• Membrane and Water Treatment
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• 제7권1호
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• pp.55-70
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• 2016

Microfiltration/ultrafiltration (MF/UF) Adsorptive polyamide-6 (PA-6) membranes were prepared using wet phase inversion process. The prepared PA-6 membranes are characterized by scanning electron microscopy (SEM), porosity and swelling degree. In this study, the membranes performance has examined by adsorptive removal of copper ions from aqueous solutions in a batch adsorption mode. The $PA-6/H_2O$ membranes display sponge like and highly porous structures, with porosities of 41-73%. Under the conditions examined, the adsorption experiments have showed that the $PA-6/H_2O$ membranes had a good adsorption capacity (up to 120-280 mg/g at the initial copper ion concentration ($C_0$) = 680 mg/L, pH7), fast adsorption rates and short adsorption equilibrium times (less than 1.5-2 hrs) for copper ions. The fast adsorption in this study may be attributed to the high porosities and large pore sizes of the $PA-6/H_2O$ membranes, which have facilitated the transport of copper ions to the adsorption. The results obtained from the study illustrated that the copper ions which have adsorbed on the polyamide membranes can be effectively desorbed in an Ethylene dinitrilotetra acetic acid Di sodium salt ($Na_2$ EDTA) solution from initial concentration (up to 92% desorption efficiency) and the PA-6 membranes can be reused almost without loss of the adsorption capacity for copper ions. The results obtained from the study suggested that the $PA-6/H_2O$ membranes can be effectively applied for the adsorptive removal of copper ions from aqueous solutions.

• 폴리머
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• 제37권6호
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• pp.717-721
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• 2013

실크 피브로인과 poly(vinyl alcohol)(PVA)는 뛰어난 생체적합성과 수용성을 가져 생체의학 분야에서 주목하는 재료이다. 본 연구에서는 실크 피브로인과 PVA를 초음파와 동결/융해 방법으로 드레싱제로서 사용 가능한 하이드로젤을 제조하고자 하였다. 실크와 PVA를 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100 비율로 혼합하였다. 제작한 하이드로젤을 FE-SEM, TGA, FTIR, 압축 강도 측정 등을 통해 물성을 분석하였다. 실크/PVA 하이드로젤은 PVA 함량이 증가할수록 공극 크기와 팽윤도는 감소하였으며, 젤의 강도는 증가하였다. PVA를 첨가함으로써 실크의 기계적 물성이 향상되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제조된 실크/PVA 하이드로젤은 드레싱제로서 사용 가능성을 제시하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제7권2호
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• pp.183-200
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• 2014

The expansivity of clayey soils is a complicated phenomenon which may affect the stability of geotechnical structures and geo-environmental projects. In all common factors for the monitoring of soil expansion, less attention is given to anion type of pore space solutions. Therefore, this paper is concerned with the impact of various concentrations of different inorganic salts including NaCl, $Na_2SO_4$, and $Na_2CO_3$ on the macro and microstructure behavior of the expandable smectite clay. Comparison of the responses of the smectite/NaCl and smectite/$Na_2SO_4$ mixtures indicates that the effect of anion valance on the soil engineering properties is not very pronounced, regardless of the electrolyte concentration. However, at presence of carbonate as potential determining ions (PDIs) the swelling power increases up to 1.5 times compared to sulfate or chloride ions. The samples with $Na_2CO_3$ are also more deformable and show lower osmotic compressibility than the other mixtures. This demonstrates that the barrier performance of smectite greatly decreases in case of anions with the non-specific adsorption (e.g., $Cl^-$ and $SO{_4}^{2-}$) as the salinity of solution increases. Based on the results of the X-ray diffraction and sedimentation tests, the high soil volumetric changes upon exposure to carbonate is attributed to an increase in the repulsive forces between smectite basic unit layers due to the PDI effect of $CO{_3}^{2-}$ and increasing the pH level which enhance the buffering capacity of smectite. The study concluded that the nature of anion through its influence on the re-arrangement of soil microstructure and osmotic phenomena governs the hydro-mechanical parameters of expansive clays. It seems not coinciding with the double layer theory of the Gouy-Chapman double layer model.

• Journal of Ginseng Research
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• 제46권6호
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• pp.771-779
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• 2022

Background: As a kind of common complication of the surgery of perianal diseases, perianal ulcer is known as a nuisance. This study aims to develop a kind of 20(S)-ginsenoside Rg3 (Rg3)-loaded hydrogel to treat perianal ulcers in a rat model. Methods: The copolymers PLGA₁₆₀₀-PEG₁₀₀₀-PLGA₁₆₀₀ were synthesized by ring-opening polymerization process and Rg3-loaded hydrogel was then developed. The perianal ulcer rat model was established to analyze the treatment efficacy of Rg3-loaded hydrogel for ulceration healing for 15 days. The animals were divided into control group, hydrogel group, free Rg3 group, Rg3-loaded hydrogel group, and Lidocaine Gel® group. The residual wound area rate was calculated and the blood concentrations of interleukin-1 (IL-1), interleukin-6 (IL-6), and vascular endothelial growth factor (VEGF) were recorded. Hematoxylin and eosin (H&E) staining, Masson's Trichrome (MT) staining, and tumor necrosis factor α (TNF-α), Ki-67, CD31, ERK1/2, and NF-κB immunohistochemical staining were performed. Results: The biodegradable and biocompatible hydrogel carries a homogenous interactive porous structure with 10 ㎛ pore size and five weeks in vivo degradation time. The loaded Rg3 can be released sustainably. The in vitro cytotoxicity study showed that the hydrogel had no effect on survival rate of murine skin fibroblasts L929. The Rg3-loaded hydrogel can facilitate perianal ulcer healing by inhibiting local and systematic inflammatory responses, swelling the proliferation of nuclear cells, collagen deposition, and vascularization, and activating ERK signal pathway. Conclusion: The Rg3-loaded hydrogel shows the best treatment efficacy of perianal ulcer and may be a candidate for perianal ulcer treatment.

• 한국토양비료학회지
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• 제16권1호
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• pp.7-13
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• 1983

미(美) New Mexico주(州)에 많이 분포(分布)하는 Sheppard사토(砂土), Doak사양토(砂壌土), Lea사질식양토(砂質埴壌土) 및 Glendale식토(埴土)를 대상(対象)으로 관개수질(潅漑水質)에 따른 토양(土壌)의 투수성(透水性) 변화(変化)를 구명(究明)하기 위(為)하여 T.D.N. $1,250{\sim}15,000mg/{\ell}$인 염류수(塩類水)와 증류수(蒸溜水)를 관수(潅水)하여 실내(室內)에서 수리전도도(水理伝導度)를 측정(測定)하였다. 염류수(塩類水)가 유일(唯一)한 관개수원(潅漑水源)일 때의 수리전도도(水理伝導度)는 염농도변화(塩濃度変化)에 의한(依) 영향(影響)을 별(別)로 받지 않았으나 토양특성별(土壌特性別)로는 Sheppard사토(砂土)가 Glendale 식토(埴土)보다 투수성(透水性)이 매우 높았다. 염류수(塩類水)로 기(旣) 관개(潅漑)된 토양(土壌)에 양질(良質)의 관개수(潅漑水) 즉(卽) 증류수(蒸溜水) 처리(処理)는 수리전도도(水理伝導度)를 현저(顯著)게 감소(減少)시켰는데 이것은 사질(砂質)~양질계(壌質系) 토양(土壌)의 경우(境遇) 점토(粘土)의 분산(分散) 또는 장(長) 단거리(短距離) 이동(移動)에 의(依)한 Conducting pore의 봉쇄(封鎖)이며 식질계(埴質系) 토양(土壌)은 점토(粘土)의 팽창(膨脹)이 주(主)된 원인(原因)이었던 것으로 판단(判断)된다. 따라서 주(主) 관개수원(潅漑水源)이 염류수(塩類水)이고 자연강우(自然降雨)가 수반(隨伴)되어도 사질계(砂質系) 토양(土壌)에서는 문제점(問題点)이 없겠으나 식질계(埴質系) 토양(土壌)은 투수성(透水性) 감소(減少)에 의(依)한 염해유발(塩害誘発)의 가능성(可能性)을 내포(內包)하고 있으므로 관개시(潅漑時) 고려(考慮)되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.221-242
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• 2021

기존의 한국형 기준 처분시스템의 처분 효율을 높인 향상된 한국형 기준 처분시스템(Improved Korean Reference Disposal System, KRS⁺)의 열-수리-역학적 복합거동 성능평가를 위해 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용한 수치모델링 연구가 수행되었다. 사용후핵연료 처분 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도가 상승하고, 방사성 붕괴열이 빠르게 감소함에 따라 온도가 감소하여 최대 온도가 설계기준 온도인 100℃를 넘지 않는 것으로 나타났다. 완충재의 초기 포화도는 온도 상승으로 인한 공극수의 증발로 인해 감소하였다가 주변 암반으로부터 지하수가 유입되어 처분 약 250년 후 포화 상태에 이르렀다. 암반에서는 완충재와 암반의 흡입력의 차이로 인해 암반에서 완충재로 지하수가 유입되어 처분 직후 포화도가 감소하다가 이후 원계 암반으로부터 지하수가 유입되어 포화 상태에 도달했다. 처분시스템 내 열응력과 팽윤압 발생에 의한 주변 암반의 파괴 가능성을 평가하고자 모어-쿨롱 파괴기준식과 스폴링 강도를 사용하였다. KRS⁺ 처분시스템의 처분공의 간격을 감소시키면서 처분시스템의 열적 거동 변화를 확인하였는데, 처분공 간격이 5.5 m 이하에서는 완충재의 설계 기준 온도를 초과하게 된다. 다만, 벤토나이트 완충재 부피의 56.1%의 온도는 90℃ 이하로 유지되었다. 본 연구에서 사용한 수치해석 기법은 향후 응력 모델, 지온 경사 및 입력 물성을 변화시킨 다양한 조건에서의 처분시스템의 THM 복합거동 성능평가에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.219-229
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• 2022

벤토나이트는 고준위방사성폐기물 심층처분 시스템 내 완충재 후보물질로서 고려되고 있다. 본 연구에서는 시멘트-벤토나이트의 상호작용 연구에 관한 문헌을 검토하여, 시멘트-벤토나이트 상호작용이 벤토나이트 변질 및 장기 안정성에 미치는 영향을 살펴보았다. 시멘트 물질과 지하수 상호작용에 의해 생성되는 강염기성 유체에 의한 벤토나이트의 주요 변질작용은 양이온 교환, 몬모릴로나이트 용해, 2차 광물 침전, 일라이트화 등이다. 처분장 인근 암반 단열을 통해 유입된 지하수와 처분장 건설에 사용된 시멘트 물질이 접촉하여 생성된 강염기성의 침출수가 벤토나이트와 반응하면 벤토나이트의 주구성광물인 몬모릴로나이트와 부구성광물의 용해가 발생하고, 제올라이트, 규산칼슘수화물, 방해석 등의 2차 광물의 침전이 일어난다. 몬모릴로나이트가 지속적으로 용해되면 벤토나이트의 물리화학적 특성이 변할 수 있고, 이는 궁극적으로 흡착능, 팽윤능, 투수성 등 완충재로서의 벤토나이트 성능 변화를 초래할 수 있다. 또한, 벤토나이트의 변질은 온도, 반응 기간, 압력, 공극수의 조성, 벤토나이트 구성광물, 몬모릴로나이트 화학조성, 층간 양이온 종류 등의 다양한 요인에 영향을 받는다. 본 연구는 고준위방사성폐기물 심층처분 시스템 내 완충재의 장기 안정성 검증 연구를 위한 기초 자료로서 활용될 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제34권2호
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• pp.89-103
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• 2024

처분 환경에서는 혐기성 부식, 방사선 분해, 미생물 분해와 같은 다양한 원인으로 처분용기와 완충재의 경계면에서 기체가 발생할 수 있다. 기체의 발생 속도가 완충재 내부에서의 확산 속도보다 빠를 경우, 완충재 내부에 기체가 압축되어 공극 압력이 증가함으로써 완충재의 물리적 손상을 유발할 수 있다. 특히 이때 발생한 균열을 통해 기체돌파현상이라 불리는 급격한 기체 이동 현상과 함께 방사성 핵종이 누출될 가능성이 있다. 따라서 처분 시스템의 안전성 평가를 위해서는 이러한 기체 발생 및 이동 현상에 대한 이해가 필수적이다. 이 연구에는 완충재 내 기체 이동 현상 규명을 위한 시험 장치를 문헌 연구를 통해 구축하고, 이를 활용하여 한국형 처분 시스템의 완충재 후보 물질 중 하나인 Bentonile WRK (Clariant Ltd.) 분말로 제작한 압축 시료에 대한 기체 주입 시험을 수행하였다. 시험 결과, 완충재 내 기체돌파현상 발생 지점에서 일반적으로 관측되는 특성인 응력 및 압력의 급격한 상승 경향이 뚜렷하게 관찰되었다. 또한 완충재 팽윤으로 기인한 응력의 범위는 4.7~9.1 MPa이었으며, 기체 유입 압력으로 간주할 수 있는 기체돌파현상 발생 시의 압력은 약 7.8 MPa로 확인되었다. 구축된 장치는 향후 완충재의 초기 물성 및 기체 주입 실험 초기 조건에 대한 데이터베이스 구축을 위한 다양한 실험에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권9호
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• pp.636-642
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• 2013

광촉매인 나노크기의 산화아연(ZnO)과 흡착기능의 지지체인 Laponite, 결합제인 poly vinyl alcohol (PVA)를 혼합하여 붕산(boric acid)과 가교반응(crosslinking)을 통해 흡착과 광분해가 동시에 발생하며 회수가 불필요한 nano-ZnO/Laponite/PVA (ZLP) 광촉매 흡착볼을 개발하였다. ZLP 광촉매 흡착볼 제작을 위한 최적의 배합비는 Nano-ZnO:Laponite:PVA:deionized water의 구성비가 3:1:1:16 (by weight)으로 도출되었으며, PVA가 붕산과의 가교결합을 통해서 다층의 망(mesh network)과 막(film)을 형성하여 Laponite의 팽윤과 ZnO의 탈리 현상을 억제하는 것으로 사료된다. 수중안정성을 개선하고 비표면적을 높이기 위한 최적의 건조방법은 microwave를 활용하는 방법이며, SEM과 TEM의 분석을 통해 다양한 크기(55~500 ${\mu}m$)의 공극(pore)이 분포하며 ZnO의 균질한 분포를 확인할 수가 있었다. 메틸렌블루 광분해 특성은 반응 초기(40분)에는 Laponite와 메틸렌블루의 이온결합에 따른 흡착제거가 주요 제거 기작이며, 메틸렌블루의 흡착이 포화상태에 도달 후 광분해를 통한 제거가 발생함을 확인하여 흡착과 광분해가 동시에 발생하여 수중에 용해된 메틸렌 블루를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 짧은 시간에 흡착과 광분해가 동시에 진행되어 난분해성 오염물질을 효과적으로 제거하는 광촉매 흡착볼의 제작이 가능하며, 나노물질의 탈리로 인해 발생하는 환경 및 수용체에 미치는 위해성도 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권1호
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• pp.30-58
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• 2022

고준위방사성폐기물 심지층처분장은 공학적방벽과 천연방벽의 다중방벽으로 이루어져 있으며 각 방벽재 사이의 상호작용에 의해 처분시스템의 전반적인 장기 건전성이 영향을 받게 된다. 특히 공학적방벽재인 압축 벤토나이트 완충재와 천연방벽인 근계암반의 상호작용에 의한 완충재의 침식 및 파이핑 현상은 사용후핵연료의 붕괴열 발산, 지하수 유입 저지 및 핵종 이동 저지의 역할을 수행하는 완충재의 성능을 저하시키기 된다. 처분 초기에 벤토나이트 완충재가 흡수할 수 있는 물의 양보다 많은 유량이 근계암반의 절리로부터 유입되면 잉여 지하수로 인한 수압이 발생하고 이로 인해 완충재 자체 및 갭채움재 주변으로 파이핑 현상이 발생할 수 있다. 또한 지하수와 벤토나이트 완충재의 물리-화학적 상호작용으로 인하여 완충재의 표면의 팽윤 및 겔/졸화로 인하여 완충재의 표면에서 침식이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 침식 및 파이핑 현상이 발생하는 조건과 이로 인한 완충재의 건전성을 명확하게 평가하는 것이 처분장의 장기건전성 평가를 위해 반드시 필요하다. 처분선진국들에서는 주로 실내 및 공학규모 실험이 수행되고 있으며 일부 전산 모델 개발이 진행되고 있는 상황이지만 실험에서 관측된 현상들을 복합적으로 모사할 수 있는 전산 모델은 개발되지 않았다. 국내에서도 다양한 침식/파이핑 시나리오에 대한 연구나 열-수리-역학-화학적 복합거동을 고려한 연구는 수행되지 않았다. 본 기술 보고에서는 현재까지 수행된 국내외 벤토나이트 침식 및 파이핑 연구와 이들이 주로 고려한 영향인자를 파악하였다. 실험값을 검증하기 위해 제안된 전산 모델들을 소개하고 향후 완충재 침식 및 파이핑 현상 규명을 위한 연구 수행 방향에 대해 정리하였다. 본 논문에서 검토한 다양한 시험 및 모델링 사례를 바탕으로 향후 국내 심층처분장환경을 고려한 압축 벤토나이트 완충재 침식 및 파이핑 관련 연구가 필요하다고 판단된다.