• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.283-288
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• 2013

침수식물인 Ceratophyllum demersum (C. demersum)의 영양염류 제거 효율과 남조류 성장 억제 능력을 평가하기 위해 총 6개의 반응조에서 9일간 회분식 실험을 실시하였다. 실험이 시작되고 약 84 hr 후 C. demersum는 pH, DO에 대한 안정적인 일주기 경향을 보였다. 영양염류인 $NH_3{^+}$, $NO_3{^-}$, $PO{_4}^{3-}$를 대상으로 저감률을 검토한 결과 실험초기부터 9일간 지속적인 감소를 보였고 특히 24 hr 이내에서 빠른 감소를 나타내었다. C. demersum의 단위면적당 생체량과 영양염류 제거율 사이에 높은 상관관계($r^2{\geq}0.96$, p<0.001)가 도출되었으며, 피복도가 높을수록 오염물 저감 효율이 큰 것으로 나타났다. 하지만 높은 밀도의 반응조에서는 C. demersum의 활성화 차이가 있었으며, 그럼에도 불구하고 수질정화 효과가 나타난 것은 침수식물에 존재하는 부착조류나 미생물의 영향이 큰 것으로 여겨진다. Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)는 C. demersum의 생장밀도 2,500 g $fw/m^2$ (피복도 100%) 조건에서 성장률 0.31 /day를 보였으나 대조구는 0.47 /day을 나타내었다. 세포수 비교에서는 실험구보다 대조구가 약 1.7배 높게 나타나 C. demersum의 남조류 성장 억제 능력을 시사하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.246-254
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• 2017

호소, 하천 등에 다량의 영양염류의 유입과 수문학적, 지리학적, 생물학적 요소 등으로 인해 남조류가 대량 발생하게 되며 대표적 독성물질인 마이크로시스틴-LR(MC-LR)이 증가한다. MC-LR이 포함된 지표수를 적절하게 처리하기 위하여 정수처리공정에서는 고도산화공정을 적용하고 있다. 다양한 고도산화공정 중 특히 UV, $UV/H_2O_2$, $UV/O_3$, $UV/TiO_2$ 등에 대한 연구는 꾸준히 되어왔다. 기존의 UV램프의 짧은 교체주기, 수은 폐기물 발생, 큰 열 손실 등의 단점을 보완한 UV-LED를 MC-LR제거에 적용하였다. MC-LR 초기농도 $100{\mu}g/L$을 280 nm의 파장인 LED-L ($0.024mW/cm^2$)와 LED-H ($2.18mW/cm^2$)를 이용하여 산화시켰을 때 각각 최대 약 30%, 95.9%의 MC-LR 제거율을 나타냈다. LED-H를 조사 시 자연유기물 변화는 휴믹물질, UVD, SUVA가 감소하는 경향을 보였고 방향족 유기물이 지방족 유기물로 분해되어 저분자 물질이 되었다. $LED-H/H_2O_2$($H_2O_2$: 1, 2, 5, 10 mg/L)산화반응에 의한 MC-LR제거율은 LED-H 단독에 의한 MC-LR 제거율과 유사하였다. 남조류가 발생한 낙동강 원수를 대상으로 LED-L산화를 적용하여 수질분석을 통하여 특성변화를 확인하였다. DOC 및 TOC의 변화는 거의 없었으나 SUVA와 $UV_{254}$의 감소로 인하여 유기물의 분해되었으며 조류유래물질인 용존 및 총 MC-LR, geosmin, 2-MIB농도가 시간이 지남에 따라 서서히 감소하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권9호
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• pp.755-764
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• 2009

시화호 인공습지내 표층퇴적토에 의한 오염물질 제거효율을 평가하기 위하여 표층퇴적물내 물질함량과 퇴적토에 의한 오염물질의 용출여부를 조사하였다. 조사기간 동안 표층퇴적물의 COD, TOC, IL, TN, TP 함량은 각각 4.1~47.7 mg/g, 0.29~2.81%, 1.88~8.15%, 0.03~0.35%, 362~1,150 ${\mu}g$/g의 범위로 조사지점과 시기에 따라 차이를 보였다. 유기물과 TN 함량은 봄에 높고 시간이 지날수록 감소하는 경향을 보인 반면 TP 함량은 유의적인 차이를 보이지 않았다(3월${\geq}$5월${\geq}$7월${\geq}$9월, p=0.003 for COD, p=0.001 for TOC, p=0.017 for IL, p=0.015 for TN). 표층퇴적토의 중금속 함량은 As 3.5~13.9 ${\mu}g$/g, Cd 0.08~0.38 ${\mu}g$/g, Cr 51.8~107.0 ${\mu}g$/g, Cu 16.4~81.8 ${\mu}g$/g, Pb 26.8~81.8 ${\mu}g$/g, Zn 85~559 ${\mu}g$/g의 범위로 항목에 따라 상이한 시공간적인 분포를 보였다. 퇴적물환경기준으로 볼 때 유기물 함량은 대부분 기준 이하의 수준을 보인 반면 TN과 TP는 "중간오염" 또는 "심한 오염" 수준을 보였다. 그리고 중금속 함량은 Cd과 Pb을 제외한 모든 항목에서 퇴적물 환경기준으로 초과하는 것으로 나타났다. 퇴적토의 용출실험 결과로부터 TN, Pb, Zn은 퇴적토에 의해 제거되는 반면 TP, Cd, Cu는 퇴적토로부터 용출되는 경향을 보였다. 그러므로 시화호 인공습지에서 표층퇴적토의 수질정화기능을 향상시킬 수 있는 방안수립이 필요하다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.483-490
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• 2009

본 연구의 목적은 도시지역 강우유출수 내에 존재하는 다양한 오염물질에 대한 여과장치의 제거 효율을 평가하고 여재의 특성에 따른 설계인자를 도출하는데 있다. 비점오염물질 제어기술로서 여과 장치 내에 충전될 여재의 선정은 여과장치의 수명과 크기를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 컬럼운전을 수행함으로써 펄라이트와 합성여재의 강우유출수 내에 존재하는 오염물질에 대한 제거능을 조사하였다. 각 여재의 양이온교환능력 (CEC) 및 제타전위 등 여재의 표면특성을 분석한 결과 펄라이트가 양 이온계 오염물질의 흡착에 있어서는 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 컬럼 운전 수행 결과 입자성 오염물질인 $TCOD_{Cr}$와 탁도는 초기 2.5분의 접촉시간만 가지고도 대부분의 제거가 가능한 것을 확인할 수 있었다. 한편 수리학적 특성에 있어 EBCT (empty bed contact time) 2.5분의 시점에서 살펴보았을 때 폐색이 발생한 시점은 펄라이트는 630분, 합성여재에서는 810분으로 동일 조건에서 합성여재의 운전 수명이 더 긴 것으로 나타났다. 용존성 오염물질인 $SCOD_{Cr}$에 대하여서는 두 여재 모두 뚜렷한 제거 특성이 보이지 않았으며 이 결과는 흡착에 필요한 접촉시간이 확보되지 못한 것으로 판단된다. 마지막으로 여재의 표면 특성인 양이온 교환능력과 중금속 제거효율 사이의 상관관계는 찾아볼 수 없어 대부분 입자에 포획된 상태로 제거됨을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 향후 도시지역 강우유출수 처리를 위한 여과장치 설계 및 적정 여재 선정에 있어 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권12호
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• pp.907-912
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• 2011

물의 광분해에 의한 수소생산을 위하여 이산화티타늄($TiO_2$)과 산화니오븀($Nb_2O_5$)을 이용하여 가시광선 감응 광촉매 개발을 본 연구의 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 요소를 이용한 질소 도핑한 $TiO_2$, $Nb_2O_5$, $HNb_3O_8$ ($TiO_2-N$, $Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)을 제조하였다. 그 결과 질소 도핑이 광촉매의 띠간격 에너지를 감소시킴으로써 excitation파장이 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 이동한 것을 reflectance 관찰을 통해 알 수 있었다. 특히 $TiO_2-N$의 경우 띠 간격 에너지가 3.3 eV ($TiO_2$)에서 2.72 eV로 가장 큰 감소를 보였다. 또한, 가시광선 영역에서 로다민 B 광분해 반응을 통하여 광촉매의 활성도를 평가하였을 때, 질소 도핑한 경우($Nb_2O_5-N$와 $HNb_3O_8-N$)는 모두 80% 이상의 분해 효율을 나타내었으며 특히 $TiO_2-N$이 약 99.8%의 높은 분해율을 보여주었다. 그러나 질소 도핑을 하지 않은 $TiO_2$와 $Nb_2O_5$의 경우, 약 10% 의 로다민 B가 분해된 것으로 관찰되었다. 또한 가시광선 영역에서 각 촉매의 광전류 생성을 비교해보았을 때, $HNb_3O_8-N$ ($63.7mA/cm^2$)이 가장 높은 전류 반응을 나타내었으며 물의 광분해에 의한 수소생산량을 비교해보면 $Nb_2O_5-N$이 $19.4{\mu}mol/h$의 가장 많은 양을 생산한 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.107-115
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• 2017

PURPOSES : The piezoelectric energy road analysis technology using a three-dimensional finite element method was developed to investigate pavement behaviors when piezoelectric energy harvesters and a new polyurethane surface layer were installed in field conditions. The main purpose of this study is to predict the long-term performance of the piezoelectric energy road through the proposed analytical steps. METHODS : To predict the stresses and strains of the piezoelectric energy road, the developed energy harvesters were embedded into the polyurethane surface layer (50 mm from the top surface). The typical type of triaxial dump truck loading was applied to the top of each energy harvester. In this paper, a general purpose finite element analysis program called ABAQUS was used and it was assumed that a harvester is installed in the cross section of a typical asphalt pavement structure. RESULTS : The maximum tensile stress of the polyurethane surface layer in the initial fatigue model occurred up to 0.035 MPa in the transverse direction when the truck tire load was loaded on the top of each harvester. The maximum tensile stresses were 0.025 MPa in the intermediate fatigue model and 0.013 MPa in the final fatigue model, which were 72% and 37% lower than that of the initial stage model, respectively. CONCLUSIONS : The main critical damage locations can be estimated between the base layer and the surface layer. If the crack propagates, bottom-up cracking from the base layer is the main cracking pattern where the tensile stress is higher than in other locations. It is also considered that the possibility of cracking in the top-down direction at the edge of energy harvester is more likely to occur because the material strength of the energy harvester is much higher and plays a role in the supporting points. In terms of long-term performance, all tensile stresses in the energy harvester and polyurethane layer are less than 1% of the maximum tensile strength and the possibility of fatigue damage was very low. Since the harvester is embedded in the surface layer of the polyurethane, which has higher tensile strength and toughness, it can assure a good, long-term performance.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.11-19
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• 2005

제주도는 전통적으로 전년 내내 온화한 해양기후조건을 가지고 있으며 청정한 자연환경과 극적인 해안경관으로 세계적인 휴양지로 유명하다. 그러나 우리나라 곳곳의 해안지역에서처럼 제주도 역시 해안구조물 건설 및 항만 재개발에 자연환경의 변화에 따른 예측하지 못한 해안침식문제가 심각하게 대두되고 있다. 이들 지역에서는 섬의 남쪽 해안선에서 침식으로 인한 해안선의 급격한 변화를 보이는 것은 물론 해안선 절벽까지도 무너져 내리는 현상까지 나타나고 있다. 이미 선진국에서는 여러 해안공학자 및 연구자들이 해안침식에 대한 연구를 오랫동안 심도 있게 다루어 왔으나 우리나라에서는 아직 이 방면에 연구 활동이 미약하고 기초연구자료도 미흡하여 대책공법의 수립에 어려움이 존재하며, 무분별한 대책공법의 시행으로 인해 청정해안 환경에 복잡하고 치명적인 영향을 초래할 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 외국에서의 여러 사례를 조사하고 해안선 침식방지는 물론 환경친화적이고 친수기능을 겸비한 종합적인 방재 대책공법으로 인공리프, 부유식 방파제 그리고 이중원통 케이슨식 방파제를 찾아내어 제안하고자 하였다. 제안된 방법은 수치모델을 통해 대상해역에 적용하여 그 결과를 비교하여 그 타당성을 평가해 보았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.34-41
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• 2020

최근 국내에서는 지진의 발생 빈도와 규모가 증가하고 있다. 이러한 상황속에서 대표적인 도로 구조물인 교량의 지진피해는 많은 인명피해로 직결될 수 있다. 따라서, 사전에 구조물의 지진취약도를 분석하여 피해를 대비하는 것이 필요하다. 특히 국내의 교량은 공용년수 30년 이상의 노후 교량이 증가하고 있어, 교량의 노후화와 보수보강을 고려한 지진해석과 취약도 분석 연구가 필요하다. 본 연구에서는 PSC 교량에 대해 노후화와 FRP 보강효과를 고려하여 비선형 정적 및 동적해석을 수행하였다. 노후화 및 FRP 보강은 지진응답에 지배적인 영향을 주는 교각에 적용하였다. 최대 변위는 노후도에 의해 증가되었지만, FRP 보강에 의한 교량의 변위를 감소시킬 수 있었다. 지진해석과 함께 교각의 성능점과 동적거동을 복합적으로 평가할 수 있는 지진취약도 해석을 수행하여 노후화 및 FRP 보강에 대한 효과를 분석하였다. FRP 보강 교량의 지진취약도는 노후 교량에 비해 모든 손상단계에서 감소하였으며, PGA와 손상손상수준이 높아질수록 감소정도가 뚜렷하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.45-52
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• 2015

섬유복합체 (Fiber Reinforced Polymer, FRP)는 비강도가 높고, 비부식성 재료라는 특징을 가지고 있어서 건설 분야에서 철근을 대체할 수 있는 보강근 재료로 인식되고 있다. 몇몇 유리섬유 복합체 (Glass FRP, GFRP) 보강근이 상용화되어 있지만 GFRP는 철근에 비해 가격이 비싸고 상대적으로 낮은 탄성계수와 취성 파괴 특성 때문에 다소 경쟁력이 떨어진다. GFRP 보강근의 재료가격을 낮출 수 없다면 사용된 재료의 성능을 최대로 하여 보강근의 성능을 높이는 것이 상대적인 가격을 낮추는 방법이 될 수 있다. 일반적으로 FRP 보강근의 직경이 커질수록 인장강도는 감소하는 것으로 알려져 있다. 이의 원인 중 하나는 보강근이 인장을 받을 때 외력이 중앙에 위치한 섬유에 충분히 전달되지 못하여 외측에 위한 섬유들만이 인장에 저항하기 때문이다. 따라서 본연의 역할을 수행하지 못하는 섬유는 제거함으로써 보강근의 단가를 낮추면서 보강근이 소정의 성능을 발휘하도록 한다면 가격대비 성능이 최적화된 FRP 보강근을 제작할 수 있다. 본 연구에서는 직경 19 mm의 GFRP 보강근에 대해 단면 내에 중공이 존재하는 경우 중공비율에 따른 인장특성의 변화를 실험적으로 관찰하였다. 중공이 없는 GFRP 보강근 세 개, 네 가지 중공비율에 대해 각각 여섯 개의 GFRP 보강근 시편을 준비하여 인장실험을 실시하였으며 결과 분석을 통하여 인장특성 변화를 도출하였으며 이를 바탕으로 최적의 중공비율을 제안하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권3호
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• pp.286-292
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• 2008

7종의 뇨 성분에서의 염소 소독부산물 생성 특성을 조사한 결과, kynurenine, indole 및 uracil에서 단위 DOC당 염소 소독 부산물 생성능이 비교적 높게 나타났다. Kynurenine, indole 및 uracil에 대해 Br$^-$ 첨가 유무에 따른 THMs/DOC를 조사한 결과, Kynurenine은 Br$^-$를 첨가하지 않은 경우, THMs/DOC가 86.9 $\mu$g/mg으로 나타났으며, Br$^-$를 첨가하였을 경우는 THMs/DOC는 100.8 $\mu$g/mg으로 Br$^-$를 첨가하지 않은 경우보다 높게 나타나고 있다. Indole의 경우도 Br$^-$를 첨가하지 않은 경우 보다 Br$^-$을 첨가한 경우에 THMs/DOC가 6.58 $\mu$g/mg에서 31.4 $\mu$g/mg 정도로 높아지는 것으로 조사되었다. 또한, HAAs/DOC를 조사한 결과에서도 kynurenine에서 가장 높은 생성능을 보이고 있으며, 다음으로 uracil과 indole 순으로 조사되었다. 특히, THMs의 경우와는 반대로 kynurenine과 indole에서 Br$^-$이 첨가된 경우 HAAs/DOC가 현저히 감소되는 것으로 나타나고 있다. Br$^-$를 첨가하지 않은 경우에 kynurenine과 indole에서는 생성된 HAAs의 대부분을 TCAA가 차지하고 있는 것으로 나타났으나, uracil의 경우는 DCAA의 생성능이 높은 것으로 나타났다. Br$^-$ 첨가 유무에 따른 HANs/DOC를 조사한 결과에서는 kynurenine에서의 생성능이 가장 높았고, 대부분이 DCAN으로 나타났으며, Uracil의 경우에는 염소처리에 의해 HAN은 생성되지 않았다. 또한, CH/DOC 조사결과에서는 kynurenine과 indole에서는 낮은 생성능을 보인 반면, uracil의 경우 CH/DOC가 Br$^-$를 첨가하지 않은 시료에서는 1,270 $\mu$g/mg, Br$^-$를 첨가한 시료에서는 1,027 $\mu$g/mg으로 나타나 매우 높은 반응성을 나타내고 있다. Kynurenine, indole 및 uracil에 대해 Br$^-$ 첨가 유무에 따른 THMs과 HAAs 생성능 변화를 살펴본 결과, kynurenine과 indole의 경우는 Br$^-$가 첨가되었을 경우 THMs/DOC가 높아지는 것으로 나타나고 있다. Kynurenine은 Br$^-$가 첨가되었을 경우 THMs/DOC가 큰 폭으로 증가한 것이라기보다는 HAAs/DOC가 감소되어 Br$^-$ 첨가에 따라 THMs/DOC가 큰 것으로 나타났으며, indole의 경우는 kynurenine과는 반대로 THMs/DOC가 증가하여 나타난 결과이다.