개발하기 위한 연구의 일환으로, 초임계 상태에서 mesoporous silica인 MCM-41에 항염증제 ibuprofen을 함침시키고, 그 방출효과를 실험적으로 조사하였다. 초임계 용매로는 기존의 약물 처리 공정에 사용되는 유기용매의 단점을 보완할 수 있는 무독성의 초임계 이산화탄소를 선택하였다. 실험은 수열합성법에 의한 MCM- 41의 합성, 초임계 이산화탄소에 의한 MCM-41에의 ibuprofen 함침 및 함침된 ibuprofen 용출의 세 공정으로 구성하였다. 초임계 함침 공정의 함침평형에 도달하는 시간은 본 연구의 조건 범위에서 약 2h 정도였으며, 평형 함침량은 초임계 이산화탄소에 대한 ibuprofen의 용해도 증가에 따라 증가하였다. Ibuprofen의 용출속도는 함침된 ibuprofen의 함량에 무관하게 유사한 형태의 용출 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 3차원 유한요소법과 수치시간적분을 사용하여 교량 내 단면의 시간에 따른 온도분포를 결정하였다. 초기재령 구조물의 거동을 효과적으로 모사하기 위해 시간에 따라 변하는 재료특성과 온도분포에 따른 열응력을 고려하였다. 온도분포는 비선형이며 열전도율, 비열, 콘크리트의 수화열, 대류계수 등의 재료 상수들과 태양열에 영향을 받으므로 주요한 영향인자인 시공시의 계절, 풍속, 교량 상판포장에 대한 영향을 고려하였다. 본 논문의 해석결과와 이전의 다른 해석연구와 비교를 통해 제안된 수치모델의 타당성을 검증하였다. 네 개의 다른 교량 단면의 연구를 토대로 더 타당한 설계결과를 얻기 위해서는 콘크리트 교량에서의 크리프 변형이 고려되어야 된다는 점과 도로교설계기준에서 제시한 온도분포는 개선될 필요가 있다는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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