• 제목/요약/키워드: Material diffusion

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Characterization of Polyester Cloth as an Alternative Separator to Nafion Membrane in Microbial Fuel Cells for Bioelectricity Generation Using Swine Wastewater

  • Kim, Taeyoung;Kang, Sukwon;Sung, Je Hoon;Kang, Youn Koo;Kim, Young Hwa;Jang, Jae Kyung
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제26권12호
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    • pp.2171-2178
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    • 2016
  • Polyester cloth (PC) was selected as a prospective inexpensive substitute separator material for microbial fuel cells (MFCs). PC was compared with a traditional Nafion proton exchange membrane (PEM) as an MFC separator by analyzing its physical and electrochemical properties. A single layer of PC showed higher mass transfer (e.g., for $O_2/H^+/ions$) than the Nafion PEM; in the case of oxygen mass transfer coefficient ($k_o$), a rate of $50.0{\times}10^{-5} cm{\cdot}s^{-1}$ was observed compared with a rate of $20.8{\times}10^{-5}cm/s$ in the Nafion PEM. Increased numbers of PC layers were found to reduce the oxygen mass transfer coefficient. In addition, the diffusion coefficient of oxygen ($D_O$) for PC ($2.0-3.3{\times}10^{-6}cm^2/s$) was lower than that of the Nafion PEM ($3.8{\times}10^{-6}cm^2/s$). The PC was found to have a low ohmic resistance ($0.29-0.38{\Omega}$) in the MFC, which was similar to that of Nafion PEM ($0.31{\Omega}$); this resulted in comparable maximum power density and maximum current density in MFCs with PC and those with Nafion PEMs. Moreover, a higher average current generation was observed in MFCs with PC ($104.3{\pm}15.3A/m^3$) compared with MFCs with Nafion PEM ($100.4{\pm}17.7A/m^3$), as well as showing insignificant degradation of the PC surface, during 177 days of use in swine wastewater. These results suggest that PC separators could serve as a low-cost alternative to Nafion PEMs for construction of cost-effective MFCs.

초고진공계재료 (UHV Materials)

  • 박동수
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 1998년도 제14회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.24-24
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    • 1998
  • 반도체장비를 포함하는 초고진공장비의 園훌化가 급속히 그리고 절실히 요구되고 있는 것이 현실정이다. 當面해서 실현할 국산진공장비의 대상은 廣範圍하다. 즉, 각종 진공 pump ( (rotary, dry, diffusion, cryo, ion, turbo melecular pump), 진공 chamber, 진공 line, gate valve 를 위 시 한 진공 V머ve, flange, gasket, fl않d야lU, mainpulater 퉁 진공 部品이 다. 진공계 의 핵심 은 適切하고 優良한 진공재료의 선태파 사용이다. 진공장비는 사용자가 원하는 진공도를 원하 는 시간 동안 륨空度를 유지해 주어야 한다. 진공재료 선태의 기준사항은:(1) 기체의 透過성 (2) 薰했훌 (3) 혔體放出특성 - -outgassing과 degassing- (4) 機械的 량훌度 (5) 온도 의존성 (6) 化學톡성 (7) 加I성 및 鎔接 성 (8) 課電특성 (9) 磁氣특성 (10) 高速함子 및 放射線 특성 (11) 經濟성 및 調達생 둥이 다. 우량한 초고진공계재료는 풍부하게 개발되어 왔고, 또 新材料들이 개발되고 있다. 여기에서는 주로 초고진공 내지는 극고진공계의 構造材料, 機能材料, 部品材料 일반파 몇가지 신재료의 특 성에 관해서 記述한다. M Mild SteeHSAE, 1112, 1010, 1020, 1022, etc)., S Stainless SteeHAlSI, 304, 304L, 310, 316, 321, 347): 구조재료, chamber, fl하1ges A Aluminum과 Alloys (1060, 1100, 2014, 4032, 6(뻐1): 구조재료, chamber, flanges, gaskets A AI, Al 떠loy는 SS에 代替하는 역 할올 시 작하고 있다. C Copper, Copper Alloys(C11$\alpha$)0, C26800, C61400, Cl7200): 내장인자, gasket, cryopanel, tubing T Titanium, Ziriconium, Haf띠um 및 Alloys: 특히 Ti은 10n pump 용 getter material 이 외 에 U UHV,XHV용 chamber계로서 관심올 끌고 있다. N Nickel, Nickel Alloys (200, 204, 211, monel, nichrome): 부식 방지 , 전자장치 , 자기 장치 귀 금속(Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ir, Os, Ru): 보조부품, gasket, filament, coating, thermocouple, 접 합부위 T TiC, SiC, zrC, HfC, TaC 둥의 탄화물과, BN, TiN, AlN 동의 질화물, 붕화물이 둥장하고 었 다. 유리: Soda Lime, Borosilicate, Potash Soda Lead: View Port, Chamber envelope C Ceramics: AlZ03, BeO, MgO, zrOz, SiOz, MgOzSiOz, 3Alz032SiOz, Z$textsc{k}$hSiOz S상N4: e electrical, thermal insulators, crucibles, boats, single crystals, sepctr려 windows 저자는 최근 저자들이 발견한 Zr-Ti-Cu-Ni-Be amorphous alloys coated cham뾰r가 radiation p proof로 이용될 수 있는 사실을 점검하고 었다 .. Z.Y. Hua 들은 Cs3Sb를 새로운 photocathode 재료로 보고하고 있다.

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Nanotube-based Dye-sensitized Solar Cells

  • Kim, Jae-Yup;Park, Sun-Ha;Choi, Jung-Woo;Shin, Jun-Young;Sung, Yung-Eun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.71-71
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    • 2011
  • Dye-sensitized solar cells (DSCs) have drawn great academic attention due to their potential as low-cost renewable energy sources. DSCs contain a nanostructured TiO2 photoanode, which is a key-component for high conversion efficiency. Particularly, one-dimensional (1-D) nanostructured photoanodes can enhance the electron transport for the efficient collection to the conducting substrate in competition with the recombination processes. This is because photoelectron colletion is determined by trapping/detrapping events along the site of the electron traps (defects, surface states, grain boundaries, and self-trapping). Therefore, 1-D nanostructured photoanodes are advantageous for the fast electron transport due to their desirable features of greatly reduced intercrystalline contacts with specified directionality. In particular, anodic TiO2 nanotube (NT) electrodes recently have been intensively explored owing to their ideal structure for application in DSCs. Besides the enhanced electron transport properties resulted from the 1-D structure, highly ordered and vertically oriented nanostructure of anodic TiO2 NT can contribute additional merits, such as enhanced electrolyte diffusion, better interfacial contact with viscous electrolytes. First, to confirm the advantages of 1-D nanostructured material for the photoelectron collection, we compared the electron transport and charge recombination characteristics between nanoparticle (NP)- and nanorod (NR)-based photoanodes in DSCs by the stepped light-induced transient measurements of photocurrent and voltage (SLIM-PCV). We confirmed that the electron lifetime of the NR-based photoanode was much longer than that of the NP-based photoanode. In addition, highly ordered and vertically oriented TiO2 NT photoanodes were prepared by electrochemical anodization method. We compared the photovoltaic properties of DSCs utilizing TiO2 NT photoanodes prepared by one-step anodization and two-step anodization. And, to reduce the charge recombination rate, energy barrier layer (ZnO, Al2O3)-coated TiO2 NTs also applied in DSC. Furthermore, we applied the TiO2 NT photoanode in DSCs using a viscous electrolyte, i.e., cobalt bipyridyl redox electrolyte, and confirmed that the pore structure of NT array can enhance the performances of this viscous electrolyte.

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축전식 이온제거에 대한 $TiO_2$/Activated Carbon 화합물의 전기흡착 거동 (Electrosorption Behavior of $TiO_2$/Activated Carbon Composite for Capacitive Deionization)

  • 이정원;김홍일;김한주;박수길
    • 공업화학
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    • 제21권3호
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    • pp.265-271
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    • 2010
  • 활성탄에 $TiO_2$를 졸-겔 방법으로 코팅하여 탄소복합전극을 제조하였고 축전식 이온제거(Capacitive deionization : CDI) 과정에서 나타난 제염효과에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 $TiO_2$는 전극의 젖음성을 향상시켜 전극과 전해질의 접촉 저항을 감소시키고, 전기이중층 흡착량을 증가시킬 수 있으므로 CDI전극재로 활성탄에 코팅하였다. TEM, XRD, XPS로 활성탄에 $TiO_2$가 코팅되었는지 확인하였다. 순환전류전압법과 impedance측정 결과 탄소복합전극이 탄소전극보다 전기이중층 용량이 증가하였으며, 전극의 확산저항이 줄어든 것을 확인하였다. 또한 이온제거율을 확인하기 위한 충전-방전 및 이온전도도 평가 결과 전해질 NaCl $1000\;{\mu}S/cm$에서 탄소복합전극이 탄소전극보다 39% 더 많은 이온을 제거하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과 CDI용 전극재료 $TiO_2$가 코팅된 탄소복합전극이 탄소전극보다 효과적인 제염효과를 보임을 확인하였다.

황금(Scutellaria baicalensis) 추출물에 의한 Streptococcus mutans의 항균 및 부착억제 효과 (Effects of Antibacteria and Adhesive Inhibition of Scutellaria baicalensis Extract on Streptococcus mutans)

  • 백종윤;김용현;권현정;김은님;김완종;한만덕
    • 치위생과학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.367-373
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    • 2008
  • 천연물 황금으로부터 여러 유기용매 추출물을 얻어 치아우식증 원인균인 S. mutans 에 대한 항균활성, 배지 내 환경변화, 그리고 부착억제에 대해 알아보았다. 1. 구강 질병인 치아우식증의 대표적 원인균 S. mutans에 대한 황금 ethyl acetate 추출물 (IPK-3)의 최소억제농도는 125 mg/ml 이었다. 2. 황금 IPK-3 추출물 50 mg/ml의 농도로 S. mutans의 배지 내 투여하였을 때 균의 생장 량과 최대 생장시간은 대조군보다 지연되었다. 3. 황금 IPK-3 추출물 50 mg/ml의 농도로 S. mutans의 배지 내 투여하였을 때, pH 변화는 대조군은 18시간에서 pH 5.63으로 급격한 변화를 보였으며 황금 IPK-3 추출물이 50 mg/ml의 배지에서는 6.50이상을 유지하여 pH가 변화가 없었다. 4. 황금 IPK-3 추출물을 첨가한 배지 내 탄수화물, 단백질 및 균체 외 다당류의 변화는 대조군에 비해 매우 낮게 생산되었다. 5. 균체를 형광염료(DAPI)로 염색하여 S-HA 부착억제을 확인한 결과, 대조군은 시간이 경과함에 따라 S.mutans의 hydroxyapatite(HA)에 부착 정도가 증가되었으나, 황금 IPK-3 추출물이 첨가된 시험군에서는 S-HA에 균의 부착이 매우 적었다. 이같이 황금의 IPK-3 (ethyl acetate 추출물)이 치아우식증의 원인균인 S. mutans 에 대한 항균활성효과 뿐만아니라 hydroxyapatite에 부착 억제 효과도 있었다.

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정보의 법적 보호범위와 한계 (The Legal Protection Scope and Limitation of Information)

  • 김형만;양명섭
    • 디지털융복합연구
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    • 제10권11호
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    • pp.691-699
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    • 2012
  • 컴퓨터로 대변되는 정보통신기술의 발달 등으로 사회에 유통되고 있는 "정보"는, 인류의 물질문명은 물론 생활환경에까지도 혁신을 가져왔다. 즉 정보는 그 유통과 처리 증대 및 신속화 그리고 다양화되면서 그 존재형식과 가치체계에도 근본적인 변화를 가져왔다. 앞으로도 이러한 변화는 과학문명의 발달에 따라 계속변화를 촉구할 것이다. 따라서 정보화는 현대사회의 본질을 특징 짖는 중요한 개념이지만, 다른 한편 정보는 그 특성에 편승하여 다양한 형태로 악용되고 있어 이로 인한 범죄도 날로 증가하는 것이 현실이다. 정보화에 대한 대책으로 1986년 "전산망 보급확장과 이용촉진에 관한 법률"은, 우리나라 최초의 정보화에 관한 법률로 이에 관한 국가시책과 제도를 규정한 것이다. 그 후 2011년 "개인정보보호법"에 이르기까지 다양한 법률을 제정하여 그 종합적인 체계를 갖추었다고 할 수 있다. 이러한 법제도의 기본적인 배경에는 정보가 처리되는 공간이 가상공간일지라도 그것이 전자적 실재로서 성격을 갖는 이상, 현실사회에 타당한 룰은 기본적으로 가상공간에서도 그대로 타당하여야 한다고 전제하고 있다. 따라서 현실사회에서 위법한 것은 가상공간에서도 위법하지 않으면 안 된다는 것이다. 정보와 관련된 현행법상의 이와 같은 방향성에 대해서는 학설과 실무가 대체적으로 일치한다. 다만 기존의 현행법체계 및 개념이 유체물을 전제로 하기 때문에 "무체물"인 정보의 특성이 반영되지 않았다. 또한 그 대처방식도 대증요법적으로 대응하고 있어 다양한 문제점을 노출하고 있다. 따라서 본고는 이러한 문제의식을 전제로 현행법에 규정되어 있는 정보의 보호방식을 살펴보고 그 보호범위와 한계를 고찰하여, 개선방향에 대한 시사점을 모색하고자 한다.

현장 폭로실험에 의한 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량 평가 (Estimation of Critical Chloride Content for Corrosion of Reinforcing Steel in Concrete by Field Exposure Experiment)

  • 유경근;배수호;박재임;이광명;김지상
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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    • pp.585-588
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    • 2008
  • 염해환경 하에 있는 철근 콘크리트 구조물의 내구수명을 평가하기 위해서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량, 콘크리트의 염소이온 확산계수 및 표면 염소이온량과 같은 재료의 정량적인 물성 파악이 필수적이고, 이들이 콘크리트의 내구수명 평가시 주요변수로 이용되고 있다. 그러나, 이들은 콘크리트 배합비, 시멘트 종류 및 환경 조건 등과 같은 여러 요인에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량을 보다 실제적으로 평가하기 위하여 물-시멘트비 31%, 42%, 50% 및 70%에 대해서 각주형 콘크리트를 제작한 다음, 이들에 대해서 동해안에 위치한 영덕에서 약 3년 동안 폭로 실험을 수행하였다. 실험이 진행되는 동안, 철근의 부식 개시 시기를 추정하기 위하여 시험체에 대해서 자연전위 측정에 의한 부식 모니터링을 수행하였고, 철근부식이 감지되었을 때 시험체를 파괴한 후 콘크리트 중 염화물량을 평가함으로써 보다 합리적이고 신뢰적인 임계 염화물량을 제시하였다. 결국, 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량은 W/C비에 의존하며, 콘크리트 피복두께와는 거의 무관한 것으로 나타났다.

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가압경수로용 지르칼로이-4 피복관의 2축 응력 인장시 동적 변형 시효 (Dynamic Strain Aging of Zircaloy-4 PWR Fuel Cladding in Biaxial Stress State)

  • Park, Ki-Seong;Lee, Byong-Whi
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제21권2호
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    • pp.89-98
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    • 1989
  • 지르칼로이 -4 피복관에 대해서 3가지 변형 속도로(1.2$\times$10E-7/s, 2.0$\times$10E-6/s, 3.2$\times$10E -5/s), 553-873K의 온도 구간에서 구리 맨드렐 팽창 시험법을 공기와 진공(5$\times$10E-5 torr) 분위기에서 수행했고, 변형 속도의 변화는 시편의 가열 속도를 조절함으로써 얻을 수 있었다. 각각의 변형 속도에서 항복 응력 피크와 변형 속도 감도 최저값 그리고 활성화 부피 극대값이 나타나는 이유는 동적변형시효 현상 때문이라고 설명된다. 항복 응력 피크가 나타나는 온도와 변형속도로부터 얻어진 동적변형시효의 활성화 에너지는 196(KJ/mol)이었고 이 값은 $\alpha$-지르코니움과 지르칼로이-2에서 활성화 에너지(207-220 KJ/mol)값과 잘 일치한다. 그러므로 573-673K의 온도 구간에서 나타나는 동적변형시효 현상은 산소원자 때문이라고 생각된다. 산화에 의한 항복 응력의 증가는 공기중 실험과 진공 실험으로 얻어진 항복 응력값을 비교함으로서 얻었고, 그것은 항복 응력의 증가 분율로 표시했다. 결과는 변형속도가 느릴 수록 증가 분율은 더욱 더 커짐을 알 수 있었다. 그리고 산소 침투량과 항복 응력 증가 사이의 관계가 직선적이라는 가정하에 공기와 수중에서의 산화 속도를 비교하여 수중에서의 항복 응력 값을 계산해 보았다.

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레이더 자료를 이용한 기상조절 실험에 의한 강수 증가 검증 연구 (Verification of precipitation enhancement by weather modification experiments using radar data)

  • 노용훈;차주완;채상희
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권11호
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    • pp.999-1013
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    • 2020
  • 전세계적으로 기상조절 연구가 활발히 수행되어져 왔으나 연구 효과를 보다 정량적으로 검증할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 기상조절 실험에 대한 강수 증가 효율인 시딩효과(seeding effect)를 레이더 자료를 이용하여 검증하였다. 또한, 시딩물질이 대기수상체 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 레이더 자료, 기상조건, 확산 수치모의 자료가 사용되었다. 먼저, 시딩전, 시딩중, 시딩후의 세 단계로 시딩효과를 분석할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안한 방법을 강원도와 서해 지역을 대상으로 수행된 세 개의 기상조절 실험 사례에 적용하였다. 그 결과, 자연강수가 없을 때는 강수 변화가 예측된 구역에서 감지된 레이더 반사도가 시딩효과로 판단되었다. 자연강수가 발생하면 관측된 최대 반사도에서 자연강수의 영향을 제외하여 시딩효과를 결정하였다. 적용사례에 대해 시딩효과로 강수강도가 0.1 mm/h 증가한 것으로 나타났다. 아울러 시딩 구름에 빙정이나 과냉각 수적, 혼합상의 수상체가 분포한 것으로 나타났다. 이러한 기상조절 연구 결과는 수자원 확보와 구름 물리 연구에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

음식물 침출수를 처리하는 막결합 고온혐기성 소화시스템에서 교차여과와 막간압력이 파울링에 미치는 영향 (Effect of Cross-flow Velocity and TMP on Membrane Fouling in Thermophilic Anaerobic Membrane Bioreactor Treating Food Waste Leachate)

  • 김영오;전덕우;윤성규;장정희;배재호;유관선;김정환
    • 멤브레인
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    • 제21권4호
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    • pp.360-366
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    • 2011
  • 음식물 폐기물 침출수를 처리하는 분리막 결합 고온 혐기성소화공정(생물학적 반응조) (Anaeorobic Membrane Bioreactor, AnMBR)의 파일럿 운전에서 분리막의 교차여과 속도와 막간압력이 파울링에 미치는 영향을 관찰하였다. 연구 결과 정압여과 하에서 교차여과 속도가 증가할수록 파울링의 속도는 현격히 감소되었다. 그러나 이와 같은 영향은 낮은 막간압력에서 더욱 효과적이었다. 막간압력이 증가할수록 여과대상 물질의 압축성으로 인해 투과성이 상대적으로 낮은 파울링층(혹은 케익층)이 분리막 표면에 형성된 것에 기인된 듯하다. 여과대상 시료의 입도분석을 해 본 결과 입자크기는 약 $10{\sim}100{\mu}m$ 범위에서 분포하였고 이에 따라 브라운확산에 의한 역수송보다 분리막 표면에서 교차여과에 의해 발생하는 전단력이 입자의 역수송에 더욱 기여하고 있음을 예측할 수 있었으며 이는 AnMBR의 연속운전을 통해 재확인할 수 있었다. 운전 후 막 부검을 실시한 결과 유기 및 무기 파울링이 모두 관찰되었으나 어느 것이 지배적인 파울링 기작을 나타내는지는 앞으로 더욱 연구가 필요하다. 무기 파울링의 경우 대부분 분리막 표면에서 스케일링 형성이 지배적이었으며, 따라서 분리막의 공극 막힘에 주로 기여하는 작은 콜로이드성 유기물질의 경우 분리막 표면에서 전단력에 의한 역수송 효과는 그다지 크지 않을 것으로 사료된다.