• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.185-190
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• 2021

시멘트는 현대 건설 산업에서 주된 재료로써 활용되지만 생산 시 발생하는 이산화탄소로 인해 지구온난화의 주된 원인으로 지목되고 있다. 이에 따라 시멘트 대체재로서 산업부산물을 활용하는 연구가 진행 중이며, 이 중 제철소에서 생산되는 고로슬래그가 대표적이다. 하지만 고로슬래그는 시멘트 대체재로써 사용 시 초기 강도 저하의 문제점을 지니고 있는데, 이는 고로슬래그 생산과정에서 만들어지는 입자 표면의 유리질 피막이 원인이다. 일반적인 수화반응에서 피막은 시멘트의 수화반응에서 생성되는 수산화칼슘이 경화체 내부 알칼리 환경을 조성하게 되고 이를 통해 파괴되는 것으로 알려져있다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그의 사용성능 개선 및 초기 강도 저하의 문제점을 해결하기 위하여, 기존에 고로슬래그 입자 표면의 막을 제거하기 위해 사용되어지는 알칼리 자극제 대신 전기분해를 통해 생성한 알칼리 수를 배합수로 활용하기 위한 연구를 진행하였다. 실험 결과, 고로슬래그와 알칼리 수를 활용한 시멘트 경화체에서 일반적인 배합수에 비해 높은 강도 발현 및 수화물 생성을 보였으며, 공극분석 결과 내부 공극률 및 공극분포에서 더욱 밀실한 구조를 지니고 있는 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.27-35
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• 2019

역해석 수행 시 상대적으로 복잡한 공간 및 목표 설계 변수가 많은 경우, 지반공학 분야에 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 지반공학 다변수 문제에 대한 모델로 터널 분야 및 흙막이벽체에 대해서 Sharan 공식 및 Blum 방법을 사용하였다. 최적화 방법은 크게 결정론적인 방법 및 확률론적인 방법으로 구분된다. 본 연구에서는 전자 중 모의강화법(SA), 후자 중 차분진화 알고리즘(DEA), 입자 군집 최적화 알고리즘(PSO)을 선택하여 다변수 모델을 적용해서 비교하였다. 지반공학 다변수 역해석 문제에서 결정론적인 방법은 문제가 있음을 확인하였고, 차분진화 알고리즘의 우수성을 확인하였다. DEA는 Sharan의 이론 해에 대한 문제에서 평균 3.12%, Blum 문제에 대해서 평균 2.23% 오차율을 보였고, 반복 탐색 회수도 가장 작은 것으로 파악되었다. DEA 대비해서 SA는 117.39~167.13배, PSO는 2.43~6.91배의 탐색시간이 소요되었다. 지반공학 문제의 다변수 역해석에 차분진화 알고리즘을 적용하면, 계산속도 및 정확도가 향상될 것으로 기대된다.

• 한국식품과학회지
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• 제50권6호
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• pp.636-641
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• 2018

본 연구에서는 식품에 적용할 수 있는 코팅방법인 리포좀과 더블에멀션의 안정성을 연구하기 위해 기능성 아미노산인 BCAA를 함유한 리포좀과 더블에멀션을 제조하였다. 리포좀의 입자크기는 pH 7보다 pH 4에서 더 작게 나타났는데, 이는 양쪽성 이온인 BCAA가 pH 4에서는 양전하를, pH 7에서는 음전하를 띠기때문에 음전하인 레시틴과의 상호작용을 하여 그 크기에 차이가 있는 것으로 판단된다. 제타전위의 절댓값은 pH 7보다 pH 4에서 더 크게 나타나 pH 4에서 리포좀의 분산안정성이 더 높은 것으로 나타났다. 더블에멀션은 초기 입자의 크기가 $100{\mu}m$ 이내, 제타전위는 모두 절댓값이 30 mV 이상이었으나, 시간이 경과함에 따라 그 크기가 커지고, 제타전위의 절댓값은 감소하는 경향을 보였다. 리포좀과 더블에멀션의 BCAA 포집율은 모두 97% 이상이었고, 누적 방출율은 리포좀에서 더 크게 나타났으나 5일간 누적방출율은 30% 미만으로 나타났다. 따라서 리포좀과 더블에멀션은 높은 효율로 특정 기능성 물질을 안정적으로 포집한다는 특징을 가지며, 추후 계속적인 연구를 통해 이를 식품 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.777-783
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• 2018

고무화합물 형태로 구성된 조영제의 병에 Syringe Connector의 Spike를 연결 시 고무의 찢김 정도를 알아 보고 찢김 및 분쇄로 인한 합성고무의 혼입 유무와 분쇄된 합성고무가 검출 시 분쇄물의 크기를 실험을 통해 알아보고자 하였다. 그 결과 찢김 정도의 경우 Syringe Connector의 끝과 최초 접촉하는 앞면이 약 $3.14{\pm}0.04mm$로 뒷면 보다 많이 찢겼으며, 실험 대상인 10 병의 조영제에서 평균 7 개에서 15 개로 모두 분쇄물이 검출되었다. 검출된 분쇄물을 이용하여 크기를 측정한 결과 평균크기는 약 $7.89{\pm}0.31{\mu}m$이었다. 향 후 다양한 실험 및 분석방법을 통한 추가실험과 더불어 흡인된 분쇄물 차단을 위한 미세 필터타입 자동주입장치의 개발이 필요하며, 분쇄물 유입 시 치명적 사고를 대비하여 관련기관의 관심 또한 필요할 것으로 사료된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권2호
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• pp.15-21
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• 2019

원자층 증착법(ALD: atomic layer deposition)으로 $150^{\circ}C$에서 성장된 zinc oxide (ZnO) 초박막의 두께 변화에 따른 구조적, 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. ZnO 박막을 증착하기 위해 금속 전구체와 반응물로 각각 diethylzinc와 deionized water를 사용하였다. ALD 사이클 당 성장률은 $150^{\circ}C$에서 약 0.21 nm/cycle로 일정 하였으며, 50 사이클 이하의 샘플들은 초기 ALD 성장 단계에서 상대적으로 얇은 두께로 인하여 비정질 성질을 갖는 것으로 보였다. 100 사이클에서 200 사이클로 두께가 증가함에 따라 ZnO 박막의 결정성이 증가하였고 hexagonal wurtzite 구조를 보였다. 또한, ZnO 박막의 입자 크기가 ALD 사이클의 수의 증가에 따라 증가되었다. 전기적 특성 분석 결과 박막 두께의 증가에 따라서 비저항 값이 감소하였으며, 이는 박막 두께 증가에 따른 입자 크기 증가 및 결정성 개선으로 더 두꺼운 ZnO 박막에서 입자 경계의 농도 감소와 상관 관계가 있음을 알 수 있었다. 광학적 특성 분석 결과 근 자외선 영역 (300 nm~400 nm)에서의 밴드 엣지 흡수가 증가 및 이동되었는데 이 현상은 ZnO 박막 두께의 증가에 따른 캐리어 농도의 증가가 기인 한 것으로, 이 결과는 박막 두께의 증가에 따른 저항률 감소와 잘 일치한다. 결과적으로 박막의 두께가 증가하면 막 면의 응력이 완화되어 밴드 갭이 감소하고 결정성 및 전도성이 향상됨을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.13-18
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• 2019

생활의 향상 및 도시화로 인하여 국내의 하수슬러지는 매년 증대되고 있으나, 해양투기 금지 및 최종처리의 한계로 자원화 방법 중 하나인 혐기성소화의 관심도가 높아지고 있다. 그러나 하수의 고도처리에 따른 혐기성 소화 효율의 한계로 이를 높이기 위한 가용화 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 가용화 방법 중 경제적이고 유용한 기술로 알려진 오존은 스컴이 다량 발생되고, 제거에 대한 한계성이 있다. 따라서 본 연구에서 소화슬러지의 습식분쇄에 따른 성상변화 및 오존반응의 전처리로 적용 시 스컴의 발생 및 가용화 효율변화를 알아보고자 한다. 연구결과, 습식분쇄만으로 VS/TS는 4.4%, $SCOD_{cr}/TCOD_{cr}$이 9.4% 증대되어 가용화가 일어났다. 또한, 습식분쇄 적용에 따른 오존반응 시 슬러지의 고형분의 입경 감소에 따른 비표면적의 증가로 오존반응만한 경우에 비하여 스컴 발생속도는 14.3% 감소되고, VS/TS는 2.1% 증대 되었다. 이 때 가용화 효율도 23.3% 증가되는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 볼 때, 본 연구를 통해 습식분쇄를 적용하여 오존반응 시 슬러지 중의 고형물과 접촉효율이 증가로 스컴의 생성 억제 및 가용화 증대로 후속공정인 혐기성 소화의 효율을 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.101-108
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• 2019

본 연구는 석탄가스화발전(IGCC)에서 발생하는 부산물인 CGS에 대한 콘크리트용 잔골재로서의 활용성을 분석한 것이다. 즉, KS F 2527 "콘크리트용 골재"에서 천연 및 용융슬래그 잔골재에 해당하는 품질항목을 중심으로 CGS 1~12회분에 대한 물성평가를 실시하였다. 그 결과, 물리적인 특성으로 입자모양판정실적률, 안정성 및 팽창성은 KS의 품질기준을 전부 만족하였으나, 절건밀도와 흡수율은 7~12회분에서 품질이 불안정한 것으로 나타났다. 입도의 경우 불균일한 굵은 입자분포로 인해 품질이 다소 불안정하였고, 7~12회분은 입자가 너무 굵은 것으로 나타났다. 유해물질 특성으로 0.08mm체 통과량 또한 7~12회분의 일부 수준에서 KS기준을 벗어났으나, 염화물함유량, 점토덩어리, 석탄 및 갈탄은 모두 만족하는 것으로 나타났다. 한편, 화학성분은 1~6회분에서 $SO_3$를 제외하고 전부 만족하였으며, 유해물질 함유량 용출량은 함유량에서 7~12회분의 F를 제외하고 전부 규정치 이내로 나타났다. SEM분석 결과 1~6회분에 비해 7~12회분이 거친 표면성상 및 다공질을 보여 품질이 저하된 것으로 판단되었다. 따라서 향후 콘크리트용 골재로서 활용하기 위해서는 별도 조치를 통한 품질편차 감소가 필요하고, 양질의 골재와 혼합하여 품질을 보완한다면 골재수급난 해소 및 순환자원 활용에 긍정적으로 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.161-167
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• 2019

바이오매스의 급속열분해를 위하여 지난 수십 년간 다양한 형태의 반응기가 개발되었다. 급속열분해 공정의 반응기는 유동층 반응기가 많이 사용되어 왔으며, 최근에는 분사층 반응기를 이용한 바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구가 다수의 연구자들에 의해 수행되고 있다. 분사층 반응기의 유동화 특성은 입자의 물리적 특성, 유체 제트의 속도, core와 annulus의 구조에 영향을 받으며, 반응기의 기하학적 구조는 분사층 내부의 core와 annulus 구조를 결정하는 주요 인자이다. 따라서 분사층 반응기의 최적설계를 위해서는 열분해 반응에 영향을 주는 인자에 대한 바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구가 수행되어야 한다. 하지만 분사층 반응기의 기하학적 구조에 의한 바이오매스의 급속열분해 특성은 자세히 연구되지 않았다. 본 연구에서는 분사층 반응기의 원뿔각과 반응 온도 변화에 따른 Jatropha curcas L. seed shell cake의 급속열분해 실험을 수행하여 분사층 반응기의 최적 형상과 반응 온도를 도출하였다. 실험결과, 열분해 오일의 에너지 수율은 반응 온도 $450^{\circ}C$, 분사층 반응기의 원뿔각 $44^{\circ}$에서 63.9%로 가장 높게 나타났다. 그리고 분사층 반응기 내 고체입자의 열전달과 기체상 열분해 생성물의 체류시간은 원뿔각의 영향을 받아 열분해 생성물의 수율 및 열분해 오일의 품질에 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.37-44
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• 2019

심층혼합공법에 지반안정재를 사용하는 경우, 흙의 종류와 입도분포, 함수비 등의 조건에 따라 압축강도의 발현이 다르게 나타날 수 있어 지반의 안정성을 확보하기 위해 필요한 단위결합재량을 산정하기 위해서는 실내에서의 배합시험을 통해 설계기준강도의 만족 여부를 확인하여야 한다. 본 연구에서는 선행연구를 통해 순환유동층 보일러의 연소재를 고로슬래그의 알칼리 활성화 반응의 자극재로 활용하여 개발한 심층혼합공법용 지반안정재에 대해 다양한 단위결합재량을 적용하여 부산, 여수, 인천지역에서 채취한 점토와 혼합한 후 실내시험을 실시하여 압축강도의 발현효과를 고로슬래그 시멘트와 비교 평가하였다. 또한 국내에서 심층혼합공법에 개발된 지반안정재를 적용하는 경우, 실내에서의 배합시험을 수행하지 않고 단위결합재량을 산정할 수 있도록 실내시험 결과를 종합적으로 분석하였다. 분석결과, 물/결합재비(W/B)가 70%인 경우, ${\gamma}_B=(108.93+0.0284q_u){\pm}35$, 물/결합재비(W/B)가 80%인 경우, ${\gamma}_B=(122.93+0.0270q_u){\pm}40$의 관계가 있는 것으로 도출되었다.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.101-106
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• 2019

본 연구의 목적은 트리글리세라이드 수소화 반응용 촉매로서 니켈, 실리카 및 알루미나로부터 제조한 Ni-SA 촉매의 적용 가능성을 semi-batch 반응기에서 검증하는 것이다. 실리카 및 알루미나 지지체 위에 공침법을 사용하여 니켈 전구체를 침전시켜서 Ni-SA 분말을 제조하였다. 이 분말을 수소분위기에서 환원시킨 후에, 유지경화유와 혼합한 후 냉각하여 Ni-SA 촉매 성형체를 제조하였다. 상업용 촉매인 Pricat 촉매와 본 연구에서 제조한 Ni-SA 촉매의 NiO 결정크기는 각각 $35{\AA}$와 $38{\AA}$으로 나타나서 두 촉매의 Ni의 분산도가 거의 유사함을 알 수 있었다. Ni-SA 촉매의 기공 부피와 기공 크기는 Pricat 촉매의 기공 부피와 기공 크기보다 훨씬 큰 것을 알 수 있다. 또한 Ni-SA 촉매의 평균 입자 크기는 Pricat 촉매에 비해 훨씬 작은 것으로 나타났다. 오일에 함침시켜서 태블릿 형태로 성형한 촉매를 사용하여 semi-batch 반응 장치에서 트리글리세라이드 수소화 반응을 수행한 결과, Ni-SA 촉매가 Pricat 촉매보다 반응 활성이 우수하다는 것을 알 수 있다. Ni-SA 촉매의 입자 크기가 Pricat 촉매의 입자 크기보다 훨씬 작고, Ni-SA 촉매의 기공 크기가 Pricat 촉매의 기공 크기보다 크기 때문에 반응 원료나 생성물의 확산 저항에 영향을 적게 받는다고 판단된다. 본 연구에서 제조한 Ni-SA 촉매는 트리글리세라이드 수소화 반응용 촉매로 상업적인 공정에서 사용 중인 Pricat 촉매를 대체할 수 있는 잠재력이 있음을 확인하였다.