• 대한환경공학회지
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• 제28권7호
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• pp.704-712
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• 2006

본 연구에서는 여러 가지 점토광물의 흡착에 의한 $Al^{3+}$, $Cu^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Pb^{2+}$ 및 $Zn^{2+}$와 같은 중금속 제거특성을 고찰하였다. 흡착제로는 원료 벤토나이트와 본 연구과정에서 제조한 칼슘 및 나트륨형 벤토나이트, 몬모릴로나이트계 광물인 KSF와 K10을 사용하였다. 이들 다섯 가지 점토광물의 조성은 XRF를 이용하여 분석하였으며 중금속의 농도는 ICP를 이용하여 측정하였다. 또한 각 점토광물의 양이온교환능력과 전하량을 측정하여 비교하였다. 실험결과, 흡착평형은 약 $1{\sim}2$시간 후에 도달하였다. $Na^+$ 치환형 벤토나이트는 $Mn^{2+}$을 제외한 모든 중금속에 대하여 최고 98% 이상의 높은 흡착효율을 나타내었으며 $Mn^{2+}$에 대해서는 최고 66%의 흡착효율을 보였다. KSF는 pH가 증가함에 따라 $Al^{3+}$이 용출되는 것으로 나타났지만 $Pb^{2+}$과 $Zn^{2+}$은 산성을 띠고 있는 KSF에 의하여 각각 최고 88%와 59%의 흡착효율을 나타냄으로써 수소이온농도에 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 전반적으로 중금속의 초기 농도가 증가함에 따라 흡착효율은 감소하고 흡착능(흡착용량)은 증가하는 경향을 나타내었다. $Na^+$ 치환형 벤토나이트의 중금속 흡착능은 농도에 따라 $1.3{\sim}19$ mg/g 정도의 값을 나타내었다. 흡착제 1 g당 각 중금속들의 흡착량은 $Na^+$ 치환형 벤토나이트$\gg$원료 벤토나이트$\approx$K10>$Ca^{2+}$ 치환형 벤토나이트$\gg$KSF의 순서로 나타났다. 프런들리히 흡착등온선으로부터 K와 1/n값을 계산한 결과, $Na^+$ 치환형 벤토나이트의 K값이 모든 중금속에 대하여 가장 크게 나타났으며 1/n은 $0.2{\sim}0.39$ 범위로 나타나 중금속 흡착에 가장 적합한 점토광물임을 알 수 있었다. 또한 흡착능은 Al>Cu>Pb>Zn>Mn 순으로 나타났다.

• 한국자기학회지
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• 제18권6호
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• pp.211-216
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• 2008

Si이 체심입방구조(body centered cubic; bcc) Fe에 불순물로 포함된 경우에 Fe의 전자구조와 자성에 미치는 영향을 스핀-궤도 상호작용(spin-orbit coupling, SOC)을 고려한 제일원리방법을 통하여 연구하였다. Si 불순물의 효과를 기술하기 위하여 27개의 원자가 포함된 bcc Fe 초격자 구조를 고려하였다. 제일원리방법은 전전자 총퍼텐셜선형보강평면파(all-electron full-potential linearized augmented plane wave, FLAPW) 방법을 일반기울기 근사(generalized gradient approximation, GGA) 하에서 계산하였다. 스핀-궤도 상호작용은 스핀대각항 만을 고려한 이차변분방법을 이용하여 자체충족적으로 계산하였다. SOC를 고려하지 않은 강자성(ferromagnetic, FM) 상태의 경우 Si 불순물의 경우에는 $-0.143{\mu}B$의 스핀 자기모멘트가 계산되었으며, Fe 원자가 Si 불순물에서 멀어지면서 각각 $2.214{\mu}B$, $2.327{\mu}B$, 및 $2.354{\mu}B$의 값을 얻었다. 그러나, SOC를 고려한 경우 Si 불순물의 스핀 자기모멘트는 $-0.144{\mu}B$로 계산되어 SOC의 효과가 크지 않았으나, Fe 원자의 경우 각각 $2.189{\mu}B$, $2.310{\mu}B$, 및 $2.325{\mu}B$로 계산되어 SOC를 고려한 경우 스핀 자기모멘트 값이 줄어드는 것을 알 수 있었다. 총전하 및 스핀밀도의 비교와 상태밀도의 비교를 통하여 이러한 현상은 Si 불순물에 의한 영향을 가리는데 참여하는 Fe 원자의 $t_{2g}$ 전자 궤도의 변형의 효과로서 SOC를 고려할 때만 얻을 수 있다.

• 한국진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.66-72
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• 2009

가스절연개폐장치 (Gas-insulated switchgear, GIS)의 내부에는 절연에 관한 이상 여부를 감시하고 판단할 수 있는 시스템이 요구된다. 부분방전에 의해 발생되는 $SF_6$ 분해생성물에 관한 단일벽 탄소나노튜브 (Single-walled carbon nanotube, SWNT)가 지닌 우수한 검출기능 때문에 SWNT를 이용한 가스센서 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 아직까지 부분방전에 의해 발생된 분해생성물의 확산현상에 관한 해석적 연구는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 실험 데이터 및 상용 CFD (Computational Fluid Dynamics) 프로그램을 이용하여 SWNT 가스센서에 포획되는 분해생성물의 코로나 방전에 의한 발생 과정과 챔버 내부에서의 확산과정을 모델링하여 부분방전 발생 시 챔버 내부의 온도, 압력, 그리고 분해생성물의 농도 등을 수치계산하였다. 분해생성물의 시간당 질량생성율과 발생온도는 각각 $5.04{\times}10^{-10}$ [g/s]와 773 K이라 가정하였다. 농도방정식을 계산함에 있어 미지의 확산계수를 임의의 값으로 가정하여 직접 부여하는 방법을 사용하지 않고, 확산계수를 정의하는데 사용되는 Schmidt수의 값을 지정하여 확산계수가 $SF_6$ 가스의 물성치인 점성계수와 밀도의 함수로 계산되도록 하였다. 수치결과로부터 분해생성물의 농도구배가 확산을 일으키는데 주요 구동포텐셜 (Drive potential)이 됨을 확인하였다. 센서 설치위치가 부분방전 발생영역에서 멀리 떨어질수록 분해생성물 농도가 낮음을 알 수 있었고, 부분방전이 지속될수록 분해생성물의 농도가 증가함을 확인하였다. 다수의 센서를 챔버 내부에 설치하면 각 센서의 응답시간을 확인하여 PD 발생위치를 판단할 수 있을 것이고, 이를 통해 GIS 진단 및 유지보수에 관한 유용한 정보로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국작물학회지
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• 제61권2호
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• pp.79-86
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• 2016

본 연구는 질소시비량과 재식거리 차이에 따른 신농흑찰의 미질 및 수량 차이를 분석하여 안토시아닌 함량에 변화가 없으면서 최고 수량을 생산할 수 있는 적정 재배기술의 자료를 얻고자 수행하였고 그 결과는 다음과 같다. 1. 출수기는 70주 및 80주 시험구+15 kg 조합에서 8월 22일로 동일하였고 다른 조합에서는 8월 21일로 조사되었다. 출수 후 40일에 경수는 70주 시험구+13 kg시비량 조합에서 가장 높았다. 2. 도복지수는 시비량이 증가할수록 증가하였지만 모든 처리구에서 포장도폭은 발생하지 않았고 병해충도 발생하지 않았다. 3. 질소함량은 잎>종자>줄기 순으로 증가하였고, 줄기 및 잎의 질소함량은 80주 시험구의 평균이 70주보다 조금 높았지만 종자의 질소함량은 70주 시험구가 80주보다 높았다. 종자의 최대 질소 함량은 70주+13 kg 조합에서부터 통계적으로 유의성 있는 증가를 보였다. 4. 수당립수는 70주+13 kg 시비량 조합에서 가장 높았고, 등숙률은 80주+13 kg 시비량 조합에서 가장 높았다. 정현비율은 70주+15 kg 시비량 조합에서 가장 높았고, 천립중은 80주+15 kg 시비량 조합에서 가장 높았으나 통계적으로 큰 차이는 없었다. 5. 현미 수량은 70주 시험구의 평균이 80주 시험구보다 높았고, 70주+13 kg 시비량 조합에서 다른 처리구보다 가장 높은 수량을 보였다. 회귀분석에 의해 최대 수량은 14.67 kg/10a로 추정되었다. 6. 관능평가 결과 착색정도는 70주 시험구가 80주보다 높았지만 C3G는 80주가 더 높았다. 완전착색립 수량은 70주+13 kg 시비량에서 가장 높았다. 7. 그러므로 현미수량, C3G 함량 및 100% 착색립 수량을 기준으로 신농흑찰 최고수량을 위한 최적 질소 시비량은 13~14 kg/10a까지 높일 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권3호
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• pp.223-234
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• 2016

본 연구는 AgX (Ag-함침 X zeolite)에 의해 고방사성해수폐액 (HSW)의 발생초기에 함유되어 있는 고방사성 요오드($^{131}I$)의 흡착, 제거를 목표로 수행하였다. AgX에 의한 I의 흡착 (AgX-I 흡착)은 AgX 내 Ag-함침농도가 증가할수록 증가하며, 함침농도 30wt% 정도가 적당하였다. AgX (Ag-함침 약 30~35wt%)로부터 Ag의 침출농도는 해수폐액에 함유되어 있는 chloride 이온에 의한 AgCl 침전 등으로 증류수보다 덜 침출 (<1 mg/L) 되었다. AgX-I 흡착은 초기 I 농도 0.01~10 mg/L의 경우 m/V(흡착제량/용액부피의 비)=2.5 g/L에서 99% 이상 흡착제거 되어 I의 효율적 제거가 가능함을 알 수 있다. AgX-I 흡착제거는 해수폐액 보다는 증류수에서 수행하는 것이 효과적이고, 온도의 영향은 미미한 것 같으며, 흡착평형등온선은 Languir 보다는 Freundlich 등온선으로 표현하는 것이 양호하였다. 한편 AgX-I 흡착속도는 유사 2차 속도식을 만족하고 있으며, 속도상수 ($k_2$)는 $C_i$ 증가에 따라 감소하고 있지만, m/V 비 및 온도 증가에 따라서는 증가하고 있다. 이때 흡착 활성화에너지는 약 6.3 kJ/mol 로 AgX-I 흡착은 약한 결합형태의 물리적흡착이 지배적일 것으로 보인다. 그리고 열역학적 매개변수를 평가(음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 양수 값의 엔탈피)에 의해 AgX-I 흡착이 자발반응(정반응)의 흡열반응이며, 고온에서 반응이 양호함을 나타내었다.

• 한국기후변화학회지
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• 제5권1호
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• pp.71-81
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• 2014

미기상학적 방법인 에디공분산 기법을 이용하여 벼-보리 이모작의 논 생태계와 대기간 $CO_2$ 교환량의 계절적 변화를 조사하고, 벼-보리 이모작 작부체계에서 벼 재배기간의 $CO_2$ 교환량에 미치는 환경요인들과 지상부 생육량의 효과를 분석하였다. 관측된 $CO_2$ 플럭스자료는 보정과 결측 보충 등의 과정을 거친 후 분석에 활용되었다. 벼-보리 이모작 논 생태계에서 벼 재배기간 동안의 $CO_2$ 순 생태계 교환량(NEE)과 총일차생산량(GPP) 및 생태적 호흡량(Re)은 각각 단위면적($m^2$)당 -215.6, 763.9, 548.3g C로 분석되었다. 순복사에너지(Rn)와 NEE의 관계는 이차함수로 나타낼 수 있으며, Rn의 이차함수는 NEE 변이의 66%를 설명하였다. 반면에 Re와 지온의 관계는 지수함수로 나타낼 수 있으며, 벼논이 배수생태에서는 Re에 대한 지온의 지수함수는 Re 변이의 43%를 설명하였다. 그리고 벼 작물의 지상부 생육량과 논 생태계의 $CO_2$ 플럭스(NEE, GPP, Re)는 유의성 높은 선형관계를 나타냈다. 따라서 환경인자 및 벼 작물 생육자료와 $CO_2$ 플럭스의 관계식으로 미 관측 논 생태계에 대한 $CO_2$ 플럭스의 추정이 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권9호
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• pp.33-40
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• 2022

본 연구에서는 산 오염수 전처리를 위한 침전 및 중화 공정에 대해 연구하였다. 침전 및 중화 공정은 오염물질 흡착, 휘발, 생분해 혹은 산화 등과 같은 제거공정 전에 필요한 전처리 공정으로 좀 더 효과적인 제거효율을 도출해 내기 위함이다. 침전 공정에선 일반적인 퇴적토인 부산 감천항의 퇴적토를 이용하여 침강 속도, 입자 균등계수, 곡률계수 및 입도지수를 파악하였고, 이를 위해 스테인리스 스틸로 구성된 표준체 판을 사용하였다. 각 표준체의 망 단위는 4, 10, 20, 40, 80, 100, 200이며 조립된 체 상부에 건조된 퇴적토를 투하시킨 후 진동을 가하여 입경별로 분류하였다. 입경별로 분류한 건조퇴적토는 1L 크기의 임호프콘(Imhoff cone)과 200mL 메스실린더에 침강시켰다. 각 입경별 침강속도를 구한 후 스토크스의 법칙(Stokes' law)에 따라 입자의 밀도를 계산하였다. 그 결과, 사용된 건조퇴적토의 평균 입자밀도는 1.93g/cm³였으며 침강속도가 가장 낮은 값은 0.11cm/s이였다. 침강속도와 입자 밀도를 통하여 화학사고 시 입자의 침전 위치나 퇴적 가능한 범위를 알아 대비할 수 있다. 중화 공정의 경우 강한 산성을 지니고 있는 질산과 황산을 사용하였고 중화제로 수산화나트륨과 산화칼슘을 사용하였다. 질산과 황산의 산도는 2, 3, 4, 5로 선정하였고 수산화나트륨과 산화칼슘(0.1, 0.01, 0.001M)를 사용하여 중화제 사용량이 pH 7의 조건을 맞췄을 때 5v/v% 미만으로 나올 수 있는 값을 도출하였다. 가장 농도가 높은 0.1M의 중화제의 경우 가장 낮은 pH 2를 제외하고 모두 5v/v% 미만으로 충족시켰고, 0.01M의 중화제는 일부 pH에서만 충족되었으며, 농도가 가장 낮은 0.001M의 중화제는 모든 pH에서 5v/v% 미만의 조건을 충족시키지 못 하였다. 질산과 황산 모두 산화칼슘이 수산화나트륨 보다 더 적은 부피비를 차지하였고 중화에 적합한 효과를 도출하였다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.218-226
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• 2022

최근 선진국들은 수소경제 및 탄소중립 사회로의 전환을 위해 수소에너지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이산화탄소(CO₂)를 배출이 없는 친환경적인 수소(H₂) 생산 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 암모니아(NH₃) 분해 수소 제조를 위해 루테늄 알루미나(Ru/Al₂O₃) 분말 촉매와 함께 알루미나 졸(alumina sol)의 무기바인더(inorganic binder)와 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose)의 유기바인더(organic binder)를 사용하여 딥 코팅(dip coating) 방법으로 루테늄 알루미나 메탈 모노리스 코팅 촉매를 제조하였다. 딥 코팅을 위한 촉매 슬러리의 최적 비율로 촉매와 무기바인더의 중량 비율을 1:1로 고정하여 유기바인더 0.1일 때 1회 딥 코팅 시 촉매 코팅양은 61.6 g L^-1이다. 이때 메탈모노리스 표면에 코팅된 촉매 층의 균일한 두께 (약 42 ㎛)와 결정상을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 X-ray 회절분석(X ray diffraction, XRD)을 통해 확인하였다. 또한, 암모니아 분해 수소 제조의 최적 공정조건을 찾고자 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 이용하여 반응온도와 공간속도의 독립변수에 따른 암모니아 전환율에 대한 수치 최적화 회귀식 모델을 계산하였다. 이러한 결과로부터 암모니아 분해 수소생산을 위한 상업적 규모의 공정운전 기본설계 자료로 활용이 가능하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.887-894
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• 2011

영남지역에서 자연적 입지조건이 논토양 온실가스 배출에 미치는 영향을 살펴보고자, 2004년, 2005 및 2007년의 3년간 경남 밀양에 위치한 국립식량과학원 기능성작물부 시험포장과 인근 포장에서 연구를 수행하였다. 논토양에서 온실가스 배출과 관련 깊은 자연적 요인인 논토양 유기물 함량, 논 유형 (보통답, 미숙답, 습답 및 사질답) 및 농업기후대별 (영남내륙지대, 영남내륙산간지대 평지 및 산지, 동해안중부지대) 로 $CH_4$ 배출량을 조사하였다. 논토양 유기물 함량에 따른 $CH_4$ 배출량은 동일비료의 장기연용에 의하여 인접한 토양임에도 토양유기물 함량이 서로 다른 시험구에서 벼 표준재배법에 따라 동일하게 시비관리하면서 조사하였다. 논토양 $CH_4$ 배출량은 GWP 기준으로 3요소+퇴비 장기시용에 의하여 유기물 함량이 가장 높았던 처리구에서 $CH_4$ 배출량이 $3,597kg\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ (100%)으로 가장 많았고, 다음으로 퇴비 72.1%, 3요소 70.5%, 3요소+규산 49.9% 및 무비 41.1%의 순으로 나타났다. 이는 토양 유기물 함량의 순서와 일치하였으며, 논토양 온실가스 배출량과 토양 유기물 함량 사이에는 r = $0.963^{**}$의 고도로 유의한 정의 상관관계가 있었다 (y = $4.3096x^{1.81314}$, 단 x는 토양 유기물함량, g $kg^{-1}$).논 유형별 $CH_4$ 배출량 (GWP) 은 토양 투수속도가 느리고, 유기물 함량이 높아 토양의 혐기상태가 강하게 유지되는 습답에서 $14,160kg\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ (100%)로 가장 많았고, 미숙답은 64.0%, 보통답 46.8%, 사질답 23.8%의 순으로 나타났다. 농업기후대에 따른 논토양 $CH_4$ 배출량 (GWP)은 벼 재배기간 중 평균기온이 가장 높았던 영남내륙지대 (밀양)에서 $4,967kg\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ (100%)로 가장 배출량이 많았 고, 동해안중부지대 (영덕) 94.6%, 영남내륙산간 평지 (상주 신봉) 91.7% 및 영남내륙산간 산지 (상주 화서) 78.9%의 순이었다. 기후대별 온도인자 중 7-9월 평균기온과 논토양 온실가스 배출량 사이의 회귀식은 y = 389.7x-4,287(단 x는 농업기후대별 7-9월 평균기온, $R^2=0.906^*$)이었다. 이와 같은 자연적 입지조건이 논토양 $CH_4$ 배출에 미치는 영향에 대한 이해를 높임으로써 논토양 입지조건을 고려한 온실가스 저감방법 구명 및 개발에 기초연구로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국작물학회지
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• 제46권3호
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• pp.241-247
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• 2001

우리나라 벼 수량의 기상반응을 종합적으로 검토하여 벼 수량예측모델을 구축하고자 1985년부터 1999년까지 15년간 수행한 20개 지역의 벼 지역적응시험 자료를 이용하여 기상에 대한 수량반응의 최대경계선(boundary line)분석을 하였으며, 이에 근거하여 수량예측모형을 설정하였다. 1. 벼의 생육기간을 영양생장기, 생식생장기, 등숙기로 구분하고 각 발육단계를 15-20일 간으로 구분하여 각 시기의 기상요소에 대한 수량반응의 최대경계선은 평균기온( $T_{a}$ )과 일조시수( $S_{h}$)에 대해서는 지수함수 f( $T_{a}$ )=$\beta$$_{0}$(1-exp(-$\beta$$_1$/$\times$ $T_{a}$ ), f( $S_{h}$)=$\beta$$_{0}$(1-exp(-$\beta$$_1$$\times$ $T_{h}$)로 나타났으며 일교차(Tr)는 2차함수 f( $T_{r}$)=$\beta$0(1-( $T_{r}$-$\beta$$_1$)$^2$)로, 이 식에서 상수항 $\beta$$_{0}$를 제거하여 수량에 대한 각 기상요소의 영향도를 0-1로 나타내는 기상지수로 나타내었다. 2. 각 생육시기의 평균기온, 일조시간 및 일교차에 대한 수량반응의 최대경계선이외에 불임에 의한 등숙률 저하와 그에 따른 수량감소를 고려하기 위하여 Uchijima(1976)가 제안한 냉각도일수(cooling degree day)를 출수전 30일간의 생식생장기에 계산하여 이에 대한 수량과 등숙률 반응의 최대경계선을 계산하였는데 냉각도일수가 증가하면 수량이 감소하는 지수함수로 잘 표현되어 기존의 연구들과 같은 결과였다. 3. 기상지수는 벼의 생육기간을 영양생장기, 생식생장기 및 등숙기로 구별하고 각 시기별로 수량 기상지수를 각 기상요소 기상지수를 기하평균하여 산출하였는데 각 시기별 수량기상지수의 수량변이 설명도는 각각 0.383-0.430, 0.460-0.534, 0.4603-0.587로 결정계수는 영양생장기＜생식생장기＜등숙기의 순으로 컸다. 4. 최대경계선 분석방법을 통하여 얻어진 각 생육시기별 수량기상지수를 기하평균하여 구한 종합수량기상지수와 수량과의 직선회귀식을 구하여 수량예측모형(Model I, II, III)을 작성하였다. Model I, II, III)은 각각 결정계수가 0.6512, 0.6703, 0.6129로 모든 생육단계에 걸쳐서 기간을 15-20일 단위로 세분하여 모든 기간의 수량에 대한 기상지수를 고려하여 전 생육기간의 종합수량기상지수를 산출한 Model II가 기상변화에 따른 수량변이의 설명도가 가장 높았다.