• 제목/요약/키워드: Pore volume

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패각 잔골재를 활용한 3D 프린팅 자원순환 콘크리트의 역학적 성능 평가 (Mechanical Properties Evaluation of 3D Printing Recycled Concrete utilizing Wasted Shell Aggregate)

  • 서지우;박주현;한동석
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제37권1호
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    • pp.33-40
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    • 2024
  • 해양폐기물 중 하나인 패각의 발생량은 매년 증가하고 있으나, 대부분이 해안 근처에 야적되거나 방치되어 환경적·사회적으로 문제가 되고 있다. 천연 골재 부존량 감소에 따른 골재 대체재로서 패각이 사용된다면 재료 수송에 따른 물류비용을 효과적으로 감축시킬 수 있어 자원 재활용을 활성화할 수 있다. 본 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅 기술을 활용한 해양 구조물의 건설 재료로서 패각 잔골재의 사용 가능성을 분석하였다. 패각을 활용한 3D 프린팅 콘크리트는 패각 잔골재와 시멘트 풀 계면 등의 공극 요인으로 일반 콘크리트 대비 낮은 강도를 가지기 때문에 역학적 성능 평가를 위한 미세구조 특성 분석이 요구된다. 유동성, 출력성 및 적층성을 고려하여 3D 프린팅 콘크리트의 배합을 선정하였으며, 패각 잔골재를 활용한 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성과 미세구조를 분석하였다. 시편의 물성을 평가하기 위해 3D 프린터로 압축강도와 부착강도 시편을 제작하였고 강도 시험을 진행하였다. 미세구조를 분석하기 위해 고해상도 이미지를 얻을 수 있는 SEM 촬영을 수행하였으며, 히스토그램 기반 상 분리 방법을 적용하여 공극을 분리하였다. 패각 잔골재 종류에 따른 공극률을 확인하고 확률함수를 활용하여 공극 분포 특성을 정량화하였으며, 패각 잔골재의 종류에 따른 시편의 역학적 물성과 미세구조 특성 간의 상관관계를 확인하였다.

Butachlor, ethoprophos, iprobenfos, isoprothiolane 및 procymidone의 토양 중 용탈과 이동성 예측 (Leaching and mobility prediction of butachlor, ethoprophos, iprobenfos, isoprothiolane and procymidone in soils)

  • 김찬섭;박경훈;김진배;최주현
    • 농약과학회지
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    • 제6권4호
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    • pp.300-308
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    • 2002
  • 토주용탈실험으로 농약별 이동 양상을 파악하고, 흡착계수와 토양관련 매개변수를 이용하여 대류 이동성 모형(Convective mobility test model)으로 예측한 용탈 속도와 비교 평가하였다. 토양살충제 ethoprophos, 원예용 살균제 procymidone, 도열병약 iprobenfos와 isoprothiolane 및 수도용 제초제 butachlor를 대상농약으로 선정하고 토지이용 형태를 기준으로 논, 밭 및 산림토양으로 구분한 3종의 토양에 대하여 토주용탈실험을 수행하였다. 각 농약을 $50{\mu}g/cm^2$ 수준으로 토주 상단에 처리하였을 때 토심 30 cm 이동 후 용탈되는 농약별 peak 농도는 ethoprophos $0.74{\sim}3.61mg/mL$, iprobenfos $0.35{\sim}1.67mg/L$, procymidone $0.16{\sim}0.84mg/L$, isoprothiolane $0.16{\sim}0.67mg/L$, butachlor 0.15 mg/L이하 수준이었고, peak 농도 출현까지 소요된 용탈수량은 ethoprophos $2{\sim}4$ pore volume (PV), iprobenfos $3{\sim}10PV$, procymidone $5{\sim}13PV$, isoprothiolane $4{\sim}14PV$, butachlor $19{\sim}61PV$ 수준이었다. 대류 이동성 모형에 의한 예측 결과, 이동소요시간은 표준조건에서 ethoprophos $9{\sim}18$일, iprobenfos $17{\sim}35$일, isoprothiolane $24{\sim}54$일, procymidone $21{\sim}65$일 및 butachlor $105{\sim}279$일로 나타나 대류 이동성 모형 분류에 따르면 ethoprophos는 mobile${\sim}$most mobile, iprobenfos, isoprothiolane 및 procymidone은 moderately mobile${\sim}$mobile 그리고 butachlor는 slightly mobile 등급에 속하는 것으로 나타났다. 토주용탈실험과 동일한 조건으로 대류 이동성 모형에 의하여 이동소요시간을 예측한 결과는 대부분의 토양-농약 조합에서 잘 일치하여 이동소요시간의 예측에 대류 이동성 모형을 이용하는 것이 가능할 것으로 생각된다.

헤미셀룰라아제를 첨가한 백련차 식빵의 품질 특성 (Quality Characteristics of Nelumbo nucifera G. Tea White Bread with Hemicellulase)

  • 김영숙;김문용;전순실
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제37권10호
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    • pp.1294-1300
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    • 2008
  • 헤미셀룰라아제를 0.01, 0.02, 0.03, 0.04%로 첨가하여 제조한 백련차 식빵 반죽의 pH, 총산도 및 발효 팽창력, 백련차 식빵의 품질 특성인 pH, 총산도, 비용적, 굽기손실률, 수분함량, 색도, 조직감, 외부와 내부 표면 관찰 및 관능검사의 결과는 다음과 같았다. 반죽의 pH와 총산도는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 발효 시간에 따른 발효 팽창력은 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 모두 발효 시간이 길어질수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 백련차 식빵의 pH는 헤밀셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였으나 총산도는 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 비용적은 헤미셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였고, 굽기 손실률은 헤미셀룰라아제 0.04% 첨가군이 14.31%로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.01% 첨가군이 13.33%으로 가장 낮았다. 수분 함량은 대조군이 40.60%로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.03% 첨가군은 40.32%로 가장 낮았다. 명도는 대조군이 41.11로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.01% 첨가군이 40.35로 가장 낮았으며, 녹색도는 헤미셀룰라아제 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 높았다. 황색도는 헤미셀룰라아제 0.01% 첨가군이 19.28로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.04% 첨가군이 18.08로 가장 낮았다. 견고성과 부서짐성은 헤미셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였고, 복원성은 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 껍질색과 내부색은 시료들 간에 큰 차이가 없었으며, 식빵의 크기와 부피, 기공의 크기는 대조군이 가장 작았고, 헤미셀룰라아제 첨가량이 증가할수록 커지는 경향을 보였다. 빵속살의 색상, 기공의 밀도와 균일성, 빵속살의 경도 및 탄력성은 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 향미는 헤미셀룰라아제 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 높았다. 부드러움, 씹힘성 및 종합적인 기호도는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 연잎향, 구수한맛, 떫은맛, 쓴맛 및 이취는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 이상의 결과를 종합해 보면, 헤미셀룰라아제 0.02$\sim$0.03% 첨가는 반죽의 발효 팽창력, 식빵의 비용적, 조직감, 내부적 특성, 소비자 기호도 및 특성강도 등의 품질 특성을 고려할 때 식빵의 품질 특성에 좋은 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료되었다.

깻잎착즙액을 이용하여 제조한 식빵의 이화학적 및 관능적 특성 (Physicochemical and Sensory Properties of Pan Bread Made with Various Amounts of Squeezed Perilla Leaf Juice)

  • 오석태;김기혁;김원모;이규희
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제46권7호
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    • pp.833-840
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    • 2017
  • 다양한 생리 기능성을 가지며 우리나라 전 지역에서 쉽게 재배가 가능한 깻잎의 활용 범위를 넓히고자 깻잎착즙액(squeezed perilla leaf juice, SPLJ) 첨가량을 달리하여 제조한 식빵의 물리 화학적 및 관능적 특성을 확인하였다. 깻잎착즙액을 첨가한 반죽의 특성을 farinigraph로 분석하였을 때 견도와 반죽형성에 도달하는 시간은 대조구와 거의 차이가 없었으나 반죽의 안정도는 깻잎착즙액의 양이 증가할수록 반죽안정도 시간이 길어지는 경향을 나타내어 깻잎착즙액 고형분 함량을 2% 미만 첨가할 경우에는 깻잎착즙액의 첨가가 반죽 특성을 좋게 하였다. 반죽의 발효 팽창력은 깻잎착즙액 첨가량이 많을수록 줄어드는 경향을 나타내었다. 깻잎착즙액의 첨가량을 달리하여 제조한 식빵의 부피, 비용적, 굽기손실률은 깻잎착즙액의 첨가량이 증가할수록 줄어들었으며, 색도는 깻잎착즙액의 첨가량이 많을수록 청록색이 진해졌다. 물성 특성은 깻잎착즙액 첨가량이 많을수록 탄력성과 점착성은 낮은 값을 나타냈으며, 깨짐성, 씹힘성과 경도성은 높아지는 경향을 나타내었다. 깻잎착즙액의 첨가량을 달리하여 제조한 빵의 강도에 대한 관능평가를 시행한 결과 깻잎착즙액의 첨가량이 많을수록 기공이 균일한 정도와 부드러운 조직감은 낮아지는 경향을 나타내었고, 빵 표면의 녹갈색 정도, 깻잎냄새, 깻잎맛과 쫄깃한 조직감은 높아지는 경향을 나타내었다. 전체적인 기호도는 1.5% SPLJ가 가장 높은 소비자 기호도를 나타내었으나 1.5%와 1.0% SPLJ 사이에는 통계적 유의차가 없었다. 관능평가 강도 측정 결과(undependent variable)와 소비자 기호(dependant variable)도 사이의 관계를 부분최소제곱(partial least squares, PLS)을 이용하여 회귀 분석한 결과, 본 실험에 참가한 소비자들은 깻잎착즙액의 양을 달리하여 제조한 빵에 대하여 초록색이 있으며 깻잎 향과 맛이 느껴지는 부드럽고 쫄깃한 느낌을 갖는 빵을 선호함을 알 수 있었다. 본 실험의 결과로 물리적 특성은 0.5%가 적당하였으나, 기호성은 1.5%까지도 적당함을 알 수 있었다. 결론적으로 깻잎착즙액을 이용하여 식빵을 만들 때 반죽특성은 좋으나, 발효력 및 부피팽창이 낮아 물리적 특성이 바람직하지 못함을 알 수 있었다. 하지만 기호성은 우수한 것으로 평가되어 깻잎식빵을 제조하기 위한 제빵 적성을 높이는 연구가 필요함을 알 수 있었다.

양송이의 균사생장(菌絲生長) 및 자실체(子寶體) 수량(收量)에 미치는 복토재료(覆土材料)의 이화학적(理化學的) 성질(性質)에 관(關)한 연구(硏究) (Studies on the Physico-Chemical Characteristics of Different Casing Materials Affecting Mycelial Growth and Yield of Cultivated Mushroom, Agaricus bisporus (Lange) Sing.)

  • 김동수
    • 한국균학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.1-19
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    • 1975
  • Since the importance of casing in fruit body formation of Agaricus bisporus has been emphasized, physico-chemical characteristics of casing materials were discussed by many workers and a mixture of peat and mineral soil as proper casing material has been adopted in many of mushroom growing countries. Because of limited resources of peat in Korea, it is necessary to find practical performance and substitutional materials for casing. The effect of casing on mycelial growth and mushroom yield of A. bisporus varied with materials, its combination and practices etc. The experiments to be discussed in this paper are concerned with pH and Ca of casing material which influence A bisporus, and changes of physico-chemical characteristics with mixing ratio of casing materials and its effect on A. bisporus. The optimum range of moisture content of each material, management of watering and application of physico-chemical characteristics casing materials was also investigated and re-use of weathered spent compost for casing material was described. 1. The effect of calcium on mycelial growth of A. bisporus at various pH in Halbschalentest showed different results with calcium sources. Best results were obtained around neutrality and fresh weight of fruit bodies grown in the range of pH 7 to 8 was highest among the tested levels. 2. Available moisture, pore space, organic matter, cation exchangeable capacity and exchangeable cation was increased by an increase of mixing ratio of peat in casing materials, while an adverse effect was obtained by addition of sand. 3. Mycelial growth on clay loam was more rapid at a lower bulk density of 0.75g/cc and at 20% moisture content on a dry weight basis at the same bulk density. 4. Mixing ratio of casing materials, 60 to 80 per cent by volume of peat mixed with 20 to 40 per cent of clay loam produced the highest yield of fresh fruit bodies and sand the lowest. However, per cent of open cap was highest in peat and lowest in sand. 5. Days required for fruit body initiation was shortened in mixtures of peat and clay loam by one to three days compared with other materials and the formation of flushes was clear. 6. The effect of some physico-chemical characteristics of casing materials on the fresh weight of fruit bodies were estimated by a multiple regression equation; Y=-923.86+$8.18X_1+8.04X_2+7.90X_3+0.12X_4+2.03X_5-0.82X_6-0.54X_7$ where $X_1,X_2,X_3,X_4,X_5,X_6,X_7$ are sand, silt, clay, available moistuer, porosity, organic matter and exchangeable cation respectively. The productivity of certain casing material could be predicted from this equation. 7. Fresh weight of fruit bodies was positively correlated with porosity exchangeable cation, organic matter, available moisture, silt and clay of materials; while sand was negatively correlated. On the contrary, sand was the unique factor reducing per cent of open cap. 8. Distribution of three phases of high productive casing material was concentrated in the range of 10 to 30 per cent solids, 15 to 30 per cent liquids, and 50 to 60 per cent in air volume. 9. Fresh weight of fruit bodies from peat was not affected with heavy watering but in clay loam and sandy loam severe crop losses occurred. Fresh weight of individual fruit was increased and open caps were decreased with heavy watering but light watering resulted in adverse effects: its effect was especially great in peat. 10. Optimum range of moisture content by weight on a dry basis was different with each casing material. To maintain optimum moisture content concerned with yield of fruit bodies and open cap, sandy loam and peat mixtures required daily watering of 0.6, 0.6 to 1. 2 and 1.2 to 2.4 liters per $3.3m^2$ of bed area, respectively. 11. Maximum yield of fruit body was recorded in the range of pF 2. 0 to 2. 5 of casing materials if organic matter content was below 4.2 per cent and in pF 1. 3 to 1.8 if above 7.1%. 12. pF curve of a certain casing material could be draws from moisture content at various pF values by multiple regression equations provided texture, organic matter and calcium of the casing material are given. Optimum moisture range of the casing materials also could be estimated by the equation. 13. It was possible to improve the phyico-chemical characteristics of clay loam and sandy loam by addition of weathered spent compost although the effect was less than in the case of peat. Fresh weight of fruit bodies wsa increased by addition of weathered spent compost but its effect was not as remarkable as peat. Accordingly, further studies will be required.

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바이오필터설계를 위한 바이오필터 담체의 흡착 특성 (Evaluation of Adsorption Characteristics of the Media for Biofilter Design)

  • 이은주;임광희
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권5호
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    • pp.994-1001
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    • 2008
  • 바이오필터 모델로서 프로세스럼핑 모델(Lim의 모델)을 넓은 농도범위의 친수성 VOC의 경우에도 유효하도록 robust하게 개선하기 위하여, 수막으로 둘러싸였다고 가정한 멸균된 입상 활성탄, compost 및 동부피의 입상 활성탄/compost 담체 각각에 대해서 모델적용에 필요한 Freundlich 등온흡착관계식의 흡착상수들을 구하고 상호 비교하였다. 당 연구에서는 각각 0.04, 0.08, 0.12, 0.16, 0.2, 0.4, 0.8 및 1.0 ml의 에탄올을 멸균된 각각의 젖은 담체에 첨가하여서 바이오필터 운전조건과 같은 $30^{\circ}C$에서 흡착이 정상상태에 도달한 후에 각각의 담체에 대한 흡착량을 산출하는 에탄올 등온흡착평형 실험을 통하여, 각 담체 내부의 세공에 응축된 물에 용해된 에탄올농도와 등온흡착평형을 이루는 에탄올의 평형 흡착량을 모사하는 Freundrich 등온흡착모델의 파라미터인 흡착능 상수(K) 및 흡착지수(1/n) 값을 멸균된 입상 활성탄, compost 및 동부피의 입상 활성탄/compost 담체에 대하여 각각 0.7566과 $5.070{\times}10^{-7}mg-ethanol/mgmedia/(mg-ethanol/m^3)^{0.7566}$, 0.8827과 $1.000{\times}10^{-8}mg-ethanol/mgmedia/(mg-ethanol/m^3)^{0.8827}$ 및 0.5688과 $5.243{\times}10^{-6}mg-ethanol/mgmedia/(mg-ethanol/m^3)^{0.5688}$과 같이 구축하였다. 이와 같은 에탄올 등온흡착평형 실험에서 구해진 흡착능 상수 및 흡착지수를 포함하는 Freundlich 흡착상수는, 바이오필터의 바이오막으로 덮여진 바이오필터담체의 흡착특성에 적용할 수 있었다. 당 연구에서의 에탄올의 공기/물 분배계수와 Delhomenie 등의 젖은 compost담체에 대한 톨루엔 흡착실험에서의 톨루엔의 공기/물 분배계수의, 비의 크기 정도는 compost를 담체로 하는 양쪽의 연구에서 산출된 흡착량 비의 크기 정도와 거의 일치하였다.

알칼리금속과 알칼리 토금속 촉매 담지 대나무 활성탄의 NO 가스 반응 특성 (Kinetics of Nitric Oxide Reduction with Alkali Metal and Alkali Earth Metal Impregnated Bamboo Activated Carbon)

  • 박영철;최주홍
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제54권5호
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    • pp.671-677
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    • 2016
  • 대나무를 원료로 탄화 및 활성화온도 $900^{\circ}C$에서 대나무 활성탄을 만들고, 이 대나무 활성탄에 알칼리 금속(Na, K)과 알칼리토금속(Ca, Mg)을 담지 시켜 알칼리 담지 대나무활성탄을 제조하였다. 제조된 알칼리 담지 활성탄의 비표면적 및 세공분포 등의 물리적 특성을 분석하였다. 또한 폐 대나무활성탄의 재활용을 위하여 알칼리 담지 대나무활성탄과 NO 기체의 반응 특성 실험을 열중량분석기를 사용하여 비등온반응(반응온도 $20{\sim}850^{\circ}C$, NO 농도 0.1 kPa)과 등온반응(반응온도 600, 650, 700, 750, 800, $850^{\circ}C$, NO 농도 0.1~1.8 kPa) 조건에서 하였다. 실험 결과, 대나무 활성탄 특성 분석에서 알칼리 담지 대나무 활성탄에서는 알칼리 담지량이 증가할수록 세공 부피와 표면적이 감소하였다. 비등온과 등온 NO 반응에서는 전체적으로 Ca금속담지 대나무활성탄[BA(Ca)]과 Na금속담지 대나무활성탄[BA(Na)], K금속담지 대나무활성탄[BA(K)], Mg금속담지 대나무활성탄[BA(Mg)]이 대나무활성탄[BA]에 비하여 반응속도가 향상되는 것을 볼 수 있다. BA(Ca)> BA(Na)> BA(K)> BA(Mg)> BA 순으로 촉매 활성이 유효하였다. NO 반응에서의 활성화에너지는 82.87 kJ/mol[BA], 37.85 kJ/mol[BA(Na)], 69.98 kJ/mol[BA(K)], 33.43 kJ/mol[BA(Ca)], 88.90 kJ/mol[BA(Mg)]로 나타났고, NO 분압에 대한 반응차수는 0.76[BA], 0.63[BA(Na)], 0.77[BA(K)], 0.42[BA(Ca)], 0.30[BA(Mg)]이었다.

계면활성제를 이용한 불균질 매질에서 유기오염물(NAPL)의 정화효율에 관한 실험 (Study of Surfactant Enhanced Remediation Methods for Organic Pollutant(NAPL) Distributed over the Heterogeneous Medium)

  • 서형기;이민희;정상용
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제6권4호
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    • pp.51-59
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    • 2001
  • 불균질 매질 내 분포하는 비 수용성 유기오염물(NAPL; non-aqueous phase liquid)을 계면활성제를 이용한 원위치 정화 방법으로 정화하는 칼럼 및 박스실험을 실시하였다. Ottawa 모래를 이용한 균질 칼럼실험을 통하여 NAPL에 대한 계면활성제용액의 정화 효율 증가를 검증하였고, 실제 오염지역의 토양을 이용한 칼럼실험을 통하여 불균질 토양에서의 정화 효율을 측정하였으며, 불균질 층리 구조와 단층구조를 모형화한 2차원 박스를 사용한 NAPL 정화 실험을 통하여 불균질 매질에서의 정화 효율을 규명하였다. LNAPL 오염원으로 o-xylene이, DNAPL 오염원으로 PCE(tetrachloroethylene)가 이용되었고, 계면활성제로는 비이온성 올리에마이드(oleamide)가, 매질로는 유류로 오염된 오염지역으로부터 채취한 실제토양과 Ottawa 모래가 실험에 사용되었다. 1% 계면활성제용액과 증류수를 주입하여 NAPL을 세정하였고 가스크로마토그래피(GC)를 이용하여 NAPL의 농도를 분석하였다. 균질 Ottawa 모래충진 칼럼의 경우 계면활성제를 주입할 경우가 증류수를 주입할 때보다 o-xylene의 최대유출농도가 약 460배, 불균질 토양의 경우 약 250배, 불균질 층상구조에서는 약 150배 증가를 나타내었다. 불균질 매질에서 계면활성제를 이용한 세정법(flushing method)으로 NAPL을 정화시, 균질 매질에서의 정화 효과보다는 정화 효율이 감소하나, 여전히 증류수만을 이용한 세정방법보다 훨씬 높은 정화 효과를 보이며, 빠른 시간 내에 NAPL이 정화되었음을 확인하였다. 본 실험을 통하여, 불균질 매질에서의 계면활성제를 이용한 토양세정방법의 효율성이 정량화 되었으며, 계면활성제를 이용한 채수주입법의 현장 적용가능성을 확인하였다.산이온의 탄소의 $\delta$$^{13}$C(PDB)값은 -6.2~0.0$\textperthousand$범위이며, 그 기원은 대수층인 지층내 탄산염암 또는 탄산염 광물의 용해에서 유래한 무기기원 탄소로 해석된다.다.으로 변화하였으며 치료 전에 반응하지 않던 항원에 새롭게 반응하는 항체가 나타나는 경우는 드물었다.ms of chlorophyll-a concentration estimation, however, the accuracy stays very similar compared to that of the CZCS-type algorithm. This is considered to be due to the nature of in-water algorithm which relies on spectral ratio of water-leaving radiances.ethanol의 혈중농도(血中濃度)가 높을수록 더 심(甚)한 혈압강하작용(血壓降下作用)을 나타내며, ethanol 로 인(因)한 이뇨작용(利尿作用)도 ethanol 량(量)이 증가(增加)함에 따라 뇨량(尿量)도 증가(增加)함을 보여 주었다.ults showed that the overall quality of Sullungtang significantly decreased as the parity increased for Hanwoo cows. The Sullungtang extracted from bones of heifer had the best sensory scores as well as nutritional quality when compared to those extracted from the cows with parity. Therefore,

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폐유를 이용한 하수슬러지 유중 건조 연구 (A Study for Drying of Sewage Sludge through Immersion Frying Using Used Oil)

  • 신미수;김혜숙;홍지은;장동순;엄태인
    • 대한환경공학회지
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    • 제30권7호
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    • pp.694-699
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    • 2008
  • 유기성 슬러지의 직접 매립 금지와 가까운 장래에 해양투기가 금지될 전망이므로 발생되는 슬러지의 적절한 처리에 대한 발전된 기술의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 슬러지 건조기술 중 하나인 폐유를 활용하여 하수슬러지를 유중 건조시키는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 이 공정의 기본 원리는 오일을 가열함으로써 형성되는 급격한 압력변화에 의해 슬러지 공극을 통하여 수분이 빠르게 증발하도록 하는 것이다. 일련의 건조 실험 결과, 건조온도, 건조시간, 오일종류, 슬러지 형상 등 중요한 실험변수에 따른 건조곡선이 얻어졌다. 건조 오일로 폐식용유를 사용한 경우 건조시간에 따른 수분함유량 변화는 건조시간 10분이 지나면서 현저히 감소하기 시작하여 14분 이후에는 건조온도에 관계없이 수분함유량이 5% 이내로 감소하였다. 유중 건조 온도는 120$^{\circ}C$에 비해 140$^{\circ}C$ 이상에서 수분 증발이 급격히 증가한 것으로 나타났다. 그러나 140$^{\circ}C$ 이상에서는 큰 차이를 나타내지 않았다. 슬러지 직경이 감소할수록 효율적으로 건조되는 것으로 나타났는데 이는 단위체적당 표면적의 증가에 기인하는 것이다. 오일 종류의 변화에 따른 영향을 살펴보면 폐 엔진오일을 사용한 경우 점도가 증가함에 따라 폐식용유에 비하여 수분 증발이 현저히 지체되는 현상이 나타났다. 그러나 건조온도 140$^{\circ}C$ 이상에서는 120$^{\circ}C$에 비하여 건조시간이 경과함에 따라 수분 증발이 비교적 크게 증가하는 결과를 나타내었다. 그러므로 폐오일의 종류에 관계없이 건조온도는 140$^{\circ}C$ 이상으로 유지하는 것이 바람직한 것으로 사료된다.

황산 가수분해 잔사 리그닌을 이용한 나노 세공 활성탄 제조 및 친환경 흡착제로의 활용 가능성 평가 (Preparation of Nanoporous Activated Carbon with Sulfuric Acid Lignin and Its Application as a Biosorbent)

  • 황혜원;최준원
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제46권1호
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    • pp.17-28
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    • 2018
  • 본 연구에서는 당화 공정 중 축합된 구조로 발생되는 고형 부산물인 황산리그닌(Sulfuric acid lignin; SAL)의 나노 세공 탄소 소재로의 활용 가능성을 살펴보고자 수산화칼륨 촉매를 투입하여 $750^{\circ}C$에서 1 h 동안 고온 촉매 활성화 공정을 진행하였다. 이때 타 바이오매스 시료 유래 활성탄과의 물성 비교를 위해 코코넛셸(CCNS), 소나무(Pinus), Avicel로부터 각각 같은 방법으로 활성탄을 제조하였으며 화학 조성과 결합 구조, 표면 및 기공 분포 특성을 분석하였다. 열중량 분석 결과 최종 온도 $750^{\circ}C$에서 잔존 고형분 함량은 SAL > CCNS > Pinus > Avicel 순서였으며 이 경향은 활성화 공정 후 생성된 활성탄의 수율 순서와 동일하였다. 특히, SAL 유래 활성탄은 탄소 함량이 91.0%, $I_d/I_g$ peak ratio가 4.2로 가장 높게 나타났으며 이는 높은 탄소 고정성과 더불어 비정질의 거대 방향족 구조층이 형성되었음을 의미한다. 또한 제조된 활성탄은 모두 최초 시료의 비표면적($6m^2/g$)과 기공 부피($0.003cm^3/g$)에 비해 촉매 활성화 공정 후 각각 $1065{\sim}2341m^2/g$, $0.412{\sim}1.270cm^3/g$로 크게 증가하였으며 이 중 SAL 유래 활성탄의 표면 변화율이 가장 크게 나타났다. 이후 3종의 유기 오염물질(페놀, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 카보퓨란)에 대한 제거율을 평가해보았을 때 모든 활성탄에서 표준 용액 100 ppm 대비 90 mg/g 이상의 높은 흡착 능력을 보였다. 따라서 축합된 구조인 SAL으로부터 고비표면적의 나노 세공 활성탄 제조가 가능할 뿐만 아니라 추후 유기 오염 물질 제거를 위한 카본 필터의 친환경 흡착 소재로 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.