• 공업화학
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• 제28권2호
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• pp.153-157
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• 2017

Hydroxyethyl-cellulose (HEC) 함량별로 겔 타입 내부전해질을 제작하여 이온전도도와 내구성 측정 실험을 수행하였다. 이온전도도 측정결과 HEC 함량이 증가할수록 이온전도도가 감소하여 12% 함량의 겔 타입 내부전해질은 기준전극에 적용이 어려울 것으로 판단하였다. HEC 함량별 내구성 실험결과, HEC의 함량이 감소할수록 carrier density가 증가하여 다공성 막을 통해 유출되는 전해질(KCl)의 양이 증가하였다. 따라서 선박평형수 처리장치와 같이 장시간 사용하기 위해 겔 타입 내부전해질을 HEC 10%로 선정하였다. HEC 10%의 겔 타입 내부전해질을 이용하여 기준전극과 TRO (total residual oxidants) 센서를 제작하여 TRO 분리능 실험을 수행하였다. TRO 센서에 50 mV의 전위를 30 s 동안 동일하게 인가하여 전류변화를 비교한 결과 0.2~30 PSU 조건에서 0~15 mg/L의 TRO 농도가 분리됨을 확인하였다. 따라서 HEC를 이용한 겔 타입 내부전해질을 TRO 센서에 적용할 수 있으며, 이를 이용하여 담수뿐만 아니라 해수 조건에서 TRO를 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.9-15
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• 2016

USCG Phase-II 규정에 근거한 형식승인 시험은 전체 시험수에서 자연상태 생물군집이 75% 이상을 차지해야만 하며, 이러한 기준을 충족하기 위해 장목만과 마산만에서 Bongo네트를 이용해서 자연 해수의 동물플랑크톤 군집을 채집하였다. 장목만과 마산만에서 1톤으로 생물을 농축하였을 경우, 동물플랑크톤의 현존량은 각각$1.8{\times}10^7ind.ton^{-1}$과 $2.3{\times}10{\times}10^7ind.ton^{-1}$으로 나타났고, 살아 있는 생물 비율은 장목만이 82.6%로 마산만의 80.1%보다 약간 높게 나타났다. 특히 두 해역에서 동계에 출현한 동물플랑크톤의 군집조성은 유사하였고, 요각류 Acartia 속의 성체과 미성숙체가 극우점하는 양상을 보였다. 500톤 규모로 희석된 Test water에서 >$50{\mu}m$ 크기 생물의 총 개체수 밀도는 장목만과 마산만에서 유사하게 $6.0{\times}10^4ind.ton^{-1}$로 관찰되었으나, 생물의 사멸율은 장목만 시료보다 마산만에서 12% 높게 나타났다. 동일 방법으로 수행하였음에도 불구하고 마산만이 사멸률이 높은 이유는 우점하는 Acartia 속의 미성숙 개체가 장목만에서 관찰된 현존량보다 30% 높게 나타났고, 미성숙체는 인위적인 채집 및 이송과정에서 일정의 지속적인 스트레스를 받아 사멸하였을 가능성이 높다. 장목만에서 BWTS 처리 당일과 처리 5일 경과 후, BWTS처리군의 생물은 100% 사멸되어, 처리장비의 성능을 검증할 수 있었다. 결과적으로 동계와 같이 낮은 생물현존량이 존재할 경우, 주간 6-7시간 수행한 네트의 생물농축만으로는 USCG Phase II의 형식승인 기준인 500톤 탱크에 $10{\times}10^4ind.ton^{-1}$ 이상으로 >$50{\mu}m$ 자연생물 개체수를 만족시키는 것은 쉽지 않았고, 이를 보안하기 위해서는 선박을 추가하는 등의 현실적인 대안이 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.145-151
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• 2017

본 논문은 선박 평형수 처리 시스템에서 여러 센서 장치들이 원격으로 전송한 데이터 특성을 토대로 장치의 고장 예측과 목적지 운항경로 상의 수리지점 대상 가장 효율적인 지점 선정 및 수리 예약하는 시스템의 설계 및 구현을 제시하였다. 이러한 데이터는 선박에 평형수를 채우거나 비울 시에 실시간으로 수집되며, 정상과 비정상의 테이타 특성을 분석하여 비 안정적 특성을 보이는 장치에 대한 사전 수리가 필수적이다. 선박이 다음 목적지를 향한 항로 운항 중 이네비게이션을 기반한 가장 효율적인 수리 센터를 선택하여 예약하는 고장 예측 및 수리 예약을 위한 소프트웨어 플랫폼을 제시하였다. 본 시스템의 적용은, 해양 오염 방지를 위한 IMO의 협약이 2017년도에 발표됨에 따라, 선박들의 안정적인 입출항과 해양 생태계 보호하며, 또한 안정적 화물 운항으로 인한 경제적 효과가 매우 높다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.34-42
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• 2016

본 연구는 USCG Phase-II 형식승인에 대비하여 여름철 메소코즘에서 영양염 첨가(+N, +P, +NP)에 따른 식물플랑크톤의 대량 배양 가능성의 검토와 더불어, 영양염 조성의 차이에 따른 자연 식물플랑크톤 군집의 반응과 시간경과에 따른 종천이 양상을 파악하였다. 메소코즘에서 식물플랑크톤은 영양염 첨가후 곧바로 반응하여 1-3일 이내 최고 개체수 밀도에 도달하였다. +NP 실험군($N:30{\mu}M$, $P:3{\mu}M$)에서 식물플랑크톤 군집의 성장율은 $2.47d^{-1}$로 현저하게 높게 나타났고, +N실험군($N:30{\mu}M$)에서도 1.98 d-1로 나타났다. 반면, +P실험군($P:3{\mu}M$)에서는 대조군과 유사한 성장율을 보여, 영양염 첨가 효과가 명확하지 않았다. 특히, 식물플랑크톤 개체수 밀도 또한 +NP실험군에서 대조군 보다 약 50배 높게 나타나, 선박평형수의 형식승인 시험용 시료를 확보하는 대량 배양가능성을 시사할 수 있었다. 식물플랑크톤의 군집조성은 자연 상태에서 우점한 Pseudo-nitzchia spp. 종이 영양염첨가와 더불어 압도적으로 우점하였고, 실험시간의 경과와 함께 영양염 고갈로 인하여 총 식물플랑크톤이 급격하게 감소하였다. 결과적으로 USCG Phase-II 형식승인에 대비하여 시험수로 활용하기 위한 자연생물 대량배양의 최적 영양염(질산염: $30{\mu}M$과 인산염: $3{\mu}M$)과 수확시기(하계기준 실험3일 후)를 제시할 수 있었고, 이와 같은 과학적 근거는 선박평형수 처리장치를 개발하는 산업계에 크게 도움이 될 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권3호
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• pp.127-137
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• 2007

전기분해 염소소독기로 처리한 결과가 국제해사기구의 협약에서 제시한 생물처리 기준(D-2 regulation)을 만족하는지 확인하기 위해 박테리아, 식물플랑크톤($10-50\;{\mu}m$) 및 동물플랑크톤($>50\;{\mu}m$)의 사멸효과를 확인하였다. 실험조건은 대조구와 잔류염소농도 10 ppm(Expt. 1)과 30 ppm(Expt. 2)을 실험구로 설정하였고, 시험수를 $23.8\;m^3/hr$의 속도로 전기분해염소독기에 통과시켰다. 시험수의 생물조건은 국제해사기구에서 작성된 선박 평형수 관리 장치의 승인을 위한 지침서에서 제시한 기준을 따랐다. 식물플랑크톤의 생사판별은 광학현미경, 형광현미경 및 형광측정기(Turner Designs 10-AU)를 이용하여 확인되었다. 두 농도 조건(10 ppm, 30 ppm)의 처리수에서 운동성이 있는 식물플랑크톤은 움직임이 나타나지 않았고, 형광현미경 하에서 엽록소 형광색이 적색에서 녹색으로 바뀌었으며, 형광값은 고농도(Expt. 1: 6.95, Expt. 2: 7.11)에서 0으로 바뀌었다. 이는 식물플랑크톤의 활성이 상실되어 모두 사멸되었음을 의미한다. 동물플랑크톤의 생사판별은 해부현미경하에서 부속지의 움직임을 토대로 결정되었다. 전기분해 염소소독기 처리 후 해양환경에서 채집되어 농축된 자연군집 동물플랑크톤은 모두 사멸되었으나, 일부 Artemia가 생존하였다. 그러나 각 잔류염소 농도조건의 암소에서 노출시킨 지 24시간 뒤에는 모든 동물플랑크톤이 사멸되었다. 박테리아는 Petrifilm plates($3M^{TM}$)를 이용한 접종배양법으로 처리수의 총 세균, 대장균 군 및 대장균의 사멸효과를 확인한 결과, 균주가 전혀 관찰되지 않았다. 또한 각 염소농도 조건의 처리수에서 추가적으로 노출시킨 5일 동안 세 그룹의 생물에서 재성장이 나타나지 않았다. 본 연구결과는 세 그룹의 생물에 대한 전기분해염소소독기 처리결과가 국제해사기구에서 제정한 선박 평형수 배출기준을 만족시켰음을 보여주었다.