• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.411-417
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• 2013

리튬 2차전지 음전극 활물질로 사용하기 위해, 실리콘(Si) 나노입자(평균입경 100 nm, 0~50 wt%)와 흑연 분말(평균입경 $15{\mu}m$)을 사용하여 볼밀링법으로 흑연-실리콘 복합체 분말을 제조하고 그 전기화학적 특성을 조사하였다. 실리콘 함량이 증가할수록 흑연은 볼밀링에 의해 입경이 작아지고 무정형 특성을 보이는 반면, 실리콘 입자는 나노결정성의 변화 없이 무정형 흑연 내에 싸여진 형태로 유지되었다. 저속 사이클릭 볼타메트리 특성상 0.2~0.35 V와 0.55~0.6 V에서 각각 흑연과 실리콘의 전형적 산화피크가 검출되었고 가역성도 우수(첫 사이클 제외)한 반면, 고속 거동에서는 사이클 반복에 따른 비가역성이 현저하게 나타났다. 또한 충방전 초기에는 큰 비가역 용량이 나타나지만 사이클 경과에 따라 감소하였으며, 특히 실리콘을 20 wt% 정도 포함하는 복합체가 50 사이클에서 약 485 mAh $g^{-1}$의 포화된 방전용량을 나타내었다. 이것은 실리콘을 싸고 있는 흑연의 무정형 상이 실리콘-리튬의 합금/탈합금에 따른 체적 변화를 안정적으로 완충할 수 있는 모폴로지가 재료의 적정 조성(흑연:실리콘=8:2 w/w)에 의해 형성되었기 때문이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.285-300
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• 2003

기상레이더와 지형정보 시스템을 이용한 홍수사상에 기초하고, 운동역학적이며, 초과강우가 고려된 분포형 강우-유출 유역모형이 개발되었다. 이 유역모형에서 강우로 인한 지표면 유출 및 지표면 흐름과 관련된 각종 변수의 공간적 변동성과 불확실성을 인식하고 설명한다. 개발된 모형은 래스터 지형정보시스템과 공간적ㆍ시간적으로 변하는 강우자료와 호환된다. 몬테칼로 모의와 우도값이 이 모형의 검정을 위하여 이용되었으며, 검정 모형으로부터 반응되는 시스템의 가능범위가 허용되었다. 레이더-강우 추정에 대한 보정으로 강우계가 이용되고, 복잡한 토지이용 상태인 미국 덴버시 도시배수홍수조절 구역내에 있는 두 개 유역들(Ralston Creek와 Goldsmith Gulch 유역)의 제한된 기왕 홍수사상에 이 모형이 적용되었다. 제한된 수의 몬테칼로 모의들과 고려된 홍수사상들을 근거로 관측수문곡선과 계산수문곡선을 비교하여, Nash와 Sutcliffe 효율점수의 범위를 얻게 되었으며, 그 범위는 Ralston Creek과 Goldsmith Gulch 유역에 대한 검정모형들로부터 각각 -0.19∼0.95와 -0.75∼0.81이다. 또 한, Ralston Creek과 Goldsmith Gulch 유역의 Nash와 Sutcliffe 효율점수는 유출용적에 대해 각각 0.88과 0.1, 첨두유량에 대해 0.14와 0.71, 첨두유량 도달시간에 대해 0.99와 0.95로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권2호
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• pp.115-126
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• 2015

최근 기후 변화에 따른 게릴라성 호우에 의한 전 세계 도심 속 산지 지역에서 토석류의 발생 빈도수가 증가하고 있으며, 이 결과 더 많은 인명피해와 주요 시설물 파괴 등의 피해가 사회적 큰 문제로 대두되고 있다. 현재까지는 도심지역 재해 관리 및 피난 계획 수립 시, 토석류 범람은 별도로 취급되어 피난 권고 시스템이 구축되고 있으나 피난계획 수립 시, 재해 발생 가능성을 고려한 여러 재해를 기반으로 통합적인 대책 수립이 필요하며 향후, 현재보다 더 큰 강우가 발생할 가능성이 굉장히 크며 이에 대한 대책 수립의 중요성 또한 강조되고 있다. 본 연구에서는 실제 지역에서의 토석류의 유동형태를 파악하고, 외력조건으로 DAD 분석을 통해 가능최대 강우량과 유출량을 산정하며 주거지 지역에서의 토석류 영향범위 파악을 목적으로 한다. 실제 지역에서의 토석류 특성을 분석하기 위해 토석류 흐름 패턴, 퇴적 깊이, 도달속도, 발생된 토사량 및 토석류 이동거리를 평가했다. DAD 해석 결과, 피크 시간 강우량은 국지성 호우에 의해 약 135mm, 24시간 누적 최대강우량은 태풍에 의한 호우로 약 544mm로 조사 되었다. 또한 토석류에 의한 영향범위를 파악 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권5호
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• pp.505-517
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• 2013

본 연구에서는 기후변화에 따른 금강유역의 미래 유출량을 산정해 댐별 용수공급 변화량을 산정하였다. GCM은 최근 국립기상연구소가 도입한 영국기후변화 예측모델인 HadGEM2-AO를 사용하였고 새로운 온실가스 시나리오인 RCP시나리오를 금강유역내 기상관측소로 추출하였다. ArcSWAT모형을 이용해 1988년부터 2011년까지의 과거 유출모의를 수행하였으며 금강권역 내 대표 지점인 용담댐 및 대청댐 지점의 유입량과 최종 방류부의 유출량 분석값을 비교한 결과 모의치와 실측치가 각각 92.25%, 95.40%로 일치하는 것으로 나타나 모형의 적용성을 확인하였다. 또한 새로운 온실가스 시나리오하에서의 미래 유출량을 분석한 결과 RCP4.5 시나리오 하에서 평균 47.76%, RCP8.5 시나리오 하에서 평균 36.52%가량 유출증가가 일어날 것으로 예측되었으며 특히 가을철과 겨울철에 증가율이 높았다. 유출변화에 따른 용수공급 변화를 전망하기 위하여 KModSim으로 물수지 모형을 구축하여 추가 취수량 변화를 분석하였다. 이수안전도 95%유지조건 하에서 취수가능량을 분석한 결과, RCP4.5 시나리오 하에서 용담댐과 대청댐 각각 $9.41m^3/s$, $24.82m^3/s$가 더 취수가능하며 RCP8.5 시나리오 하에서는 $6.48m^3/s$, $21.08m^3/s$가 더 취수 가능한 것으로 전망되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.569-577
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• 2019

지구 온난화에 의한 이상강우, 도시개발 및 인구유입에 따른 저지대 개발로 인한 우수유출량의 증대로 도시침수가 빈번히 발생하고 있다. 도시에서 이상강우에 적극적으로 대비하기 위해서는 GWI (Green Water Infra) 효과 확인과 기존 설치된 우수저류조를 효과적으로 활용하고 국지적 침수를 방지하는 우수배수 방법이 필요하다. 본 연구에서는 EPA (United States Environmental Protection Agency)에서 제공하는 SWMM (Storm Water Management Model)의 동적파해석(Dynamic Wave Analysis)을 이용하여 이상강우에서 도시침수 방지방법으로서 월류형 우수배수방법을 적용 및 분석하였다. 그 결과 태풍 콩레이로 발생한 강우에서 월류형 우수저류조 설치가 최대홍수유출을 61 %, 총 홍수량을 56 % 감소시키는 것으로 분석되었으며, 태풍 솔릭의 강우에서는 월류형 우수저류조 및 자연-압송식 배수방법이 최대 홍수유출 20 % 감소 및 총 홍수량 67 % 감소하는 것으로 분석되었다. 따라서, 이상강우에 대한 대책으로 기존 우수저류조의 개량 및 추가 시설물 설치를 통해 제한된 조건에서 경제적인 우수배수가 가능한 것으로 판단된다.

• Elastomers and Composites
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• 제39권3호
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• pp.179-185
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• 2004

이소프렌 고무(IR)와 천연고무(NR)가 중량비로 25/75로 혼합된 베이스 고무수지에 카본블랙(CB) 및 가교조제가 섞인 고무복합계의 가황반응 도중의 전기적 성질 변화를 in-situ로 측정하였다. 130, 140, 150, 및 $160^{\circ}C$로 정해진 각각의 가황 반응 온도에서 반응시작 전과 반응도 중의 각각 정해진 시간에서 1Hz에서 10kHz까지의 인가주파수 변화에 따른 체적고유저항 값(P)의 변화를 측정하였다. 가황 반응이 시작되기 전의 초기 P값은 낮은 인가주파수에서는 약 $9.0{\times}10^7\;{\Omega}-cm$의 높은 값으로부터 인가주파수가 높아짐에 따라 급격히 떨어지는 현상을 보이다가 점점 안정화되어 약 $1.0{\times}10^7\;{\Omega}-cm$으로 감쇠되어가는 이중 안정화 패턴의 형태를 보였다. 그러나 초기 P 값의 반응온도에 따른 변화는 온도가 낮아짐에 따라 반응 전보다 반응 후에 1/3 이하로 현저히 낮아지는 현상이 관찰되었고 이와 함께 안정화에 걸리는 주파수 의존도 역시 상대적으로 적어지는 것이 관찰되었다. 관찰된 현상과 해석으로부터 전기적 특성 안정화에 따르는 주파수 의존성은 도체인 전극과 샘플의 계면에서 일어나는 전하의 충-방전 현상과 가황에 따른 샘플 내의 구조변화와 CB의 재배열 등에 의한 전기전도성의 변화로 해석되었다.

• 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.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.57-66
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• 2019

국내 중소하천에 설치된 콘트리트 보에서 발생하는 많은 문제 중에서 상류로부터 유입되는 유사가 보 직상류에 퇴적되는 문제가 심각하다. 이로 인해 하류에 유사공급이 원활치 못하게 되며, 퇴적된 유사가 오염물과 흡착될 경우, 하상 오염뿐만 아니라 하천 생태계에 치명적인 피해를 유발할 수 있다. 보 직상류의 유사 퇴적문제를 해결하는 방안 중 하상에 배사관을 매설하여 퇴적되는 유사를 하류로 배출하고 있다. 그러나 배사관에 적정크기 이상의 사석 등이 유입될 경우, 배사효율은 현격하게 낮아지므로, 이에 대한 가이드라인 내지는 한계조건 제시가 필요하다. 본 연구에서는 상하류 수위차, 사석의 직경 등을 주요변수로 선정한 후, 3차원 수치모의 결과를 활용하여 사석 배제 능력에 대한 한계 조건을 도출하였다. 상류흐름은 정류된 상태로 가정하였고, 배사관을 포함하여 상 하류간 검사체적에서 에너지 개념을 적용하여 분석을 수행하였다. 그 결과 수위차와 사석지름의 비로 나타낸 무차원 변수가 약 1.2인 경우, 배사관 내 사석의 배출유뮤를 명확히 결정할 수 있었다. 본 연구결과는 향후 점성이 높은 유사나 흡착성 유사 등의 특성을 고려한다면 배사관이 있는 고정보의 운영관리방안에 활용될 수 있을 것이라 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.493-499
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• 2022

하수처리장의 방류수 수질기준이 강화되고 있으며, 이에 따라 하수처리장 시설도 고도화되고 있다. 또한 하수처리장의 방류수질은 높은 수준으로 유지되어야 하며, 이에 따라 효율적인 하수처리장 운영이 매우 중요한 이슈로 대두되고 있다. 본 연구에서는 하수처리장의 Blower Control Loigc 개발을 위해, 하수도 시설기준의 기본 송풍량 산정 방식을 기반으로 유입수질에 따른 필요 산소량 및 송풍량을 산정하였다. 본 연구를 통해 A 하수처리장의 실제 4월 수질 데이터를 적용하여 송풍량을 산정한 결과, 평균적으로 약 12 %의 송풍량이 절감이 될 수 있다는 것을 확인하였다. 본 연구에서 산정한 결과에 따라 Blower Control Logic을 개발하여 실제 하수처리장에 적용하게 된다면, 유입수질을 기반으로 송풍량 제어가 가능함에 따라 운전자의 경험에 의존하고 있는 기존의 하수처리 운영방식에서 벗어나 하수처리장 자율제어가 가능할 것으로 판단된다. 또한, 송풍량 및 전력비 절감이 이루어진 효율적인 하수처리장 운영을 기대 할 수 있으며, 이를 통해 불필요한 에너지 및 탄소 절감에 기여할 수 있을 것이라고 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.327-333
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• 2022

본 연구에서는 고용량 음극 소재로 활용되는 실리콘의 부피팽창을 개선하기 위해 Si/CNT/C 음극 복합소재를 제조하였다. Si/CNT는 표면 개질에 의한 양전하 실리콘과 음전하 CNT의 정전기적 인력에 의해서 제조되었고, 수열합성에 의해서 구형의 Si/CNT/C 복합소재를 합성하였다. 전극 제조는 poly(vinylidene fluoride) (PVDF), polyacrylic acid (PAA) 및 styrene butadiene rubber (SBR) 바인더를 사용하였고, 1.0 M LiPF₆ (EC:DMC:EMC = 1:1:1 vol%) 전해액 및 fluoroethylene carbonate (FEC)가 첨가된 전해액을 사용하여 전지를 제조하였다. Si/CNT/C 음극 복합소재는 SEM, EDS, XRD 및 TGA를 사용하여 물리적 특성을 분석하였으며, 사이클, 율속, dQ/dV 및 임피던스 테스트를 통해 리튬이온 배터리의 성능을 조사하였다. 활물질로 Si/CNT/C 복합소재, 바인더로 PAA/SBR, 전해액으로 FEC 10 wt%가 첨가된 EC:DMC:EMC 용매를 사용했을 경우, 50 사이클 후 914 mAh/g의 높은 가역 용량과 83%의 용량 유지율 및 2 C/0.1 C에서 70%의 속도 특성을 보여주었다.