• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권4호
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• pp.184-196
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• 2023

Background: Radiation protection is crucial in various fields due to the harmful effects of radiation. Shielding is used to reduce radiation exposure, but gamma radiation poses challenges due to its high energy and penetration capabilities. Materials and Methods: This work investigates the radiation shielding properties of polyvinylidene fluoride (PVDF) samples containing different weight fraction of tungsten carbide (WC), tungsten trioxide (WO₃), and tungsten disulfide (WS₂). Parameters such as the mass attenuation coefficient (MAC), half-value layer (HVL), mean free path (MFP), effective atomic number (Z_eff), and macroscopic effective removal cross-section for fast neutrons (Σ_R) were calculated using the Phy-X/PSD software. EpiXS simulations were conducted for MAC validation. Results and Discussion: Increasing the weight fraction of the additives resulted in higher MAC values, indicating improved radiation shielding. PVDF-xWC showed the highest percentage increase in MAC values. MFP results indicated that PVDF-0.20WC has the lowest values, suggesting superior shielding properties compared to PVDF-0.20WO₃ and PVDF-0.20WS₂. PVDF-0.20WC also exhibited the highest Z_eff values, while PVDF-0.20WS₂ showed a slightly higher increase in Z_eff at energies of 0.662 and 1.333 MeV. PVDF-0.20WC has demonstrated the highest Σ_R value, indicating effective shielding against fast neutrons, while PVDF-0.20WS₂ had the lowest Σ_R value. The Monte Carlo N-Particle Transport version 5 (MCNP5) simulations showed that PVDF-xWC attenuates gamma radiation more than pure PVDF, significantly decreasing the dose equivalent rate. Conclusion: Overall, this research provides insights into the radiation shielding properties of PVDF mixtures, with PVDF-xWC showing the most promising results.

• Corrosion Science and Technology
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• 제22권6호
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• pp.419-428
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• 2023

Seawater has been used to cool devices in nuclear power plants. However, the pipes used to transport seawater are vulnerable to corrosion; hence, the inner side of pipelines is coated with an epoxy layer as prevention. Upon coating damage, the pipe becomes exposed, and corrosion progresses. The major cause is widely known as cavitation corrosion, causing the degradation of mechanical properties. In this study, corroded specimens were prepared using cavitation and immersion methods to clarify the degradation trend of mechanical properties with corrosion. Three different types of epoxy coatings were used, and accelerated cavitation procedures were composed of amplitudes of 15 ㎛, 50 ㎛, and 85 ㎛ for 2 h, 4 h, and 6 h. The immersion periods were 3 and 6 weeks. We conducted instrumented indentation tests on all degradation samples to measure mechanical properties. The results showed that higher cavitation amplitudes and longer cavitation or immersion times led to more degradation in the samples, which, in turn, decreased the yield strength. Of the three samples, the C coating had the highest resistance to cavitation and immersion degradation.

• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.128-133
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• 2024

안티솔벤트를 이용한 결정화는 밀도 높고 균일한 페로브스카이트 필름을 얻는 효과적인 접근 방법이나, 일반적으로 사용되는 chlorobenzene (CB)과 같은 안티솔벤트는 독성을 가지며, 공기 중에서 페로브스카이트 결정화의 제어가 용이하지 않다. 본 연구에서는 공기 중 공정에 적합하며 친환경적인 안티솔벤트인 isopropyl acetate (IA)를 사용하여 페로브스카이트 태양전지를 제작하고자 하며 사이아노기, 카보닐기 및 벤젠 고리와 같은 작용기를 포함한 ethyl-4-cyanocinnamate (E4CN)을 안티솔벤트에 첨가제로 사용함으로서 성능 및 안정성을 개선하고자 한다. E4CN과 페로브스카이트 결함과의 상호작용으로 페로브스카이트 필름에 존재하는 un-coordinated Pb²⁺ 및 I₂ 결함을 제어할 수 있으며 이로 인한 재조합의 억제와 전하추출의 개선을 관찰할 수 있다. 그 결과 E4CN을 사용한 페로브스카이트 소자는 기준 소자 대비 개선된 18.89%의 최대 전력 변환 효율을 보여준다. 더불어, 기준 소자의 경우, 소자효율이 시간에 따라 급격히 감소하여 200 시간 후 효율값이 0%까지 저하되지만 E4CN이 도입된 소자의 경우, 300 시간 후 초기 광전변환효율의 60%를 유지하는 개선된 안정성을 보여준다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권1호
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• pp.301-308
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• 2024

Ceramic materials are being explored as alternatives to toxic lead sheets for radiation shielding due to their favorable properties like durability, thermal stability, and aesthetic appeal. However, crafting effective ceramics for radiation shielding entails complex processes, raising production costs. To investigate local viability, this study evaluated Malaysian ceramic tiles for shielding in diagnostic X-ray rooms. Different ceramics in terms of density and thickness were selected from local manufacturers. Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF) and X-ray Fluorescence (XRF) characterized ceramic compositions, while Monte Carlo Particle and Heavy Ion Transport code System (MC PHITS) simulations determined Linear Attenuation Coefficient (LAC), Half-value Layer (HVL), Mass Attenuation Coefficient (MAC), and Mean Free Path (MFP) within the 40-150 kV energy range. Comparative analysis between MC PHITS simulations and real setups was conducted. The C3-S9 ceramic sample, known for homogeneous full-color structure, showcased superior shielding attributes, attributed to its high density and iron content. Notably, energy levels considerably impacted radiation penetration. Overall, C3-S9 demonstrated strong shielding performance, underlining Malaysia's potential ceramic tile resources for X-ray room radiation shielding.

• 한국지구과학회지
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• 제32권3호
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• pp.276-293
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• 2011

본 연구에서는 한반도 황사 사례 동안 WRF 기상모델과 SMOKE 배출량모델, CMAQ 및 CMAQ-MADRID 대기질 모델을 이용하여 다양한 황사 발생량 경험식에 대한 $PM_{10}$의 농도를 추정하였다. 특별히 Wang et al.(2000), US EPA 모델, Park and In(2003), GOCART 모델, DEAD 모델의 5가지 황사 발생 경험식이 중국과 몽골 등의 황사 발생량을 추정하기 위해 WRF-SMOKE-CMAQ(MADRID) 모델에 적용되었다. 일기도, 후방궤적 및 위성이미지 분석에 따르면 한반도로의 황사 수송은 절리저기압(위성에서 콤마형 구름)과 관련된 지상 전선의 뒤쪽에서, 그리고 상층 제트류의 발달에 기인한 파의 정체현상과 함께 상층 골에서의 풍속이 하층으로 전이되는 풍하 바람에 의해 생성되었다. 그리고 WRF-SMOKE-CMAQ 모델링 결과, 황사의 시 공간적 분포에 있어서는 Wang et al.(2000)의 경험식이, 평균 편의 및 평균 제곱근 오차에서의 정확도 부분에서는 GOCART 모델의 경험식이 관측값을 보다 잘 모사하는 것으로 나타났다. 또한 Wang et al.의 경험식을 이용한 황사의 연직분포 분석 결과에서 강한 황사 사례(2007년 3월 31에서 4월 1일 $800\;{\mu}g/m^3$ 이상)의 경우는 황사 수송이 한반도 상공 대기 경계층 내를 통과하였기 때문으로, 약한 황사 사례(2009년 3월 16일과 17에 $400\;{\mu}g/m^3$ 이하)의 경우는 황사 수송이 경계층 위를 통과하였기 때문으로 나타났다. 또한 CMAQ 모델과 CAMQ-MADRID 모델에서의 미세먼지($PM_{10}$) 민감도 분석 결과에서는 CMAQ-MADRID 모델이 CMAQ 모델에 비해 한반도를 포함한 동아시아 지역에서 최대 $25\;{\mu}g/m^3$ 정도가 높게 모사되었고, 모델 내 구름 액상과정에 의해서는 최대 $15\;{\mu}g/m^3$ 정도가 제거되는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권1호
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• pp.13-19
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• 2024

한국 남해 동부 해역인 통영해역에 설치된 연안 수온 분석 결과, 태풍이 남해안에 상륙하기 전에 수온이 급격하게 상승한 것으로 나타났다. 수온 상승은 표층(5m)은 물론 저층(15m)까지 같이 발생하였다. NOAA 위성에서 관측한 표면수온자료 분석 결과, 태풍이 상륙하기 전 한국 남해 동부 해역의 동쪽 해역에 30℃의 수온을 가지는 해수가 존재하였다. 한국 남동해역은 대마난류에 의해 서쪽에서 동쪽으로 해류가 우세한 지역이나 위성 자료 분석 결과, 30℃의 해수는 동쪽에서 서쪽으로 이동한 것으로 나타나 태풍 상륙 전에 태풍에 의한 에크만 수송의 영향을 받은 것으로 나타났다. 또한 남해 동부 해역은 한국 동해 해역과 달리 수심이 깊지 않기 때문에 바람에 의한 연직 혼합으로 인해 전 수층의 수온이 일정하게 나타날 수 있다. 수층별 수온 상승이 같은 날에 발생하였기 때문에 저층 수온 상승은 연직 혼합에 의한 결과라 볼 수 있다. 따라서 한국 남동해역은 태풍의 접근 방향과 고수온의 형성 위치에 따라 에크만 수송에 의해 수온이 급상승할 수 있는 해역임을 알 수 있다.

• 한국수산과학회지
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• 제24권3호
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• pp.177-184
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• 1991

여름철 한국 남해 50m 이심층에 나타나는 각종 수괴들의 물리$\cdot$화학적 특성과 이들 수괴의 분포에 대해 연구하였다. 그 결과를 요약하면, 제주도를 중심으로 북서쪽해역 중$\cdot$저층에는 비교적 영양염이 풍부하고, 수온 $12^{\circ}C$ 이하의 총해저층냉수계의 해수가 넓게 분포하고 있다. 또한, 남동쪽 해역에서는 수온 $16^{\circ}C$ 이상이고, 염분 $34.0{\%_{\circ}$ 이상인 대마난류수가 50m 수층에서 제주도 연안 약 15km까지 나타난다. 그러나, 남서쪽 외해역에서는 $13^{\circ}C$ 이하의 황해저층냉수 기원의 해수가 분포하고 있으나, 북서쪽 해역에 비해 그 면적도 좁고, 질산염 농도도 현저히 낮다. 이처럼 질산염 농도가 낮은 이유는 남서쪽 외해역까지 남하한 황해저층냉수가 북상하는 대마난류수와 마주치면서 질산염이 거의 고갈된 표층의 해수와 수직혼합이 잘 이루어졌기 때문이라고 판단된다. 한편, 제주도 남쪽해역에서 수층별 수온의 수평분포로부터 황해저층냉수와 대마난류수의 주류는 각각 50m 수층과 그 상부수층으로 유입되는 반면, 수온이 $13-15^{\circ}C^로서 위 두 수괴의 혼합수인 황해난류수는 주로 75m 이심층에서 보다 넓게 분포하고, 제주도 연안해역에서는 50m 수층에도 황해난류수가 존재함을 알 수 있다. 즉, 이들 각 수괴의 분포는 해역별 또는 수심에 따라 다르며, 각 수괴의 영양염 농도는 수층별 해수 체류시간의 차이보다는 물리적 혼합의 세기에 의해 결정되는 것 같다. 그리고, $\Delta Si/\Delta P$비로 볼 때 남쪽해역 중$\cdot$저층에 존재하는 해수는 동해 표$\cdot$중층수 보다 훨씬 젊다고 생각된다.

• 한국환경농학회지
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• 제42권1호
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• pp.52-62
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• 2023

This study focused on determining the specific causes and prevention methods of mass fish deaths occurred in five reservoirs (Gagugi, Neupgokgi, Danggokgi, Sagokji, and Hangokji) in Andong-si. For this purpose, a survey of agricultural land and livestock in the upper part of the reservoirs and analysis of water quality in the reservoir irrespective of whether it rains or not were conducted. We attempted to examine the changes in dissolved oxygen (DO) in the surface and bottom layers of reservoirs and changes in DO depending on the amount of livestock compost and time. Based on the above investigations, treatment plans were established to efficiently control the inflow of contaminated water into reservoirs. The rainfall and farmland areas in the upper part of the reservoir were investigated using Google and aviation data provided by the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport. The current status of livestock farms distributed around the reservoirs was also examined because compost from these farms can flow into the reservoir when it rains. Various water quality parameters, such as phosphate phosphorus (PO₄-P) and ammonium nitrogen (NH₃-N), were analyzed and compared for each reservoir during the rainy season. Changes in the DO concentration and electrical conductivity (EC) were also observed at the inlet of the reservoir during raining using an automated instrument. In addition, DO was measured until the concentration reached 0 ppm in 10 min by adding livestock compost at various concentrations (0.05%, 0.1%, 0.3%, and 0.5% by wt.), where the concentration of the livestock compost represents the relative weight of rainwater. The DO concentration in the surface layer of reservoirs was 3.7 to 5.3 ppm, which is sufficient for fish survival. However, the fish could not survive at the bottom layer with DO concentration of 0.0-2.1 ppm. When the livestock compost was 0.3%, DO required 10-19 h to reach 0 ppm. Considering these results, it was confirmed that the DO in the bottom layer of the reservoir could easily change to an anaerobic state within 24 h when the livestock compost in the rainwater exceeds 0.3%. The results show that the direct cause of fish mortality is the inflow of excessive livestock compost into reservoirs during the first rainfall in spring. All the surveyed reservoirs had relatively good topographical features for the inflow of compost generated from livestock farms. This keeps the bottom layer of the reservoir free of oxygen. Therefore, to prevent fish death due to insufficient DO in the reservoir, measures should be undertaken to limit the amount of livestock compost flowing into the reservoir within 0.3%, which has been experimentally determined. As a basic countermeasure, minerals such as limestone, dolomite, and magnesia containing calcium and magnesium should be added to the compost of livestock farms around the reservoir. These minerals have excellent pollutant removal capabilities when sprayed onto the compost. In addition, measures should be taken to prevent fish death according to the characteristics of each reservoir.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권10호
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• pp.797-807
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• 2011

국내 하천에서 사주 상 식생 활착 현상이 급속하게 진행되고 있다. 1960년대 산업화와 도시화 이전 우리나라 하천은 모래, 자갈이대부분인이른바 'White River (백사장하천)'이었으나, 1970년대이후댐건설, 하천정비등으로유황과유사이 송특성이 교란되어수변에 식생이번무하게 되는이른바 'Green River (식생하천)'가진행중이다. 본 연구는비조절하천사주 상 식생활착에 영향을 미치는 인자 중에서 수위, 수온, 강우, 토양수분, 토양입경 등의 상호연관성을 파악하고자하였다. 이를 위해 우리나라 모래하천인 내성천의 하류를 시험하천구간으로 선정하고, 289일간 모니터링 및 조사 분석을 실시하였다. 또한 과거로부터 현재까지 식생의 경년변화를 파악하기 위해 1970년부터 2009년까지의 항공사진을 분석하였다. 시험하천구간의 범위는 횡단길이 361m, 종단길이 약 2 km이다. 조사 분석 결과 내성천 시험하천구간은 지하수위가 하천수위보다 20~30 cm 가량 높게 나타나는 이득하천이었다. 지하수온은 일별, 계절별 차이가 $5^{\circ}C$ 미만이었고, 하천수온은 식생활착이 본격적으로 시작되는 5월부터 $10^{\circ}C$ 이하로 떨어지지 않았다. 토양수분의 영향인자는 하층은 지하수위, 상층은 강우이며, 상하층은 모두 토양입경에 영향을 받는 것으로 나타났다. 토양수분측정지점 6곳의 지표면~지하 1m까지의 토양은 $D_{50}$ 입경 0.07~1.37mm의 모래이며, 이 입경에서 가능한 모세관 높이는 약 14~43 cm 범위로 추정된다. 한편 비 조절하천인 시험하천구간의 40년간 공간분석 결과, 인위적인 하천교란과 가뭄은 식생활착을 촉진하며, 홍수로 인해 식생군락이 자주 소멸될 수 있음을 확인하였다. 1970년부터 식생의 크고 작은 활착과 소멸이 반복되고 있지만 현재의 식생면적은 과거에 비해 뚜렷하게 증가되어 있다. 식생면적은 시간에 따라 점진적으로 증가하고 있는 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.99-111
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• 2018

본 연구에서는 원자력 시설물에 존재하는 핵종의 의도치 않은 유출사고를 대비하기 위해서 세 가지 대표 핵종 ($^{60}Co$, $^{137}Cs$, $^{125}Sb$)을 원자력 시설물 지역에서 채취한 시료와 반응하여 핵종들의 흡착 및 거동 특성을 조사하였다. 가장 높은 흡착계수 값들은 ($^{60}Co=947mL/g$, $^{137}Cs=2105mL/g$, $^{125}Sb=81.3mL/g$) 지하수 환경일 때 상부토층 시료에서 나타났으며, 파쇄대 > 기반암 시료의 순으로 $K_d$ 값이 감소하였다. 상부토층과 파쇄대에서 $^{60}Co$의 높은 흡착계수는 상부토층 및 파쇄대에 존재하는 점토광물에 의한 것으로 사료되며, 해수 조건에서는 높은 이온강도로 인해서 $K_d$ 값은 약 58 - 69 % 감소하였다. $^{137}Cs$의 흡착은 주로 백운모의 Flayed edge site (FES)에서 $K^+$과의 이온교환 반응에 의한 것으로 사료된다. $^{137}Cs$의 흡착이 해수 조건에서 가장 크게 영향을 받으며 (89 - 97 % 감소), $^{125}Sb$은 대표 핵종 중 해수에 의한 이온강도 변화에 가장 미미한 변화를 보였다. 칼럼 및 배치 흡착 실험 결과 파쇄대 시료 (F-1, F-2)에서 $^{137}Cs$의 지연계수 (R) 값은 약 5400 - 7400, $^{60}Co$의 경우는 약 2000 - 2500, $^{125}Sb$의 경우는 약 250 - 415의 범위를 보여주므로 대표핵종들이 파쇄대에서도 매우 낮은 거동을 보일 것으로 사료된다. 대표 핵종 $^{137}Cs$, $^{60}Co$, $^{125}Sb$들은 모두 상부토층 및 파쇄대에서 가장 높은 $K_d$ 값을 나타내므로, 원전 시설물에서 예상치 못한 중대사고가 발생하여 핵종이 환경으로 유출되더라도 상부토층 및 파쇄대 구간에서 대부분 흡착되어 이동이 상당히 지연될 것으로 예측된다. 이러한 결과는 원자력 시설물의 안전성 및 환경영향 평가 자료로 활용될 것으로 기대된다.