• 대한토목학회논문집
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• 제31권2A호
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• pp.121-127
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• 2011

콘크리트 내부에 존재하는 공극(void)의 공간적 분포는 콘크리트의 역학적, 물리적 거동에 큰 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 재료 물성의 파악과 건정성 평가를 위해 내부에 존재하는 공극의 분포 상태를 파악하는 것은 매우 중요하다. 콘크리트에는 육안으로 보이는 재료 표면의 공극 이외에도 내부 공극이 존재한다. 본 연구에서는 경량골재 콘크리트의 공극 분포를 파악하기 위하여 micro CT(X-ray microtomography)를 활용하여 생성된 3차원 콘크리트 디지털 시편을 사용하였다. 흑백처리된 단면 이미지를 중첩하여 공극을 묘사할 수 있는 3차원 시편을 생성하였다. 공극의 분포 상태를 확률적으로 묘사하기 위하여 확률 분포 함수 two-point correlation function과 lineal-path function으로 분석하였다. 또한, 이미지 분석을 통해서 콘크리트 시편의 공극의 밀도 분포를 파악하였다. 콘크리트 내부에 있는 개별 경량 골재의 공극도 이미지 처리와 확률 분포함수를 사용하여 분석하였다. Micro CT와 3차원 이미지 분석 방법을 통하여 콘크리트 내부에 존재하는 공극의 분포 상태를 효과적으로 파악할 수 있음을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제32권3호
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• pp.151-162
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• 2019

토도로카이트(todorokite)는 $3{\times}3$ 망간 팔면체로 이루어진 상대적으로 큰 나노공극(nanopore)을 가지는 터널구조의 산화망간광물로 나노공극에 다양한 양이온 함유가 가능하기 때문에 금속이온 거동에 큰 역할을 할 수 있다. 주로 결정도가 낮고 다른 산화망간광물들과 함께 집합체로 발견되어 나노 공극 내부 양이온의 배위(coordination)구조는 실험만으로 여전히 규명하기 매우 어렵다. 이번 논문에서는 고전분자동력학(classical molecular dynamics, MD) 시뮬레이션을 이용하여 토도로카이트 터널에 함유된 $Mg^{2+}$ 이온의 배위구조에 대한 연구결과를 처음으로 소개한다. 기존 실험에서는 토도로카이트 내부에 함유된 $Mg^{2+}$가 공극의 중앙에 우세하게 자리한다고 알려져 있다. MD 시뮬레이션 결과, $Mg^{2+}$ 이온의 약 60 %가 나노공극의 중앙에 위치하지만, 약 40 %의 $Mg^{2+}$는 광물의 표면에 해당하는 공극의 코너에 위치하였다. 공극 중앙의 $Mg^{2+}$는 수용액에서처럼 물 분자와 6배위수를 보였다. 공극 코너의 $Mg^{2+}$ 역시 6배위수를 보였는데, 물 분자 이외에도 망간 팔면체 표면 산소와 배위를 보였다. $Mg^{2+}$ 이온의 동적 거동을 파악하기 위해 계산한 평균 제곱 변위(mean squared displacement) 결과에서는, 수용액 벌크(bulk) 상태에서 갖는 물 분자와 양이온의 동적 성질이 토도로카이트 1D 나노공극에서는 유지되지 못하고 잃어버리는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제10권3호
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• pp.57-64
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• 2010

본 연구는 알루미늄 거푸집 표면코팅재가 콘크리트 표면품질에 미치는 영향에 대하여 분석한 것이다. 콘크리트 표면형상에 미치는 알루미늄 거푸집 표면코팅재 변화의 영향에 따른 콘크리트 표면의 육안관찰시 전반적으로 전용횟수가 증가함에 따라 표면품질은 저하하는 것으로 나타났고, 치장합판(Plywood이하: PW)이 우수한 표면품질을 나타내었다. 에폭시(Epoxy :이하 EP) 수지의 경우는 박리제를 도포하였을 시 표면품질이 우수한 것으로 나타났다. 박리제 도포여부 및 전용횟수에 따른 콘크리트의 표면조도는 전용횟수가 증가함에 따라 가장 높은 표면조도 값을 나타내어 평활성이 불량한 것으로 나타났지만, EP와 PW의 표면조도 값은 가장 우수한 것으로 나타났다. 다만 EP의 경우는 박리제를 도포할 경우 표면조도 값이 낮게 나타났다. 박리제 도포여부 및 전용횟수에 따른 콘크리트의 공극갯수는 전반적으로 박리제를 도포할시 저감하는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제22권
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• pp.121-134
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• 2008

석조문화재에서 나타나는 박리현상의 발생메커니즘과 염수용액에 의한 화학적 풍화와 관련된 그 원인을 연구하였다. 박리편에 대하여 화학적, 광물학적, 물리적 분석을 수행하여 함유하고 있는 대표적인 염이 석고임을 밝혔다. 염의 작용을 이해하기 위하여 석고와 더불어 용해도가 상이한 황산나트륨을 공극율이 다른 응회암과 화강암에 처리하였다. $Na_2SO_4$ 처리와 인공풍화를 거친 암석시료들의 모세관물흡수율은 약간 증가하였는데 이는 이 염에 의해 암석의 표면가까이에만 변화가 있었음을 의미한다. Na2SO4는 암석의 표면공극내에서 결정화가 일어나 수화압과 결정압을 발생하여 얇은 박리를 형성하는 것으로 보인다. $CaSO_4{\cdot}2H_2O$는 상대적으로 암석의 내부로 깊이까지 들어가서 집적되므로 집적되는 양이 $Na_2SO_4$ 보다 더 많고, 표면에 집적되는 양보다 내부에 집적되는 양이 많아 물흡수량이 증가하는 결과를 보이는 것이며, 이러한 성질로 인하여 암석에 두꺼운 박리가 야기될 것으로 판단된다. 암석종에 따른 변화에서는 응회암의 경우, 큰 공극율과 높은 모세관물흡수율로 인하여 암석 내부의 깊이까지 들어가서 염이 집적하게 되므로 화강암에 비해 염집적율이 더 크고, 이에 따른 물흡수율이 커서 화강암에 비해 두꺼운 박리현상이 나타날 것으로 보인다. 이에 비해 공극율과 모세관물흡수율이 낮은 화강암에서는 표면부위에서 집중적으로 염의 집적이 일어나서 얇은 박리가 발생하는 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제18권5호
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• pp.412-417
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• 2003

각 샘플의 공극사이즈 (PPI)에 따른 미생물 고정화 능의 관계는 대체로 공극의 크기가 줄어들수록 미생물 고정화 량이 증가하는 경향을 보여주었다. 일반적으로 공극의 크기가 작을수록 비표면적이 증가하기 때문에 미생물 고정화 능이 증가할 것으로 사료되지만, 본 실험에서는 각 시편의 표면적을 측정 한 것이 아니고, 각 시편의 질량을 기준으로 미생물 점착량을 산출하였기 때문에 이와 같은 결과를 나타낸 것으로 사료된다. 특히 폴리우레탄 오픈 셀의 경우 담체의 PPI가 커질 경우 일반적으로 그 단위 부피당 표면적은 증가되지만, 단위 질량당 표면적은 이에 비례하여 증가하지 않음을 시편 관찰을 통하여 확인하였다. 따라서 이와 같은 이유로 인하여 각 시편의 PPI에 대한 점착율의 경향성은 발견하기 어려웠다. 각 시편의 비표면적 (단위질량당 표면적)을 실험을 통하여 결정한 후, 각 시편의 단위 면적 당 미생물 고정화 율을 산출한 결과, 단위 면적당 고정화 된 미생물의 수는 PPI 증가에 따라서 오히려 감소하였다. 따라서, 겉보기 밀도를 비롯하여 유실율, 점착율의 실험을 통한 모든 결론을 종합하여 고려해볼 때 45 PPI 담체가 가장 우수한 것으로 나타났다. 또한 고분자의 표면처리를 통해 미생물 점착율을 증가시킬 수 있다는 것을 실험으로 확인할 수 있었다. 특히 PEI 처리 담체의 경우 건조 무게의 증가량이 미처리 담체에 비하여 약 3 배정도 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 플라즈마 처리 실험 결과에서 알 수 있듯이 폴리우레탄 폼 담체에 미생물의 점착율이 플라즈마 표면처리에 의해 표면 친수도의 향상으로 인하여 증가되었다. 미생물의 점착율은 플라즈마 처리를 했을 때 가장 증가했고, Chitosan 처리를 한 경우를 제외하고 PEI를 처리했을 때도 처리하지 않았을 때보다 증가했다. 본 실험을 통하여 미생물 고정화 실험을 통하여 각 PPI별로 폴리우레탄 담체의 미생물 고정화 능력의 차이를 비교할 수 있음을 알았다. 따라서 앞으로의 실험은 고정화된 미생물을 현미경 관찰을 통하여 확인하고, 플라즈마 처리 후 미생물의 화학적 고정화(공유결합이나 이온결합체 형성을 통한 고정화 과정에서의 관능기 및 미생물의 유실이 없는 미생물 고정화)를 통한 미생물 고정화 율의 증가 방법을 개발하는데 주안점을 두고자 한다 한편, 다른 형태의 고분자나 미생물 종류를 달리하여 본 연구를 확장시킴으로써 환경 및 생물 산업에 유용한 소재로 사용되는 최적의 미생물 고정화 담체를 개발할 수 있으리라 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1046-1054
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• 2006

낙동강 매리원수의 경우 HPO가 42.9%, HPI가 39.3% 및 TPI가 17.8%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. HPO를 세분화한 결과에서 HPO-FA와 HPO-HA의 구성비는 62%와 38%로 나타났고, HPO-car과 HPO-phe로 분류하였을 경우는 HPO 중에서는 각각 64%와 36%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 또한, HPI를 세분화하여 조사한 결과, HPI에 대한 함량은 HPI-N이 44%, HPI-C가 56%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 분리된 NOM을 이용한 막 오염 평가에서 공극 크기가 100 kDa 이상인 막에서는 HPI-N이 가장 막 오염을 많이 유발하는 NOM으로 나타났고, 다음으로 HPO-car, HPO-HA, HPO-FA, HPI-C, HPO-phe 순으로 나타났다. 또한, 10 kDa 막에서는 HPI-N, HPI-C, HPO-HA, HPO-car, HPO-FA, HPO-phe 순으로 막 오염을 많이 유발하는 것으로 나타났다. 100 kDa 막의 경우 친수성 NOM에 비하여 소수성 NOM에서 상대적으로 $K_s$, $K_i$, $K_c$ 값이 크게 나타났으며 소수성 NOM의 경우 막 공극 내부와 막 공극 표면에서 막 오염을 유발하는 것으로 나타났다. 특히 HPI-N과 HPO-car가 막의 공극 내부에서 막 오염을 일으키는 주요 NOM으로 작용하고 있었다. 10 kDa 막의 경우 소수성 NOM에 비해 친수성 NOM 중 HPI-N이 상대적으로 주된 막 오염 물질로 나타났다. 100 kDa 이상의 공극이 큰 막에서는 소수성 계열의 NOM이 막의 공극내부에서 막 오염을 유발하는 것이 주된 막 오염 메카니즘이었으며, 10 kDa 정도의 공극이 작은 막의 경우 친수성 계열의 NOM이 막 표면에서 막 오염을 유발하는 것이 주된 막 오염 메카니즘이었다. 투과 flux 감소에 대한 NOM의 분자량 분포 영향을 살펴본 결과, 전반적으로 2,000 g/mol 이하의 분자량 범위에서 90% 이상의 분포범위를 나타내고 있어 투과 flux 감소에 대한 유기물 분자량 크기분포의 영향은 없는 것으로 나타났다.

• 암석학회지
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• 제20권3호
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• pp.141-149
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• 2011

암석의 물리적 특성 변화에 대해 온도의 영향을 연구하기 위해 2종의 화강암류와 대리암, 사암을 전기로에서 $400^{\circ}C$와 $600^{\circ}C$로 가열하였다. 모든 시료에서 가열 후 물리적 특성(비중, 공극률, 흡수율, 초음파속도)과 색상 변화는 보이나, 편광현미경을 이용한 광물학적 변화는 뚜렷하지 않다. 특히 물리적 특성 변화에서 공극률과 흡수율은 증가하고, 비중과 초음파 속도는 감소하는 경향을 보이며, 온도가 증가할수록 변화폭은 크게 나타난다. 여기서 측정한 공극률은 암석의 전체 공극률을 반영하지 못하고 있으나 온도에 의한 암석의 표면 상태 변화를 반영한다 반면 초음파 속도는 암석의 전체적인 손상 정도를 파악하는데 유용하다. 그러므로 온도에 의한 암석의 물리적 특성 변화를 설명하기 위해 공극률과 초음파 속도는 상호 비교해야 한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.19-31
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• 2007

플라이 애쉬와 고로슬래그를 함유하고 물-결합재비가 낮은 고성능 콘크리트의 자기건조에 의한 습도감소와 수축과의 연관성을 파악하기 위하여 내부 습도와 변형률을 측정하였다. 그 결과 일반 콘크리트 내부 습도 감소는 약 10% 수축변형률은 약 $320{\times}10^{-6}$까지 진행하였으며 플라이 애쉬 10%, 20% 혼입한 콘크리트의 경우 각각 10%, 7%의 습도 감소와 $274{\times}10^{-6}$, $231{\times}10^{-6}$의 변형률을 나타내었다. 고로슬래그 40%, 50%를 혼입한 콘크리트는 11%, $371{\times}10^{-6}$, O30G50은 11%, $350{\times}10^{-6}$의 습도감소와 수축 변형률을 나타내었으며 플라이 애쉬 혼입 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 습도 감소량과 변형률이 감소하며 고로슬래그 혼입 콘크리트는 증가하는 경향을 보였다. 자기수축의 경우 내부 습도와 변형률의 관계만을 고려할 때 플라이 애쉬, 고로슬래그 혼입 유무에 상관없이 모두 습도와 변형률은 강한 선형성을 보였다. 콘크리트 내부 습도 변화와 수축변형률의 관계를 보다 구체화하기 위하여 콘크리트 내부 공극을 단일 네트워크로 가정하고 확장 메니스커스 생성 가정 하에 공극수에서 발생하는 모세관 압력과 수화조직체에서 발생하는 표면에너지 변화를 습도의 함수로 모델링하여 수축의 구동력으로 작용시킨 결과 실험값과 비교적 일치하는 값을 나타내었다. 이를 근거로 물-결합재비가 낮은 고성능 콘크리트에서 자기건조에 의한 습도감소는 20nm이하의 소형공극에서 발생함을 파악할 수 있었으며 따라서 자기수축에 대한 제어 방안은 이러한 소형공극에서의 공극수 표면장력과 포화도에 초점을 맞추어야 함을 확인할 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.969-972
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• 2008

본 연구는 온도변화에 따라 기초영향인자가 콘크리트와 알루미늄 거푸집간의 표면 마감성에 미치는 영향에 대하여 분석한 것으로 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 육안관찰상 코팅합판과 무손상 알루미늄 거푸집의 경우 비슷한 결과를 나타냈으며, 온도변화에 따라서는 알루미늄 거푸집을 사용한 경우 온도가 높아질수록 표면품질이 약간씩 저하하는 것을 확인할 수 있었다. 표면조도의 경우 온도변화에 따른 차이는 거의 나타나지 않았으며, 박리제의 도포여부에 따른 차이가 발생하였다. 온도변화에 따른 표면공극분포는 온도가 증가할수록 $0.1{\sim}1mm$ 범위의 미세한 기포가 증가하여 화학반응이 촉진됨을 확인할 수 있었으며, 다른 범위의 공극도 증가하였다. 또한, 온도가 증가할수록 다른 인자들의 영향이 더욱 커지는 것을 확인할 수 있어 온도증가에 의해 알루미늄 거푸집을 이용하는 콘크리트의 표면품질이 저하함을 확인할 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제14권2호
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• pp.64-69
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• 1981

사질토양(砂質土壤)의 투수계수(透水係數)에 대한 물성공극(生物孔隙)의 영향(影響)을 구명(究明)하기 위하여 하성충적지(河成沖積地) 분포(分布)하고 있는 본양사양토(本良砂壤土) ( Coarse loamy over sandy, mixed, mesic family of Typic Udifluvents)를 사용(使用)하여 생물공극(生物孔隙)의 분포(分布)와 투수계수(透水係數)와의 관계를 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 투수계수(透水係數)는 당량투과표면적(當量透過表面積)과 고도(高度)의 정(正)의 상관(相關)이 있으나 가밀도와는 부(負)의 상관(相關)이 있었다. 2. 투수계수(透水係數)에 대한 생물공극(生物孔隙) 영향(影響)은 심토(心土)에서 크지만 인위적(人馬的) 교란(攪亂)이 심한 작토층(作土層) 토립(土粒)이 매우 큰 기층(基層)의 사토(砂土)에서는 적었다. 3. 가밀도는 생물공극(生物孔隙) 양(量)과 당량(當量) 투수표면적(透水表面積)에 유의적(有意的)인 회귀관계(回歸關係)를 나타내었다. 4. 생물공극(生物孔隙)의 분포(分布)와 가밀도는 토심간(土深間), 동일층위내(同一層位內)의 지점간(地點間)에 변이(變異)가 크다.