• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.249-254
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• 2022

최근 반도체와 같은 정보통신 기술의 발전과 함께 사물인터넷(IoT) 기술 발전이 급격히 이루어지면서 센서와 무선 통신 기능을 내장하여 주변 사물 및 환경 조건을 감지 및 분석하여 대응하는 원격 환경 모니터링 기술이 주목받고 있다. 하지만, 기 개발된 원격 환경 모니터링 시스템은 모두 별도의 전원 공급 장치를 필요로 하기 때문에 시·공간적 기기 사용의 제한을 야기하여, 사용자의 불편함을 유발할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 생체 역학적 에너지의 역학적 특성이 고려된 기구학적 설계 기반 전자기 발전 소자(Electromagnetic generator, EMG)를 개발함으로써 이의 에너지 자립형 원격 환경 모니터링 구동을 위한 전원 공급 장치로써 활용한다. 낮은 진동 주기 및 큰 진폭 변화의 역학적 특성을 지닌 생체 역학적 에너지를 효과적으로 이용하기 위해 자석의 기구학적 배치를 통한 깨지기 쉬운 힘의 평형을 유도하는 Levitation-EMG (L-EMG)를 설계했다. 이를 통해, L-EMG는 외부 진동에 민감하게 반응하여 자석과 코일 간의 효과적인 상대 움직임을 야기하여 고품질 전기 에너지 공급을 가능하게 했다. 뿐만 아니라, 실제 환경 감지 센서와 무선 통신 모듈의 필요 전력을 최소화하기 위한 마이크로 컨트롤러(Micro control unit, MCU)를 구성하였으며, 내장기능 중 저전력모드(Sleep mode)를 접목하여 소비전력의 최소화 및 이의 구동시간 증가를 달성했다. 최종적으로 사용자의 편의성을 극대화하기 위해 휴대폰 어플리케이션을 구축하여 손쉽게 주변 환경 모니터링을 가능하게 했다. 따라서, 이번 연구는 생체역학적 에너지를 이용한 에너지 자립형 원격 환경 모니터링 구축 가능성을 검증할 뿐만 아니라, 더 나아가 별도의 외부 전원 없이 주변 환경 모니터링이 가능한 설계 방안을 제시할 수 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권3호
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• pp.163-169
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• 2022

본 연구는 딸기재배시 전용 고설베드를 사용하지 않고, 일반 수경재배 시설을 이용하여 코이어 배지를 베드에 올려 재배하는 방법을 구명하기 위해서 실시하였다. 토마토나 파프리카를 재배하는 시설재배 베드에 코이어의 칩과 더스트 비율이 5:5인 코이어 배지 1겹처리(높이 10cm; A), 2겹으로 쌓은 처리(높이 20cm; B), 코이어의 칩과 더스트 비율이 7:3인 코이어 배지 1겹처리(높이 15cm; C)와 대조구로는 딸기 전용 플라스틱 화분(Control) 처리구로 하였다. 생육특성은 코이어 배지 높이별로는 유의성이 없었고, 플라스틱 화분에서 재배한 것이 작은 경향을 보였다. 딸기 잎의 광합성율은 처리별로 14.68-15.76µmol CO₂·m^-2·s^-1로 통계적인 유의성은 없었고, 뿌리의 근활력은 배지 용량이 컸던 C와 B 처리구가 A 처리구와 대조구보다는 높은 것으로 나타났다. 과장과 과폭은 각각4.04-4.13cm와 3.26-3.34cm로 통계적인 유의성이 없었고, 과장과 과폭 비율은 대조구가 1.27로 A-C 처리구의 1.23-1.24보다 뾰쪽한 형태이었다. 딸기 1주당 수확과수는 C 처리구가 4.4개로 가장 적었고, 대조구, A, B 처리구의 6.2-6.5개로 처리간 유의성은 없었다. 상품수량 과수는 A 처리구가 74개로 가장 많았고, C 처리구가 53개로 가장 적었으며, 1주당 수량은 A 처리구가 72.38g으로 가장 컸고, C 처리구가 48.69g으로 가장 작았다. 이와 같은 결과는 딸기재배 시 전용재배 시설을 설치하지 않고, 기존의 토마토나 파프리카 수경재배 시설에서 코이어 배지를 활용하여 딸기재배를 할 수 있다는 것을 나타낸다. 다만 C 처리구에서 수량이 감소한 것은 칩과 더스트 비율이 7:3으로, A와 B 처리구의 칩과 더스트 비율이 5:5와 다른 것이 원인으로 추정되며 칩과 더스트 비율에 따른 추가 연구가 필요하다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.476-484
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• 2022

본 연구에서는 파프리카(Capsicum annuum L.) 'Scirocco' 품종 수경재배 시 배액 재사용 여부에 따른 순환식 재배와 비순환식 재배 및 배지 종류가 배액의 양분 이온 변화 양상과 생육에 미치는 영향을 조사하였다. 파프리카의 파종은 2021년 8월 19일에, 정식은 2021년 9월 16일, 순환식 및 비순환식의 재배 방식 적용은 2021년 10월 21일에 시행하였다. 배액 내 양분 분석 결과, Na⁺와 Cl^-은 작물이 제대로 흡수하지 않는 대표적은 이온으로써 생육이 진전될수록 순환식 재배방식에서 집적되었다. 또한 배액 내 NH₄-N의 함량이 NO₃-N의 함량에 비해 현저히 낮으므로 파프리카의 이온 선택성으로 인해 NO₃-N보다 NH₄-N이 우선 흡수되는 것으로 생각된다. 파프리카의 생육 및 과실 특성은 배액 재사용 여부와 배지의 종류에 따른 처리 간의 차이가 크지 않았다. 결론적으로 순환식과 비순환식의 수경재배 방식, 코이어와 암면의 배지 종류에 따른 파프리카 수경 재배 시 중기 이후의 세력약화로 인한 착과 불량을 유의하여 관리한다면 처리 간의 차이가 크지 않으므로 농가의 실정에 맞는 재배 방식과 배지를 선택하여 파프리카를 생산할 수 있을 것으로 생각된다. 다만 최근 환경오염에 대한 관심이 높아진 만큼 배액 재사용에 따른 병원균 감염 등을 잘 관리한다는 가정 하에서 순환식 재배 방식을 채택해도 수량 감소나 품질 저하 등은 우려하지 않아도 될 것이라 판단되며, 폐기 문제가 발생하는 암면 대신 코이어 배지를 선택한다면 더욱 환경오염 감소에 기여할 수 있으리라 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제24권3호
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• pp.204-212
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• 2022

국내의 경우 LID 기술은 2009년 이후에 적용하기 시작하여 환경부, 국토부, LH공사 등의 사업지구와 공공기관, 상업용지, 주택, 공원, 학교 등에서 빗물 관리를 위해 LID 시설을 설치하고 운영 중이다. 그러나 국내의 사례를 살펴보면 국외에 비해 적용사례나 운영 기간 등이 충분하지 못하여 적절한 설계기준과 운영 및 유지관리에 대한 방안 제시가 미흡한 실정이다. 특히, LID 기술을 활용하여 시공되는 LID 시설은 고유의 물순환 기능으로 발현하는 물질순환과 에너지 흐름으로 수문학적 및 환경적 효과가 발현되기에 LID 시설 내부의 지속적인 환경 유지가 필요하다. LID 시설은 물순환 목표량에 계획된 처리용량으로 설계가 되며 적절한 유지관리와 식생 및 토양의 상태를 주기적으로 파악하여 최초에 설치된 상태를 최대한 유지해야 그 효율을 얻을 수 있다. 즉, LID 시설은 물순환 구축을 통한 물의 저류와 침투능을 증대시키면서 수질오염저감, 홍수저감, 수자원확보, 온도저감 등의 효과를 기대하는 시설이기에 LID 시설에 조성되는 토양은 매우 중요한 설계 요소이다. 정확한 LID 시설의 기능 유지와 관리를 위해서는 토양오염, 제설제 영향, 식생 기준 등의 다양한 정량적 데이터를 통해 시설의 현재 상태와 교체 및 유지관리의 주기를 정확하게 알아야 한다. 본 연구에서는 2009년부터-2020년까지 국내에 설치된 LID 시설의 현황을 조사하고, 그 중 식생형 시설인 빗물화단, 식생수로, 식생체류지 등을 대상으로 하여 토양층에서 토양시료를 채취한 후 지난 10년 간 적용된 LID 시설의 지속성과 현재 상태를 통해 토양의 변화를 분석하고자 수행되었다. 토성, 유기물, 경도, 함수량, pH, 전기전도도, 염분 등의 분석을 통해서 시공후 5년~7년 이상된 일부 식생형 LID 시설에서 조경설계기준 하급치에 해당하는 결과를 나타냈다. 하급치 이하의 시설은 토양의 투수율 저하와 식생 생육에 문제가 될 수 있는 상태로 유지관리가 필요한 시점으로 인식할 수 있다. 이에 따른 토양치환과 교체를 통해 LID 시설을 관리해야 함을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.511-519
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• 2022

본 연구에서는 국내에서 운영 중인 대형 LPG(Liquefied petroleum gas: 액화석유가스) 지하공동저장소 주변 오염지하수 내 TOC(total organic carbon: 전유기탄소)를 효과적으로 제거할 수 있는 탈기법(air-stripping) 기반의 정화공정을 개발하기 위해, 국내 LPG 지하저장소 주변 두 종류의 오염 지하수 시료(초기 TOC 농도는 각각 608 mg/L와 153 mg/L)를 대상으로 TOC 제거 실내 실험을 하였다. 다양한 air-stripping 조건(공기주입량 변화, 온도 변화, 초음파 처리 연계 등)에서 처리수의 TOC 제거효율을 비교함으로써, 최적의 TOC 제거효율을 가지는 air-stripping 기반의 지하수 정화공정을 개발하고자 하였다. Air-stripping의 공기 주입량 변화 실험 결과, 공기주입량이 2 L/min에서 11 L/min로 많아질수록, stripping 시간이 1시간에서 24시간으로 길어질수록, 오염지하수의 TOC 제거율은 증가하였지만, 처리 후 지하수의 TOC 농도는 방류수 수질 기준(100 mg/L 이하)보다 높았다. 정성분석 결과 실험에 사용한 LPG 지하저장소 주변 오염지하수의 TOC 주요 성분은 메탄올과 프로판으로 나타났으며, 메탄올의 경우 물과의 친화성에 의해 air-stripping 효과가 프로판보다 낮아, 장시간의 stripping이 필요한 것으로 판단되었다. 상온(20℃)에서 공기주입량 4 L/min로 24시간 air-stripping 후 오염 지하수의 TOC 제거효율은 59.1%였으나, 온도를 30℃와 40℃로 상승시켰을 때 제거효율은 각각 80.0%와 82.8%로 증가하여, 온도 증가에 따라 TOC 제거효율도 증가하였다. 다만 오염지하수의 온도를 40℃로 유지하여도 24시간 이상 air-stripping을 해야 처리수의 TOC 농도가 방류수 수질 기준을 만족하였다. Air-stripping의 TOC 제거효율을 높이기 위해, 초음파 처리 과정을 병행한 경우, 공기주입량 9 L/min 조건으로 air-stripping을 적용한 결과 5시간 만에 87.8%의 높은 제거효율을 나타내어(처리 후 TOC 농도: 72.4 mg/L) 방류수 수질 기준(100 mg/L)을 만족하였다. 초기 TOC 농도가 낮은 오염지하수의 경우에도 초음파 처리와 air-stripping을 동일한 조건으로 병행한 경우, TOC 제거효율은 89.7%(처리 후 TOC농도: 18.9 mg/L)를 나타내었다. 연구 결과로부터 TOC로 오염된 대형 LPG 지하공동저장소 주변 지하수에 대하여 초음파 처리와 air-stripping을 연계한 정화법을 적용하는 경우, 비교적 짧은 시간(6시간 이하)에 효과적으로 지하수 내 TOC를 제거할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국작물학회지
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• 제33권3호
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• pp.270-280
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• 1988

피맥의 다수확을 위하여는 다비, 밀식재배를 하여야 하며 이때에 문제가 되는 것은 도복에 의한 감수이다. 이러한 중요성에 비추어 피맥 7개 조합을 공시하여 간장과 수장의 대응이 되는 isogenic lines 을 만들어 다비, 밀식재배조건하에서 간장 및 수장의 차이에 따른 유전자의 주효과와 다면적효과를 구명하고 농업형질에 미치는 영향을 알아 양질 다수성 품종육성을 위한 기초자료를 얻고저 시험하였는바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 간장동질유전자계통에서 단간계통 대 중간계통, 수장동질유전자계통에서 단수계통 대 중수계통, 간장과 수장 동질유전자계통에서 단간단수계통 대 중간중수계통, 단간단수계통 대 장간장수계통간에는 간장 및 수장의 주효과와 다면적 효과에 고도의 유의성을 보였다. 2. 간장동질유전자계통에서 간장유전자의 영향이 큰 형질은 출수일수, 제1, 2절간장, 수당립수, m$^2$당 수수, 1$\ell$중이었고 수장동질유전자계통에서 수장유전자의 영향이 큰 형질은 수축절수, 출수일수, 성숙일수, 1,000립중, 1$\ell$중이었다. 3. 간장 및 수장동질유전자계통에서 간장 및 수장유전자가 복합적으로 영향을 주는 형질은 수축절수, 제 2, 3, 4 절간장, 1,000립중 및 수량이었다. 4. 수량은 단간계통이 중간계통보다, 중수계통이 단수계통보다, 중간중수계통이 단간단수계통보다, 단간단수계통이 장간장수계통보다 많은 경향이며 성숙일수는 단간계통이 중간계통보다, 중수계통이 단수계통보다, 단간단수계통이 중간중수계통보다 짧은 경향이었다.

• 서비스연구
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• 제13권3호
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• pp.172-189
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• 2023

본 연구는 공공디자인 정책 결정에 있어 거대 언어 및 정보 모델인 ChatGPT가 기여할 가능성이 있는지에 대해 공공디자인 가진 특징을 중심으로 연구했다. 공공디자인은 디자인의 원리와 접근법을 사용하여 사회문제를 해결하고, 공공서비스 개선을 목표로 한다. 공공디자인 정책과 계획을 수립하기 위해서는 지역의 일반 현황, 인구 현황, 인프라 현황, 자원 현황, 안전 현황, 정책 현황, 법규 현황, 경관 현황, 공간 현황, 공공디자인 현황, 지역 이슈 등 방대한 자료를 기반으로 한다. 따라서 공공디자인은 방대한 자료와 더불어 방대한 언어를 수록하는 디자인 연구 분야다. 인공지능 기술의 급속한 발전과 공공디자인의 중요성을 고려해 ChatGPT와 같은 거대 언어 및 정보 모델이 공공디자인 정책에 어떻게 기여할 수 있는지 알아보고자 한다. 이와 함께, 공공디자인의 개념 및 원칙, 그리고 정책 개발과 실행에 대한 역할을 검토하고, ChatGPT의 개요 및 특징, 적용 사례나 ChatGPT의 선행 연구를 살펴 공공디자인 정책 결정에 활용할 수 있는지 연구했다. 연구 결과, ChatGPT는 공공디자인 정책 수립과정에서 방대한 언어 정보를 제공하고, 의사결정의 지원 역할이 가능하다는 사실을 밝혔다. 특히, ChatGPT는 정책 수립과정에서 다양한 관점을 제공하고, 정책 결정에 필요한 정보를 신속하게 제공하는 데 유용함이 있었다. 이와 함께 정부 정책 개발에 인공지능을 활용하는 추세라는 것이 여러 논문을 통해 확인되었다. 하지만, ChatGPT의 활용에는 윤리적, 법적, 개인 프라이버시 등의 문제 또한 발견되었다. 무엇보다 윤리적인 문제가 제기되었으며, 편향성과 공정성 관련 문제 또한 나타났다. ChatGPT를 공공디자인의 정책 결정에 실질적으로 활용하려면, 첫째, 정책 개발자와 공공디자인 전문가의 역량을 일정부분 키워 활용해야 한다. 둘째, 가칭 '인공지능 정책 활용에 관한 조례'라는 법령(法令)을 마련해 법률(法律)적 정비가 이뤄지기 전까지 지속해서 보완해가면서 활용하는 것이다. 현재로서는 이 두 가지 방안을 적용해 활용하는 것이 필요하다. 따라서 공공디자인 정책 결정에 있어 ChatGPT와 같은 거대 언어 및 정보 모델의 활용은 방대한 언어를 수록하는 디자인 분야에서는 활용할 가치가 충분하다는 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권spc1호
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• pp.1251-1260
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• 2022

최근 상수관망은 노후화 및 관 내 스케일의 박리로 인해 적수 사고등 수질사고가 지속적으로 발생하고 있다. 관내 퇴적되어있는 스케일은 평상시엔 안정화되어 문제를 야기하지 않지만, 상수관망 시스템의 급격한 유속 및 유향 변화 등에 의해 발생하는 수충격에 의해 박리된 후 수용가로 유입되며 수질사고를 야기한다. 이를 사전에 방지하기 위해서는 주기적인 관세척으로 스케일을 제거할 필요가 있다. 관세척공법 중 가장 보편적으로 사용되는 방법은 플러싱으로 현재 국내·외에서 관세척을 위한 유속 및 세척기준 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 플러싱 공법 적용 시 적정유속 기준에 관한 연구가 주로 진행되어, 세척시 관내 적정유속 확보여부를 사전에 검토하기 위한 구체적인 방안에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 관 세척시 용수는 소화전 또는 이토변을 통과하면서 주손실과 미소손실이 발생하며, 이는 관 내 유속에 영향을 미치는 요인으로 세척효과 분석에 직접적인 영향을 준다. 이에 본 연구는 Minorloss Coefficient와 Emitter Coefficient를 적용한 모의를 통해 플러싱 적용 시 관 내 유속을 분석하는 수리해석 방법을 제안하였다. 제안한 방법을 예시관망과 A시 일부구역에 적용하여 적절성을 검토하고, 소화전과 이토변의 세척효과를 비교하였다. 적용 결과 소화전을 통과하는 수리학적 조건을 고려하지 않은 경우, 실제 발생하는 손실을 고려하지 못해 소화전에서 방출 가능한 유량 대비 큰 유량과 유속이 산출되는 결과를 보였고, 이토변의 경우는 긴 세척구간에도 세척유속과 유량의 확보가 용이하여 소화전에 비해 시간적. 효율적으로 큰 세척효과가 있을 것으로 판단하였다. 하지만, 실제 상수관망의 적용 시 이토변은 소화전에 비해 설치 개수가 적어 적용이 제한적이다. 이와같은 특성을 이해하여 실무자의 판단과 대상지역의 특징에 따라서 적절한 세척계획을 수립하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권3호
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• pp.209-220
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• 2023

인간 활동으로 광범위한 자연 생태계 변화로 지난 몇 세기 동안 전 세계적으로 생물다양성이 심각하게 위협받고 있다. 생태계의 변화 양상을 파악하는 것은 생물다양성 위협을 파악하고 관리하는 데 필수적이다. 이러한 필요성에 따라 IUCN 의회는 2019년에 생태계의 기능과 유형을 고려한 IUCN Global Ecosystem Typology(GET)를 구성했다. IUCN은 10개의 생태계 군계, 108개의 생태기능별 토지 유형(EFG; Ecological Functional Group)을 전 지구적 범위에서 지도로 제공하고 있다. IUCN GET 생태계의 유형 분류에 따르면 국내 생태계는 Realm (1수준)이 8개, Biome (2수준)이 18개, Group (3수준)은 41개 유형으로 분류된다. IUCN이 제공하는 GET의 경우 전 세계 규모로 제작되었기 때문에 해상도가 낮고 실질적인 토지 현황과 일치하지 않는 경우가 많다. 본 연구는 토지피복지도를 활용하여 국내 IUCN GET 유형 분류의 정확도를 높이고 실질적인 현황을 반영한 지도를 제작하고자 했다. 이를 위해 ① IUCN GET에서 제공하는 국내 GET 데이터 체계를 검토하고, ② 이를 국내 현황과 비교 분석하였다. 이 과정을 통해 GET의 한계와 활용 가능성을 평가하고 ③ 이후 국가자료를 최대한 활용하여 국내 현황을 반영한 국내 GET 유형 분류를 수행하였다. 본 연구는 토지피복지도와 기존 국가자료를 최대한 활용하여 국내 GET를 총 25개 유형으로 분류했다(Terrestrial Realm :9, Freshwater: 9 Marine-Terrestrial: 5, Terrestrial-Freshwater :1, Marine-Freshwater-Terrestrial:1). 기존 지도와 비교했을 때 수정된 국내 GET의 경우 'F3.2 Constructed lacustrine wetlands', 'F3.3 Rice paddies', 'F3.4 Freshwater aquafarms', 'T7.3 Plantations'가 면적이 가장 많이 축소되었다. 온대 산림(T2.2)의 면적이 가장 많이 늘어났고, 'MFT1.3 Coastal saltmarshes and reedbeds', 'F2.2 Small permanent freshwater lakes'등 3개 유형 또한 수정 후 GET 면적이 증가했다. 해당 과정을 통해 기존 GET에서 모든 EFG의 합이 국토 면적의 8.33배를 차지하던 기존의 지도를, 토지피복지도를 활용하여 총합이 국토 면적의 1.22 배가 되도록 수정하였다. 이를 통해 유형별 차이가 작고 정확성이 떨어진 기존의 EFG가 본 연구를 통해 개선 및 수정되었음을 확인하였다. 본 연구는 현장 요건을 반영한 데이터를 최대한 활용하여 GET 기준에 상응하는 한국의 GET 지도를 제작한 것에 그 의의가 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.261-283
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• 2023

본 연구는 최근 섬유 보강 콘크리트의 성능 보강재료 적용이 검토되고 있는 합성섬유 종류 중 PET (Polyethylene terephthalate) 섬유 보강재에 대하여 단기 및 장기 성능변화 여부 검토를 통해 PET 섬유의 성능 안정성을 검토하고자 하였다. 이를 위하여 PET 섬유를 산/알칼리 환경에 노출시킨 후 잔류 성능을 분석하였으며, PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 재령별 휨강도, 등가 휨강도, 그리고 콘크리트 시편에서 채취한 PET 섬유를 주사현미경(SEM)을 이용하여 표면의 변화를 분석하였다. PET 섬유의 산/알칼리 환경 노출 실험결과, 산성 환경에서는 83.4~96.4%, 알칼리 환경에서는 42.4~97.9%의 강도 보유율을 나타내었다. 섬유 자체의 강도 보유율은 고온의 강알칼리 조건에 노출될 경우 강도 감소가 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 강도 보유율은 에폭시로 코팅된 가공사에서 강도보유율이 증가하는 것으로 나타났다. PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 휨강도 및 등가 휨강도 실험결과에서는 휨강도 저하가 나타나지 않았으며, 등가 휨강도 결과도 섬유 보강재로써의 성능 저하는 나타나지 않았다. SEM 분석 결과에서도 PET 보강 섬유의 표면 손상이나 단면 변화가 관찰되지 않았다. 이와 같은 결과는 섬유 보강 콘크리트가 초기 고온 노출되는 경우나 재령 경과에 따라서도 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 보강 섬유가 어떠한 손상이나 단면 감소가 발생하지 않는다는 것을 의미하며, 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 섬유에 대한 강도 감소 영향은 우려하지 않아도 된다는 것으로 판단된다. 재령에 따른 휨강도, 등가 휨강도도 안정적으로 발현됨에 따라 PET 섬유 보강재의 사용으로 우려되는 가수분해로 인한 성능저하 등이 발생하지 않는 것으로 볼 수 있으며, 안정적인 잔류강도 보유 특성을 나타내는 것을 확인하였다.