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사용후핵연료 건식저장 콘크리트의 고열과 방사선으로 인한 주요 열화거동 분석 (State-of-Arts of Primary Concrete Degradation Behaviors due to High Temperature and Radiation in Spent Fuel Dry Storage)

  • 김진섭;국동학;최종원;김건영
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.243-260
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    • 2018
  • 사용후핵연료 건식저장 시스템과 관련하여 고온 및 방사선으로 인한 콘크리트 손상과 열화특성에 대해 포괄적으로 문헌분석을 수행하였다. 고온에 의한 장기열화를 방지하기 위한 콘크리트의 임계온도는 일반적으로 $95^{\circ}C$이며, 온도경사는 콘크리트 균열방지를 위해 $60^{\circ}C$ 이하가 되도록 설정하고 있다. 열화정도는 노출온도와 노출시간에 비례하여 증가하는 경향을 나타내며, 압축강도에 비해 인장강도가 고온에 보다 민감한 특성을 보인다. 한편 방사선의 에너지가 $10^{10}MeV{\cdot}cm^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 이하일 경우에는 핵반응으로 인한 가열을 무시할 수 있다. 하지만 콘크리트가 $10^{19}n{\cdot}cm^{-2}$ 이상의 중성자에 혹은 $10^{10}$ rad를 초과하는 감마선량에 노출된다면 콘크리트의 역학적 물성이 점차 감소하는 경향을 보이며, 그 손상정도는 콘크리트 구성재료의 특성에 의존적이다. 콘크리트에 대한 방사선 조사시 재료의 역학적 물성변화는 주로 온도상승으로 인한 콘크리트 내부 함수량의 변화 및 재료간의 열적물성 차이로 인한 체적증가와 균열발생으로 발생한다. 따라서 건식저장과 관련된 기술의 조속한 확보 및 인 허가를 위해서는 그 간의 선행연구 결과를 최대한 활용할 필요가 있으며, 본 연구결과는 향후 사용후핵연료 건식저장 콘크리트 캐스크 관련 국내 자체기술 개발에 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

도시공원 이용권 분석을 통한 수원시 공원서비스의 적정성 평가 (Evaluation of Supply Adequacy of Park Service in Suwon-si by Urban Park Catchment Area Analysis)

  • 김현;김예성;이다솜;김지엽
    • 한국조경학회지
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    • 제43권2호
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    • pp.114-124
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    • 2015
  • 도시에서 도시공원은 여러 측면에서 도시민의 삶의 질 향상에 기여하고 있으며, 도시계획 시설로서 도시공원의 중요성은 점점 높아지고 있다. 본 연구에서는 수원시를 대상으로 도시지역에서 공원서비스의 적정성을 판단하기 위해 공원 이용권 분석 시 분석기법과 토지이용 유형에 따른 차이를 고찰하고 다음과 같은 결론을 도출하였다. 도시공원 이용권율은 버퍼분석과 네트워크 분석 등 분석기법에 따라 이용권율이 현저한 차이를 보이고 있어, 수원시의 경우 네트워크 분석으로 산출한 이용권율은 버퍼분석으로 산출한 이용권율의 41%에 그치고 있었다. 그러나 현재 기초자치단체에서 공원녹지 기본계획 수립 시 버퍼분석을 활용하여 공원 서비스율을 산정하고 있어, 현재 공급되는 공원녹지 면적이 실제 이용자에게 서비스되는 공원녹지 면적보다 넓게 나타날 수 있다는 점이 고찰되었다. 또한 전체 도시면적과 주거 상업면적 등 토지이용에 유형에 따라서 도시공원 이용권의 차이도 도출되어 향후 공원녹지기본계획 수립 지침작성에 있어 이들에 대한 보완이 요구된다. '녹색복지'의 실현을 위해서는 공원면적의 양적 확충도 중요하지만 인구규모, 인구밀도, 토지이용 유형 등 도시특성에 대한 고려가 필요하다.

국가기반시설 물리적 방호체계 운영개념 및 설계방법 개선방안 연구: 원자력발전소를 중심으로 (A Study on the Concept of Operations and Improvement of the Design Methodology for the Physical Protection System of the National Infrastructure - Focused on Nuclear Power Plants -)

  • 나석종;성하얀;최선희
    • 시큐리티연구
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    • 제61호
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    • pp.9-38
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    • 2019
  • 한국의 국가기반시설은 시설규모가 증가하고 밀집되어 강화된 북한의 국지도발, 테러공격을 위한 풍부하고 매력적인 잠재적 표적으로 식별될 것이다. 또한 드론위협, 주 52시간 근무제도에 따른 경비병력 부족 등의 보안환경 변화에 따라 현 물리적 방호체계에 대한 유효성과 적절성을 재평가하고 전환을 고려할 시점으로 사료된다. 본 연구에서는 국가기반시설 중 원자력발전소의 외곽 물리적 방호체계에 집중하여 국가 기반시설 외곽 물리적 방호체계의 전환 방향과 개선방안을 운영개념 및 설계 방법론 측면에서 연구하였다. 원자력발전소에 집중하는 이유는 원자력발전소는 피해 시 전기발전 중단의 단기적인 피해와 함께, 방사능 물질 유출과 오염에 따르는 광범위하고 장기적인 피해가 발생하므로 가장 높은 보안수준을 필요로 하기 때문이다. 개선방향 도출 목표로 국내 연구동향과 국내·해외 관련법을 종합 검토하고 한국의 특수성을 고려하여, 과학화, 기동화, 유연성으로 운영개념을 재설정하고 체계전환의 기준을 수립하였다. 새로운 외곽 물리적 방호체계의 기술적 성능개선을 위하여 개별설계에서 탈피, 고신뢰성·다방법론 기반의 통합설계 방법론 적용방안을 연구하고 구매제도 개선 및 해외 수출, 타(他)국가기반시설로의 확대적용을 제언한다.

고구마 분말을 첨가하여 제조한 dinner roll의 품질특성과 당뇨 유도 흰쥐의 혈당에 미치는 효과 (Quality Characteristics of Dinner Roll Added with Lyophilized Sweet Potato Powder and Its Effect on the Blood Glucose Level)

  • 모은경;김승미;제갈성아;최영심;송칠석;안상란;이명호;성창근
    • 한국식품과학회지
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    • 제45권1호
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    • pp.40-46
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    • 2013
  • SPP를 첨가하여 제조한 빵(dinner roll) 반죽의 pH는 대조구와 실험구 사이에 차이가 없었다. SPP 첨가량과 반죽의 밀도 사이에는 강한 양의 상관관계를, 반죽의 발효팽창력 사이에는 음의 상관관계를 나타내었다. Dinner roll의 굽기손실율은 SPP의 첨가량이 증가할수록 감소하였으나, 비용적은 차이가 없었다. Dinner roll crust의 L value, b value, chroma 및 Hue angle은 대조구보다 SPP 첨가구가 유의적으로 낮았고, a value는 대조구보다 SPP 첨가구가 유의적으로 높았다. Crumb의 L value와 Hue angle은 대조구보다 SPP 첨가구가 유의적으로 낮았고, a value, b value 및 chroma는 대조구보다 SPP 첨가구가 유의적으로 높았다. SPP 첨가량과 dinner roll의 hardness 및 cohesiveness 사이에는 강한 양의 상관관계가 있었으나, springiness 및 chewiness와는 상관관계가 형성되지 않았다. Streptozotocin 투여로 당뇨병이 유발된 흰쥐에 SPP가 첨가된 dinner roll을 4주간 섭취시킨 결과, SPP 첨가구의 혈당 농도가 대조구보다 유의적으로 감소하였고, 이는 SPP에 함유된 ${\beta}$-carotene 때문인 것으로 사료되었다.

Anomalous Luminescence and Emission Quenching Behaviors of Tris(2,2$^\prime$-bipyridine)Ruthenium(Ⅱ) in Poly(methacrylic acid) Solutions$^1$

  • Park, Joon-Woo;Paik, Young-Hee
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제7권2호
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    • pp.137-142
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    • 1986
  • The luminescence spectra of $Ru(bpy)_3^{2+}$ in poly(methacrylic acid) (PMA) solutions varied sensitively with pH. At pH < 5.5, the emission intensity increased with pH up to 4 times, while it decreased with pH beyond the pH. The enhanced emission intensity was accompanied by blue-shift of the emission maxima as much as 15 nm. The enhancement of emission intensity was attributed to the restricted rotational mobility of ligand of the cation bound to densely coiled PMA molecules at pH < 5.5. The sharp decrease in emission intensity with increasing pH near pH 5.6 was accounted for conformational transition of the polymer to more extended structure, which was also revealed in viscosity measurement. The enhancement of emission intensity became higher as NaCl concentration of the solution increased. The binding constant of $Ru(bpy)_3^{2+}$ with two carboxylate groups of PMA was calculated as $2{\times}10^5\;M^{-1}$ in 0.1 M NaCl at pH 5.2. The pH dependence of luminescence quenching rate of $Ru(bpy)_3^{2+}$ by $Cu^{++}$ also showed maximum near pH 5, and the rate was more than $10^3$ times higher than that in water, whereas the maximum enhancement of quenching rate (about 20 times) in poly(acrylic acid) (PAA) solution occurred at pH 4.5. On the other hand, the pH dependence for neutral water soluble nitrobenzene (NB) exhibited opposite trend to that of $Cu^{++}$. The quenching constant vs pH curve for $MV^{++}$ was composite of those for $Cu^{++}$ and NB. The anomalous high quenching rate for $Cu^{++}$ in PMA solution at pH < 5.5 was attributed to the binding of $Ru(bpy)_3^{2+}$ and $Cu^{++}$ to the same region of PMA, when it conforms densely coiled structure in the pH range. The observation of mininium quenching rate for NB near pH 5.5 indicated that the $Ru(bpy)_3^{2+}$ bound to the densely coiled PMA is not accessible by NB, which is in bulk water phase. The composite nature of the pH dependence of quenching rate for $MV^{++}$ in PMA solution was attributed to the smaller binding affinity of the cation to PMA, compared to that of $Cu^{++}$. The sharp, cooperative conformational transition with pH observed in PMA was not revealed in PAA. But, the pH dependence of quenching rates in this polymer reflected increased charge density and, thus, binding of cations to the polymer, and expansion of the polymer chain with pH.

기공구조로 제조된 Li4Ti5O12 음극활물질의 전기화학적 특성 (Synthesis and Electrochemical Properties of Porous Li4Ti5O12 Anode Materials)

  • 서진성;나병기
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권6호
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    • pp.861-867
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    • 2019
  • 차세대 리튬이차전지용 음극활물질로 각광을 받고있는 $Li_4Ti_5O_{12}$는 높은 수명특성, 낮은 비가역용량 그리고 충방전시 부피팽창이 거의 없는 물질이다. 하지만 낮은 전기전도도로 인하여 높은 전류밀도에서는 용량특성이 현저하게 낮아지는 단점을 가지고 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 P123을 첨가한 졸-겔법으로 기공구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$를 합성하였다. 제조된 샘플들의 물리적 특성을 분석하기 위해 XRD, SEM, BET를 사용하였고, 전기화학적 특성은 사이클테스트, cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS)로 분석을 하였다. P123/Ti = 0.01mol의 비율로 만들어진 $Li_4Ti_5O_{12}$에서 가장 균일한 입자사이즈, 높은 비표면적, 그리고 상대적으로 높은 기공의 분포를 보였다. EIS분석 결과 기공구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$의 경우 저항을 나타내는 반원의 크기가 현저하게 감소하였으며, 전극 내 저항값이 줄어들었음을 알 수 있었다. 율속 테스트결과 0.2C에서 178 mAh/g, 0.5C에서 170 mAh/g, 5C에서 110 mAh/g 그리고 10C에서 90 mAh/g의 용량을 유지하였고 용량회복율 또한 99%로 매우 우수하였다.

콘크리트용 잔골재로서 석탄가스화 용융슬래그(CGS)의 활용성 분석 (Analysis the Use of Concrete Fine Aggregates of Coal Gasification Slag)

  • 박경택;한민철;현승용
    • 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.

내부유체 공진을 이용한 'Y'자 수로형 공명구조물내 파도응답 특성 (Characteristics of Wave Response in a 'Y' Shape Water Channel Resonator Using Resonance of Internal Fluid)

  • 김정록;조일형
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제31권3호
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    • pp.170-179
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    • 2019
  • 본 연구에서는 에너지 밀도가 낮은 해역내의 파랑에너지를 증폭시키기 위한 'Y'자 수로형 공명구조물내 파도응답 특성을 살펴보았다. 수로형 공명구조물은 긴 수로와 수로 입구에 유도판(wave guider)을 설치한 형태이다. 입사파의 주기가 공명구조물내 유체의 고유주기와 일치하면 공진이 발생하여 내부유체는 정지파 형태로 크게 증폭한다. 수로내의 파도응답을 해석하기 위하여 정합점근전개법과 경계요소법을 이용하였다. 계산결과는 제주대학교 2차원 조파수조에서 수행된 실험결과와 비교하였고 일치함을 확인하였다. 파랑유도판은 입사파의 주기에 따라 최적의 길이와 설치각도가 존재하며 특히, 공진주기에서 벗어난 주기 대역에서 증폭비를 높이는데 효과적이었다. 수로형 공명구조물내 내부유체의 공진으로 최대파고가 형성되는 파복(anti-node) 위치에 점흡수식 파력발전장치를 위치시킨다면 효과적으로 파랑에너지를 추출할 수 있을 것으로 기대된다.

CNT/PDMS 복합체로부터 방사된 초음파의 파형 특성 (Waveform characteristics of ultrasonic wave generated from CNT/PDMS composite)

  • 김기석;김무준;하강렬;이주호;팽동국;최민주
    • 한국음향학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.459-466
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    • 2019
  • 투명한 PMMA (Poly methyl methacrylate) 기판 위에 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)와 PDMS (Poly dimethylsiloxane)를 코팅한 복합체에 레이저 펄스를 조사하면 열탄성효과에 의해 수중에 강한 초음파가 발생한다. 본 논문에서는 그 초음파 발생과 관련한 열음향 이론을 정립하고, 가우시안 파형을 갖는 레이저 펄스를 두께가 $20{\mu}m$인 CNT/PDMS 복합체에 조사했을 때 어떤 파형의 초음파가 발생하는지를 시뮬레이션을 통해 파악하였다. 그 결과로부터 CNT/PDMS 복합체에서는 충격 초음파가 발생하며, 그 파의 형상은 복합체의 각종 물성 값이 ${\pm}20%$ 변하여도 크게 변하지 않는 것을 확인하였다. 그러나 정(+), 부(-)의 피크 값은 열팽창계수가 증가하거나 밀도, 열용량, 음속이 감소하면 증가하며, 열전도도에 대해서는 민감하게 변하지 않음을 알았다. 나아가, 직접 제작한 CNT/PDMS 복합체에서 방사되는 초음파의 측정 결과와 시뮬레이션 결과의 비교로부터 그 물성 값을 추정할 수 있었다.

사출구 온도와 수분함량이 갈색거저리(Mealworm) 첨가 압출성형 백미의 품질 특성에 미치는 영향 (Effects of Die Temperature and Moisture Content on the Quality Characteristics of Extruded Rice with Mealworm)

  • 조선영;챗파이산 아파판;류기형
    • 산업식품공학
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    • 제21권2호
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    • pp.116-125
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    • 2017
  • 본 연구는 조직감과 영양적으로 뛰어난 쌀 팽화 스낵 제조를 위하여 쌀가루에 부족한 단백질과 불포화 지방산이 풍부하며 미래식량 자원으로써의 가치를 지닌 갈색거저리(mealworm)를 첨가한 쌀 압출성형물의 이화학적 특성에 대하여 살펴보았다. 압출성형 원료배합비는 쌀가루 100%, 쌀가루 95%에 갈색거저리 5%, 쌀가루 90%에 갈색거저리 10%를 첨가한 것으로, 압출성형 공정변수는 사출구 온도를 $120^{\circ}C$$130^{\circ}C$, 수분함량을 30%와 35%로 조절하였고 압출성형한 후 직경 팽화율, 비길이, 밀도, 파괴력 및 겉보기탄성계수, 조직감 분석, 색도, 수분용해지수 및 수분흡착지수, 수용성질소지수, 단백질 소화율, DPPH radical 소거활성, 산패도를 측정하였다. 갈색거저리 첨가 함량이 증가할수록 비길이는 증가하였으며 밀도는 감소하였고 팽화율은 다소 증가하였으나 유의적 차이가 없었다. 온도와 수분함량에 따른 변화에서는 사출구 온도가 증가하고 수분함량이 감소할수록 직경팽화율, 비길이는 증가하였으며 밀도는 감소하는 경향을 보였다. 또한, 갈색거저리 첨가 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었으며 사출구 온도가 감소하고 수분함량이 증가할수록 값은 증가하였다. 수분용해 지수는 갈색거저리 첨가 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였으며 사출구 온도와 수분함량이 증가할수록 값이 상승하였다. 수분흡착지수는 갈색거저리 첨가함량이 높을수록 증가하였으며 사출구 온도가 증가할수록 높은 값을 나타내었다. DPPH radical 소거 활성에서는 갈색거저리의 첨가 함량이 높을수록 값이 유의적으로 증가하였고 사출구 온도와 수분함량이 증가할수록 값이 증가하였다. 산패도는 갈색거저리의 첨가 함량이 높을수록 감소하였고 50일 이후에는 갈색거저리 첨가 함량이 높을수록 높은 상승 폭을 나타내었다. 쌀가루에 갈색거저리의 첨가는 쌀 팽화 스낵의 조직감과 영양적인 면을 개선하고 항산화성을 부여하였으며 사출구 온도와 수분함량도 압출성형 쌀 팽화 스낵의 품질에 영향을 미치는 것을 확인하였다.