• 대한환경공학회지
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• 제37권4호
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• pp.204-209
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• 2015

2014년을 기준으로 도금폐수에 함유한 중금속중 니켈은 5 mg/L에서 3 mg/L로 방류수 기준이 강화되었다. 그러나 현재 적용되고 있는 도금폐수 중의 니켈 처리방법으로는 방류수 기준치 이하로 처리하기 어려워 대부분의 처리 업체에서 다른 폐수와 혼합하여 단순한 희석에 의해 농도를 낮추고 있는 실정이다. 이는 환경에 지대한 영향을 미칠 수 있으며 이에 따라 본 연구에서는 희생전극을 사용한 전기분해 방법을 적용하여 실질적이며 효율적인 니켈의 처리방법을 제시하였다. 실험은 인공폐수 및 실폐수로 수행하였으며 인공폐수 실험에서는 전기분해과정에서 니켈 제거 효율에 영향을 줄 수 있는 전류밀도와 pH를 변화시키며 최적의 효율을 나타내는 조건을 도출하였다. 실험결과 니켈 제거 효율은 94%를 상회하며 잔류니켈농도는 방류수 기준치 이하로 낮추고 철 슬러지 처리로 인한 경제성까지 고려한 조건으로 전류밀도 $1{\sim}2mA/cm^2$와 pH 9가 도출되었다. 이 처리 조건을 실폐수에 적용시켰을 때 니켈 제거 효율은 60~70%로 인공폐수 실험결과보다 제거효율이 낮게 조사되었다. 이는 실폐수에는 다른 중금속 및 음이온이 다량 함유되어 있어 처리 효율에 영향을 미친 것으로 판단된다. 실폐수의 경우 pH 9에서 전류밀도 $6{\sim}7mA/cm^2$ 조건으로 5분 동안 전기분해 처리를 하였을 때 니켈 제거효율 88% 이상, 처리수의 잔류 니켈 농도 3.0 mg/L 이하로 방류수 기준을 만족시킬 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.451-462
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• 2005

향후 우리나라의 화성 탐사선 개발을 대비하여 B-평면 조준법(B-plane targeting method)을 이용한 최적 궤적 보정 기동(Optimal Trajectory Correction Maneuver, TCM)의 설계에 대한 연구를 수행하였다. 궤적 보정 기동을 설계하기 위하여 요구되는 화성 탐사 임무의 각 단계별 비행 궤적 및 궤도 정보 역시 이 연구를 통해 개발된 알고리즘을 이용하여 산출 할 수 있으며, 관련 정보는 임무 설계시 필요로 하는 최소의 섭동력들을 고려한 상황에서 산출되었다. 항행 단계에서의 탐사선은 다양한 섭동력에 의한 영향 또는 순간 기동의 오차로 기인된 비행 궤적의 오차로 인하여 목표한 위치에 도달하지 못할 수 있다. 따라서 탐사선의 적절한 비행 궤적을 유지하고 목표하고자 한 지점에 정확하게 도달시키기 위하여 도착 행성의 위치에 대하여 설정된 B-평면 좌표계를 이용하여 탐사선의 방향을 조준하여 줄 필요가 있다. NPSOL 소프트웨어를 사용하여 관련 최적해를 도출하였으며 임무동안 수행되는 기동의 총 크기를 최소화 시키도록 목적함수를 설정하였다. 수행되는 기동의 횟수는 설계자가 임의로 설정($1\~5$회)할 수 있도록 하였으며 그 시기 역시 조정 변수로 설정 할 수 있다. 마지막으로 화성 도착시 설정된 B-평면 좌표의 위치가 최종 구속조건으로 적용되어 최적화 문제를 완성하게 된다. 이 연구를 통하여 지구 출발에서부터 화성 도착, 그리고 임무 수행을 위한 포획궤도에 이르기까지 전반적인 임무 설계 및 해석이 가능하게 되었으며, 항행 단계에서 이루어지는 궤적 보정 기동의 최적 시기 및 크기 또한 분석이 가능하게 되었다. 이 연구를 통하여 개발된 알고리즘을 이용하여 향후 우리나라의 화성 탐사 임무의 설계, 분석이 가능하다.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.575-580
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• 2020

본 연구에서는 열 안정성 염 제거장치가 추가된 아민 재생 공정을 모사하고, 폐수 량, 열 안정성 염 제거 량, MDEA(methyl diethanolamine) 손실량을 고려한 최적 운전조건 도출 전략을 제시하였다. 산성 가스를 흡수 및 탈거하는 아민 재생공정에서 열 안정성 염은 공정 장비 및 아민 용액의 흡수 효율을 저해한다. 열 안정성 염 제거 방법 중 하나인 이온교환수지법은 NaOH와 같은 강 염기성 용액을 사용하여 중화반응을 통해 염을 제거시키는 방법이다. 공정 모델링 과정에서 산성 가스의 탈거 과정은 Radfrac 모델을 사용했고, 반응의 평형상수는 Gibbs 자유에너지를 사용하여 계산하였다. 탈거된 아민 용액의 일부는 열 안정성 염 제거 장치로 들어가게 되고, 제거 장치는 중화반응을 이용한 Rstoic 모델을 사용하였다. 실제 운전데이터와 시뮬레이션 결과를 비교하여 검증하였고, 제거 장치로 들어가는 질량 유량을 조절하여 사례연구를 하고 최적 운전 조건을 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.141-141
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• 2013

We have generated the needle-typed nonthermal plasma jet by using an Ar gas flow at atmospheric pressure. Diagnostics of electron temperature anddensity is critical factors in optimization of the atmospheric plasma jet source in accordance with the gas flow rate. We have investigated the electron temperature and density of plasma jet by selecting the four metastable Ar emission lines based on the atmospheric collisional radiative model and radial profile characteristics of current density, respectively. The averaged electron temperature and electron density for this plasma jet are found to be ~1.6 eV and ~$3.2{\times}10^{12}cm^{-3}$, respectively, in this experiment. The densities of OH radical species inside the various bio-solutions are found to be higher by about 4~9 times than those on the surface when the argon bioplasma jet has been bombarded onto the bio-solution surface. The densities of the OH radicalspecies inside the DI water, DMEM, and PBS are measured to be about $4.3{\times}10^{16}cm^{-3}$, $2.2{\times}10^{16}cm^{-3}$, and $2.1{\times}10^{16}cm^{-3}$, respectively, at 2 mm downstream from the surface under optimized Ar gas flow 250 sccm.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권5호
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• pp.23-30
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• 2000

지수함수형태의 전달함수를 갖는 전계흡수 광변조기(electroabsorption modulator： EAM)의 비선형성 보상을 위해 로그함수형태의 전달함수를 갖는 반도체 광증폭기(semiconductor optical amplifier : SOA)를 이용한다. 우선 SOA의 전달함수는 EAM의 전달함수와 역함수 관계를 갖기 때문에 EAM의 상호변조왜곡 (intermodulation distortion： IMD)을 보상한다. 더불어 SOA가 제공하는 이득에 의해 변조신호는 증폭되어진다. 이 두 가지에 의해 EAM의 SFDR(spurious free dynamic range)은 증가한다. 이때 SOA는 EAM 뒷단에 직렬로 연결되어 이득포화영역에서 동작되어진다. EAM의 IMD 보상을 향상시키기 위해서는 SOA의 이득을 증가시켜 이득포화영역 기울기를 증가시켜야 한다. 하지만 SOA의 이득 증가에 따라 ASE 잡음도 증가하여 시스템의 잡음레벨을 높여 EAM의 SFDR은 감소한다. 즉 SOA의 이득포화영역 기울기와 ASE 잡음은 이득에 대해 trade-off를 가지게 되고 모의실험 결과 이득이 약 8㏈일 때 최적화 된다. 이 지점에서 EAM의 SFDR 향상은 약 9㏈였다. SOA를 사용한 EAM 선형성 향상 방법은 구성이 간편하고 3개의 소자를 집적할 경우 낮은 삽입손실, 낮은 편광의존성, 낮은 처핑 등 효율적인 아날로그 광변조기로 이용될 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제15권4호
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• pp.584-589
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• 2005

담체인 황토볼와 Chromobacterium WS 2-14을 이용하여 F-STEP공정(혐기${\rightarrow}$ 호기${\rightarrow}$ 무산소)에서 실제폐수에 존재하는 인산을 효율적으로 제거하기 위해 최적 황토볼 크기 및 소성 온도, 폐수의 초기 pH,폐수의 초기 인산염 농도, 운전온도, 그리고 통기를 검토했다. 최적 조건은 다음과 같다. 황토볼 크기 및 소성 온도, $2\~4mm,\;960^{\circ}C$; 실페수의 초기pH, 6.0; 실페수의 초기 인산 농도, 5.0mg/1. 운전온도, $30^{\circ}C$; 그리고 통기, 5.0L/min등이 얻어졌다. 그리고 최적 운전조건을 이용해서 pilot test을 65일 동안 진행했다. 인산 평균 제거율은 $92.0\%$였고. 또한 최종 유출수에서 COD와 BOD의 평균 제거율은 각각 77.1와 $74.2\%$였으며, SS의 경우는 평균 제거율이, $86.4\%$였다. 이상의 결과로부터 황토볼을 담체로 이용한 Biofilter System은 실제폐수에 존재하는 인산 제거 가능성을 암시했다.

• 한국식품과학회지
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• 제41권1호
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• pp.37-41
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• 2009

포도가공 시 발생되는 부산물인 포도씨로부터 유용성분인 vitamin E 및 tocotrienol을 초임계 유체추출방법으로 최적화 하였다. 추출 온도(30-$50^{\circ}C$, $X_1$), 추출압력(17-25MPa, $X_2$) 및 추출시간(1-5 hr, $X_3$)을 변수로 반응표면 분석법으로 vitamin E 및 tocotrienol 함량을 측정하였다. 초임계 이산화탄소상에서 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 추출온도, 압력 및 시간이 증가함에 따라 증가하였다 (plt;0.001). 각각의 추출조건 가운데 $40^{\circ}C$, 20 MPa 및 5 hr에서 vitamin E는 8.65 mg/100 g 그리고 tocotrienol은 7.88 mg/100 g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 반응표면분석에 의한 최적추출조건은 $40^{\circ}C$, 20.7MPa 및 3.8 hr으로 나타났으며, 이 때의 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 각각 8.20 mg/100 g 및 7.42 mg/100 g으로 나타났다. Vitamin E 및 tocotrienol 함량에 대한 실측값은 통계적 예측값의 각각 99.27-106.10% 및 96.09-106.60%로 나타나 추출조건의 유효성이 인정되었다. 또한 유기용매 추출시 vitamin E 및 tocotrienol 함량은 각각 8.18 mg/100 g 및 7.24 mg/100 g이었다. 따라서 용매추출법과 초임계 이산화탄소 추출법을 비교했을 때 초임계 이산화탄소 추출법을 이용하는 것이 더 효과적으로 vitamin E 및 tocotrienol을 추출할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.457-469
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• 2009

Pb, Zn, Cu등으로 오염된 사격장 토양을 대상으로 하여 황산화균인 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 미생물학적 중금속 용출 기술의 적용 가능성을 파악하고 에너지원인 황의 농도, 미생물 접종량, 반응 온도 등의 조건이 중금속 용출 효율에 미치는 영향을 규명하였다. 황의 투입량 및 미생물의 초기 접종량이 높을수록 중금속 용출 효율이 다소 높게 나타났으나, 황 및 미생물을 접종하지 않은 경우에는 중금속 용출량이 뚜렷하게 감소하였다. 또한 $26^{\circ}C$ 조건에서의 중금속 용출량에 비하여 $4^{\circ}C$ 조건에서의 용출량은 매우 낮았다. 오염 농도가 가장 높은 Pb의 경우 다른 중금속에 비하여 월등히 높은 용출량을 나타내었으나 그 효율은 가장 낮았으며 이는 용출되어 나온 Pb가 $PbSO_{4(s)}$로써 침전 또는 콜로이드 입자를 형성하였기 때문으로 판단된다. 연속추출법을 적용하여 반응 전과 후의 중금속 존재 형태의 변화를 파악한 결과, Zn, Cu, Cr의 경우 용출이 용이한 형태의 비율이 증가함으로써 추가적인 조치가 필요하였다. 중금속으로 오염된 사격장 토양 등의 현장 복원에 미생물학적 용출 기법이 유용하게 적용될 수 있으며 이 때 에너지원의 농도, 미생물의 접종량, 반응 온도 등의 인자가 용출 효율에 매우 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권5호
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• pp.59-66
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• 2006

환경물질에 함유된 극 저준위 알파, 베타핵종의 측정에 효과적인 것으로 알려진 극 저준위 액체섬광계추기(ultra low-level liquid scintillation counter, ULL-LSC)를 이용하여 지하수 중 라돈($^{222}Rn$의 최적 측정방법에 대한 연구를 수행 하였다. 액체섬광계수기의 장점임과 동시에 중요한 실험조건인 파형분석(pulse shape analysis, PSA) 준위의 최적화를 위하여 $^{241}Am$과 $^{90}Sr/^{90}Y$의 두 표준선원을 이용하는 방법과 $^{226}Ra$ 하나의 표준선원과 측정효율 및 백그라운드를 이용하는 방법을 비교 검토하였다. 또한, 섬광 생성을 방해(chemical quenching)하거나 생성된 광자의 광전증배관(photo multiplier tubes, PMT) 도달을 방해(color quenching)하여 결과적으로 측정효율을 저하시키고 최적 PSA 준위와 백그라운드를 변화 시킬 수 있는 지하수 중 불순물의 영향을 조사하였다. 두 종류 혹은 한 종류의 표준방사선 선원을 사용하여 PSA 준위를 조사한 결과 90에서 110이 최적 이었으며 이 범위에서의 측정효율 차이는 5% 미만이었다. 측정효율에 대한 일반 불순물의 영향은 불순물의 농도차이에 따라서 약 10% 정도의 차이가 발생하였다. 소광시 약(quenching agent)으로 클로로포름(chloroform)의 양을 변화시키면서 조사한 결과 측정효율에 대한 영향이 매우 컸으며 클로로포름의 농도가 2%일 때 측정효율은 약 20%가 낮아졌다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.118-118
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• 2012

수자원의 효율적 이용 및 관리는 심화되고 있는 기후변화에 선제적으로 대응하고 발생가능한 물위기에 대비하기 위한 필수조건이다. 그 중 가장 핵심이 되는 요소는 댐에 저수된 물을 효과적으로 이용하는 것, 즉 댐 건설목적에 따라 시간 및 공간별로 적절하게 할당시키는 것이라고 할 수 있다(Kim, 1998). 그러나 단일 댐의 운영과는 달리 수계내 댐군의 연계 운영은 매우 복잡하고 어려운 문제이다. 연계된 댐들간 저수 상황을 고려하여 유역내 시 공간적인 용수 수요의 지속적인 충족을 위하여 유입량 예측의 정확성을 높이도록 하고, 상류 댐에 최대한 저류하도록 하며, 여수로 방류 같은 불필요한 방류를 최소화 하고, 서로 상충되는 목표를 갖고 있지만, 홍수용량 및 발전수위를 최대로 확보하도록 하여야 한다. 이처럼 댐 운영을 위한 실제 상황은 단일 목적에 의한 최적화와는 달리 여러 상충되는 목적 및 구성 요소들간의 타협, 조정을 필요로 한다. 댐군의 연계운영 문제는 1960년대 초부터 현재까지 활발히 연구가 진행되어 온 분야 중 하나이나 문제의 복잡성과 어려움으로 인해 아직까지도 최선의 방안을 제시하기 어려운 문제이다(ReVelle, 2000). 이를 위한 방법은 시뮬레이션 모형 활용기법과 최적화 모형 활용기법으로 대별할 수 있으며 각 방법의 서로 다른 구조적 특성과 장단점으로 인하여 이원화된 체계로 사용되는 것이 현재의 국내 실정이다. 대부분의 실무에서는 이해도도 쉽고, 비교적 결과를 빨리 도출할 수 있는 시뮬레이션 기반의 모형을 활용하며 대표적으로 HEC-5, K-ModSim, HEC-ResSim 등이 활용되어왔다. 반면, 학계에서는 DP, MIP, SLP, SDP 등 최적화기법을 댐운영에 활용 할 것을 제안하고 있지만, 활용에 대한 거부감이 남아있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 시뮬레이션과 최적화기법의 원론적 비교를 통해 각 방법의 장단점과 한계점을 분석하고, 왜 이원화된 사용체계로 되었는지에 대한 고찰과 이에 대한 해결책으로 시뮬레이션모형의 장점과 최적화기법의 장점을 결합한 모형을 제안한다. 국내에는 Kim and Park(1998)이 시뮬레이션 기반의 최적화 모형 CoMOM(Coordinated Multi-Reservoir Operating Model)을 개발하였으며, 이후 21C프론티어 연구사업(2001-2011)에서 모형의 보완수정 검증을 통해 실무 활용도를 높여 왔다. 본 연구를 통하여 거부감의 원천을 추적해 보고, 타당한 이유가 있는지 대한 것을 심층 분석해보고, CoMOM모형과 시뮬레이션 모형, 다른 최적화 기법들과의 원론적 비교를 통해 각 방법들의 효율적인 활용방안과 최적화모형의 구체적인 활용방안을 제시하고자 한다.