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생체고분자물질이 부유사 응집에 미치는 영향 연구 (Bio-mediated Flocculation by Extracellular Polymeric Substances in Cohesive Sediment Suspensions: Experimental Study)

  • 백승룡;김재인;오민지;이병준
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.107-107
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    • 2015
  • 최근 기후변화로 인한 강우강도 증대, 산업화에 따른 토지개발 등으로 인하여 다량의 점착성 부유사(Cohesive Sediments)가 하천, 호소 등 수자원 환경으로 유입되고 있다. 점착성 부유사는 하천, 호소의 난류 조건에 따라 부유하거나 혹은 응집, 침전하여 하상 저니층을 형성한다. 부유사, 미생물 및 각종 유기입자가 포함된 하상 저니층은 검은색으로 외관상 보기 좋지 않을 뿐 아니라, 혐기성상태에서 부패하여 수생태계의 건강성을 해치게 된다. 또한 미세 부유사 및 미생물 입자는 각종 중금속, 유기오염물질을 흡착하고, 조건에 따라 재용출할 수 있는 저장매체로 작용하기 때문에 수자원환경에 미치는 영향이 아주 크다. 특히, 수중 미생물(조류) 작용에 의해 생성되는 EPS (Extracellular Polymeric Substances)는 부유사 및 미생물 입자들을 서로 엉겨 붙게 하여, 부유사-미생물 혼합 응집체 및 저니층 형성을 가속화하게 된다. 본 연구에서는 EPS가 부유사 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여, Xanthan Gum (Sigma-Aldrich, USA)을 EPS의 지표 물질로 사용하고, Kaolinite(Sigma-Aldrich, USA)를 수자원환경에 존재하는 대표적인 부유사로 사용하여 응집실험(Jar Test)을 수행하였다. 이온농도가 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수체 이온농도를 0.0001M NaCl, 0.001M NaCl, 0.01M NaCl, 그리고 0.001M NaCl + 0.1mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 0.5mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 1.0 mg/L $Ca^{2+}$으로 보정하여 응집실험을 수행하였다. 250 rpm 급속 교반 1븐, 50 rpm 완속교반 5시간, 침잔 1시간 후 응집체를 채취하여 응집체 이미지 분석을 통해 응집체 크기 및 형상을 측정하였고, 수표면 2 cm 지점에서 상등액을 채수하여 잔류 고형물 농도 분석을 실시하였다. 응집실험을 통하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.. 낮은 이온농도의 경우, EPS가 큰 고분자 구조체에 부유 입자들이 엮어 응집되는 Sweeping Flocculation의 특징을 나타내었다. 하지만, 이온농도가 높아질수록 경우, EPS 고분자 구조체 내부 반발력이 감소하여 크기가 축소되고, 이에 따라 부유 입자 표면에 패치 형태로 흡착되었다. EPS가 패치형태로 입자에 흡착한 경우, 응집제 농도 증가에 따라 응집능 최적점이 형성되고, 이후 표면하전 역전이나 Steric Stabilization에 의해 응집능이 저감되는 형태를 나타낸다. 따라서,수중이온농도가 EPS의 사슬형 고분자 응집제의 크기, 형태(Morphology)를 결정하고, 더 나아가 응집능을 결정하는 중요한 인자로 나타났다. 따라서, 후속 연구를 통하여 생체고분자물질의 크기 및 형태 변화, 이에 따른 응집능변화를 면밀히 연구하고자 한다.

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저위생산답(低位生産沓) 토양(土壤)에 대(對)한 개량제(改良劑)와 인산(燐酸)의 효과(效果) (The effect of a soil amendment on phosphate efficiency in a low productive paddy soil)

  • 심상칠;송기준;김정자
    • 한국토양비료학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.21-26
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    • 1971
  • 몇가지 미량원소(微量元素)(Mn, Cu, Zn, B)를 혼합(混合)한 시판(市販) 규산질비료(珪酸質肥料)의 추답토양(秋畓土壤)에 대(對)한 개량제(改良劑)로서의 효과(效果)와 인산질비료(燐酸質肥料)의 비효(肥效) 증진(增進)에 미치는 영향(影響)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같았다. 1. 개량제(改良劑)로서의 시용(施用) 효과(效果)가 현저(顯著)하였다. 대조구(對照區)의 정조수량(精粗收量) 462kg/10a에 비하여 개량제처(改良劑處) 이구(理區)는 560kg/10a 로 이는 천립중(千粒重), 등숙비(登熟比), 임실률(稔實率) 및 수당입수(穗當粒數)가 개량제(改良劑)의 처리(處理)에 의(依)해 각각(各各) 증가(增加)한 때문인 것 같다. 2. 개량제(改良濟)의 처리(處理)에 의(依)해 인산(燐酸)의 비효(肥效)가 증대(增大)되는 경향(傾向)이었다. 인산(燐酸)의 시비량(施肥量) 증가(增加)에 의(依)해 천립중(千粒重), 임실률(稔實率), 등숙비(登熟比)가 증가(增加)되었으며 특(特)히 대조구(對照區)의 임실률(稔實率)이 크게 증가(增加)되었다. 3. 인산(燐酸)의 시용(施用)은 수도(水稻)의 생육(生育)을 촉진(促進)하고 개량제(改良劑)의 시용(施用)은 생육(生育)을 억제(抑制)하는 경향(傾向)이 었으며 결과적(結果的)으로 개량제(改良劑)의 시용(施用)에 의(依)해 무효분얼(無效分蘖)의 발생(發生)이 억제(抑制)되었다. 4. 개량제(改良劑)의 시용(施用)에 의(依)해 식물체중(植物體中)의 규산(珪酸)과 망강의 함량(含量)은 증가(增加)하고 인산(燐酸), 동(銅), 아연(亞鉛)의 함량(含量)은 감소(減少)되었다.

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반응표면 분석법을 이용한 히비스커스 첨가 유자 음료 제조의 최적화 (Optimization of the preparation method of citron (Citrus junos Sieb.) beverage containing hibiscus using response surface methodology)

  • 이창주;이우진;박종석;김성우;정성근
    • 한국식품과학회지
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    • 제53권2호
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    • pp.187-194
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    • 2021
  • 히비스커스와 유자를 이용하여 생리활성과 소비자 선호도를 증대시키는 유자음료제조의 최적 배합비율을 반응표면 분석법을 이용하여 개발하였다. 유자 음료의 제조 조건으로는 유자농축액의 농도(40, 50, 60%), 구연산의 비율(0.34, 0.64, 0.94%), 히비스커스의 비율(0.3, 0.5, 0.7%)을 달리하여 품질 특성과 생리활성을 조사하고, 소비자기호도를 평가하여 최적 배합비율을 선정하였다. Box-Behnken design을 이용한 히비스커스 유자 음료의 이화학적 특성 결과는 당도와 색도의 변화는 유자농축액, 산도는 구연산의 비율에 따라 결정되었다. 항산화 활성은 유자농축액과 히비스커스의 교호작용이 있는 것으로 나타났다. 유자농축액은 항산화 활성에 양의 상관관계를 보이나 히비스커스는 유자농축액과 혼합하면 음의 상관관계가 있는 것으로 나타나 히비스커스의 첨가 양이 최소가 될 때 항산화 활성이 높게 나타나는 결과를 보였다. 소비자 기호도 평가 결과 유자농축액 40%, 구연산 0.34%, 히비스커스 0.5%를 첨가하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 따라서 생리활성과 소비자 기호도 평가결과를 종합해 볼 때 히비스커스 유자 음료의 최적 조건은 소비자 기호도 평가의 최적 조건과 동일한 것으로 판단된다. 이 연구결과는 다양한 히비스커스와 유자를 이용한 식품 개발의 기초자료로 제공되어 향후 제품개발수행에 도움이 될 것으로 여겨진다.

심층혼합처리공법이 적용된 항만 구조물의 파괴확률과 위험도 평가에 관한 사례 연구 (The Case Study on Risk Assessment and Probability of Failure for Port Structure Reinforced by DCM Method)

  • 김병일;박언상
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제17권4호
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    • pp.53-64
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    • 2018
  • 본 연구에서는 안정성과 위험도 평가의 중요성이 증대되고 있는 DCM(Deep Cement Mixing, 이하 DCM) 보강 지반상의 항만 구조물에 대하여 위험도 평가를 위한 파괴확률을 산정하였다. DCM 개량 지반의 위험도에 영향을 미치는 확률변수로 개량체의 설계기준강도와 시공중첩, 원지반의 강도 및 내부마찰각, 개량지반의 단위중량을 선정하고 관련 통계치를 산정하여 적용하였다. 또한, 상시 조건과 지진시 조건에서의 전체 시스템에 대한 파괴확률을 분석하였다. 본 연구를 통해 DCM 개량지반의 위험도 평가를 위한 확률변수에서 변동계수가 가장 큰 것은 설계기준강도이나 안전율의 변동성 즉, 시스템의 위험도에는 큰 영향을 미치지는 않는 것을 알 수 있었다. DCM 보강 지반에 대한 시스템의 파괴확률 영향인자 즉, 주된 위험요소는 상시 및 지진시 모두 외적안정의 경우 수평활동, 내적안정의 경우 압축파괴인 것으로 평가되었다. 또한, 수평활동에 대해서는 상시 파괴확률이 지진시 파괴확률보다 높고 압축파괴에 대해서는 상시 파괴확률이 지진시 파괴확률보다 낮은 것으로 나타났다. 전체 시스템의 상시 파괴확률과 지진시 파괴확률은 유사하지만, 본 사례의 경우 지진시 위험도가 다소 높은 것으로 나타났다.

볶은 쌀겨를 첨가한 밀가루 반죽의 rheology 특성 (Rheological properties of flour dough containing roasted rice bran)

  • 신현광;이정훈;정구춘;이시경
    • 한국식품과학회지
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    • 제50권6호
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    • pp.587-593
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    • 2018
  • 본 연구는 강력밀가루에 식이섬유가 풍부하게 함유된 볶은 쌀겨를 0, 5, 10, 15% 대체 첨가하여 혼합한 반죽의 rheology 특성을 분석하였다. 파리노그라프 분석에서 굳기는 대조구보다 볶은 쌀겨 5% 첨가구가 10.00 FU차이를 보였고, 수분 흡수율은 0.11%, 안정도는 0.5 분으로 유의적 차이를 보이지 않았다. Rheofermentometer 분석에서 총 부피는 대조구와 볶은 쌀겨 5%첨가구는 다른 첨가구보다 적은 차이를 보였으며 볶은 쌀겨의 영양성분과 소비자들의 빵에 대한 높은 관심으로 볶은 쌀겨 5%첨가구가 적절하며, RVA 측정에서 Setback값은 볶은 쌀겨 첨가량이 증가할수록 낮은 값을 나타냈다. 발효 팽창력 측정에서도 볶은 쌀겨 5% 첨가구가 80 분에는 2.01 cc의 차이를 보였다. 이상의 실험으로 쌀겨를 볶음으로써 강한 산화방지력과 보존기간의 연장으로 볶은 쌀겨 5%까지 첨가는 제빵적성에 좋지 않은 영향이 적어 영양적으로 우수한 기능성을 가진 제품 개발 가능성과 볶은 쌀겨 수요 증대에 기여 할 것으로 기대된다.

고화제로 안정처리 된 울산지역 노상재료의 강도 및 다짐특성 - 주 성분이 CaO와 SO3인 고화제 - (Strength and Compaction Characteristics of Binder-Stabilized Subgrade Material in Ulsan Area - Main Binder Components : CaO and SO3 -)

  • 한상현;여규권;김홍연
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제34권12호
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    • pp.105-113
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    • 2018
  • 본 연구에서는 고화제를 이용하여 개량된 노상재료의 배합에 따른 공학적 특성과 지지력을 분석하기 위하여 실내 및 현장시험을 실시하였다. 노상토 개량에 고화제로 사용된 재료의 주성분은 CaO와 $SO_3$이다. 고화제를 현장 토공재료인 저소성 점토(CL)와 혼합한 후 입도분포는 체 굵기가 커질수록 상대적으로 통과율이 낮아져 실트질 모래(SM)로 흙의 종류가 바뀌었을 뿐 아니라 소성지수와 수정 CBR 등의 공학적 특성이 노상토에 적합하게 개선되었다. 동일한 에너지로 다짐된 개량토의 다짐곡선으로부터 최대건조단위중량은 현장토 대비 약 6%가량 증가하고 최적함수비는 약간 감소하여 상당히 입도가 개선되었다. 실내 CBR 시험에서도 동일한 다짐에너지에서 적당량의 고화제를 투입한 개량토의 단위중량과 강도 증대효과가 현저히 크게 나타났다. 고화제 투입 후 조립분의 비율이 상대적으로 증가함으로 인하여 현장토 대비 초기다짐 시 팽창비가 3.3배 이상 감소되었고, 최종다짐 시에는 6.5배 이상 작게 나타났다. 시험시공이 이루어진 구간에서 일축압축강도는 설계강도 이상을 확보하면서 균질한 값을 유지하였다. 동일한 시공조건으로 현장에 적용한 후 확인시험 결과에서도 다짐 1일 후 시험한 6개소 모두의 지지력계수가 적절한 수준에서 목표값을 상회하고 그 변동성도 양호한 것으로 나타났다.

부재 두께 변화에 따른 콘크리트의 초기동해 특성 분석 및 깊이진단 (Early Frost Damage and Diagnose of Damage Depth Due to Early Frost Damage of the Concrete According to the Thickness of Members)

  • 김태우;한민철
    • 한국건축시공학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.131-138
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    • 2019
  • 최근에는 열악한 환경에 노출되는 콘크리트 구조물의 품질 확보에 대하여 관심이 증대되고 있다. 그 중에서 낮은 외 기온 조건에서의 초기양생 불량은 콘크리트 구조물의 초기 동해 피해를 일으킬 수 있는 것으로 알려지고 있다. 그러므로 본 연구에서는 겨울철 외기온 조건에서 결합재 종류 및 콘크리트 부재 두께 변화가 콘크리트의 초기동해 깊이에 미치는 영향 분석 및 초기동해 피해를 입은 구조체에 대하여 그 깊이를 명확히 판정하고자 하였다. 실험결과 초기동해피해의 경우 3성분계 혼합시멘트를 사용하고, 부재 두께가 얇을수록 초기동해 깊이가 깊고 코어 공시체의 명도 증가가 지연되었는데, 이는 초기발열량 저하로 콘크리트의 조직 이완이 용이하게 발생하여 흡수율이 증가하기 때문인 것으로 분석된다. 초기동해 깊이 판정은 24시간 침수 후 온도 $20^{\circ}C$, 상대습도 60 %전후인 실내에서 30분 전후로 건조를 시킬 경우 명도값(L) 45 이하의 짙은색과 밝은색으로 구별되는데, 짙은 색부분을 버니어캘리퍼스 등으로 측정하면 손쉽게 판단할 수 있다.

폐플라스틱의 부유선별 및 기능성 소재로의 활용 연구동향 (Research Trends in Flotation of Waste-plastics and Its Use as Functional Materials)

  • 한요셉;김리나;홍혜진;박인수;김동균;김윤호;전호석;장한권
    • 자원리싸이클링
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    • 제29권6호
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    • pp.15-26
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    • 2020
  • 최근 미세플라스틱의 발생 측면에서 폐플라스틱의 친환경적 처리에 대한 관심이 증대하고 있다. 이에, 폐플라스틱의 재활용이 폐기물 간소화, 이산화탄소 배출 감소 및 부가가치 제품 재생산의 이점을 제공하기 때문에 매우 중요하다고 할 수 있다. 특히, 친환경적인 폐플라스틱의 재활용을 위해서는 물리적 선별방법을 통해야 하며, 그 중에서도 폐플라스틱내의 재질별 분리가 가능한 부유선별이 물질재활용 측면에서 매우 효과적인 분리방법으로 잘 알려져 있다. 따라서, 본 총설에서는 혼합 폐플라스틱의 효과적인 재질 분리를 하기 위한 부유 선별의 연구 동향을 조사하였다. 추가적으로 보고된 연구결과들을 통하여 플라스틱의 원재료인 폴리머로부터 기능성 신소재로서의 활용에 대한 접근방법을 요약 정리하였다.

지반안정재 개량토의 토사 비탈면 현장 적용성 평가 (Evaluation of Field Applicability of Slope of Improved Soil for Ground Stabilizer)

  • 이강일;박성백;최민주
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제20권1호
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    • pp.35-44
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    • 2021
  • 본 연구는 제지 플라이애시 지반안정재를 활용하여 개량토 토사 비탈면의 현장 적용을 통한 안정화 방법을 연구하였다. 개량토에 요구되는 목표강도는 500kPa이며 토사 비탈면을 개량후 식생이 발아하기 위한 압축강도는 1,000kPa 이하이다. 이 조건을 만족하기 위해 현장에서 반입된 시료를 가지고 표층개량의 주원료인 지반안정재와 혼합하여 배합설계를 거처 강도시험 및 투수시험 그리고 식생 발아시험 등 다양한 시험을 실시 하였다. 그리고 개량토로 시공된 비탈면에 대한 기존 압축시험 결과를 분석한 후 개량토의 지반정수를 제안하였다. 또한 개량토의 비탈면 현장 적용성을 평가하기 위하여 붕괴된 비탈면에 대하여 현장 시공을 실시하여 개량토의 표층부 보강평가를 실시하였다. 그 결과 보강 전에는 안정성을 확보하지 못했지만 개량토로 보강한 이후 안전율은 강우 지속시간 48시간까지 최소 안전율을 확보하는 것으로 나타났다. 그리고 현장 개량토의 압축강도는 설계치인 점착력 200kPa 이상을 확보하고 토양경도계 시험 결과도 규정 값인 18~23mm 이내로 확인되어 개량토 비탈면의 경우 강우에 저항성이 증대되고 표층부의 식물생육이 가능한 것으로 나타났다.

석회석의 분말도가 시멘트의 물리적 특성 및 환경에 미치는 영향 (Effect of Limestone Fineness on Physical Properties and Environmental Impact of Cement)

  • 강인규;김진만;신상철;김건우;안태윤
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제12권1호
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    • pp.82-93
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    • 2024
  • 시멘트 산업은 클링커 생산 과정에서 약 60 % 이상의 CO2가 발생하며 이러한 많은 양의 CO2를 효율적으로 저감 시키기 위해 범세계적으로 시멘트 대체 재료가 활용되고 있다. 대표적으로 활용되는 시멘트 대체 재료는 고로슬래그와 플라이애시가 있으며, 이들은 시멘트 산업을 비롯한 콘크리트용 혼화재료, 지반 고화재 등 다양한 산업에서도 활용되고 있다. 하지만, 각 산업의 탄소중립 전략에 따라 향후 이들의 가용성은 낮아질 것으로 전망되고 있기 때문에 시멘트 산업의 보통포틀랜드시멘트 혼합재 함량 증대 목표를 달성하기 위해서는 새로운 시멘트 대체 재료를 활용해야 한다. 석회석은 이미 시멘트 산업에서 다량 보유하고 있는 재료로 가용성 측면에서 장점이 있으며 분쇄효율이 높아, 해외 선진국에서는 이미 포틀랜드 석회석 시멘트를 표준으로 제정하여 상용화하고 있다. 이와 같은 배경에서 본 연구에서는 국내 PLC의 활용 가능성을 평가하기 위해 석회석의 분말도와 치환율이 시멘트의 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 탄소중립 관점에서 CO2 배출량을 분석하여 시멘트의 환경 영향 평가를 수행하였다.