• 유기물자원화
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• 제30권3호
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• pp.13-22
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• 2022

수계에 오염된 색도 물질을 더욱 효율적으로 처리하고자 버려지는 폐자원을 이용하여 흡착제인 바이오차를 제조하고 적용하는 방안을 모색하고자 하였다. 이에 가로수 전정부산물이나 폐목재를 활용하여 넓은 비표면적을 가지고 있는 바이오차를 제조하고 이를 이용하여 색도물질 제거에 적용하였다. 대표적인 가로수 전정부산물(플라타너스, 은행나무, 참나무)과 폐목재를 산소가 없는 조건에서 열분해하여 바이오차를 제조하였으며, 제거대상 물질로는 방향족 고리를 가지고 있어서 생물학적 분해가 어렵고, 물리적 처리와 화학적 처리시 제거효율이 떨어지는 것으로 알려져 있는 녹청색의 유기염료로 주로 인피섬유에 사용되며, 종이, 가죽과 면의 매염에 사용되기도 하는 메틸렌블루(MB)를 선정하였다. 실험결과 플라타너스 기반 바이오차가 제일 높은 흡착능을 보였으며, Langmuir 모델식을 이용하여 구한 q_max 값은 78.47 mg/g으로 나타났다. 또한 물리적 흡착과 화학적 흡착을 구별하는데 사용되는 Dubinin-Radushkevich(D-R) 모델식을 이용하여 흡착에너지(E) (kJ/mol)를 구한 결과 MB에 대한 흡착에너지(E) 값은 4.891 kJ/mol로 8 kJ/mol(물리흡착과 화학흡착의 기준 값) 보다 작았으며, 이는 바이오차와 MB 염료 사이에 van der Waals와 같은 약한 결합이 존재하는 물리흡착임을 알 수 있었다. 반응온도 변화에 따른 흡착실험을 통해 얻은 ∆G의 값은 -3.67~7.68 kJ/mol으로서 물리적 흡착반응 영역에 해당함을 확인하여, 본 연구에서 제조된 플라타너스 기반 바이오차의 MB 흡착메커니즘은 넓은 비표면적을 이용한 물리적 흡착임을 제시할 수 있었다. 또한 타 연구에서 제시된 상업용 활성탄과 비교하여도 동등 이상의 흡착능력을 보였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제32권4호
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• pp.383-397
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• 1999

오염토양을 효과적으로 진단하고 경제적인 복원을 위해서는 오염토양의 오염원인, 오염정도, 주변 환경이나 인축에 대한 피해발생 유무, 오염물의 이동경로 등을 올바르게 평가하는 것이 대단히 중요하다. 이를 위해서는 오염토양과 토양내 가스, 주변 지하수 및 지표수, 침전물 등의 효율적 시료채취와 정확한 분석이 필수적이라 할 수 있다. 오염지역 토양의 오염도평가를 표준화하고 처리효율성을 높이기 위해서는 전문처리요원이 토양의 오염도와 위험성을 정확하게 판단 할 수 있도록 단순하면서도 경제적인 연속시험법을 필요로 한다. 이것은 오염토양의 조사와 복원시간 및 전치적일 기술의 진보를 가져오는데 상당한 시간절약을 꾀할 수 있다. 특히 효과적인 현장평가를 위해서는 오염특성을 포함한 많은 관련 요인들에 대한 표준화된 기준하에서 오염의 형태와 정도를 결정하는 것이 중요하다. 현장평가를 위한 일반적인 절차는 작업계획과 토양조사수준에 따라 Phase I, II, III의 단계적 방법으로 구성되어 있다. Phase I은 토양의 과거용도 및 오염물의 유입경로를 기초로 하여 현장의 환경여건을 파악하는 단계이다. Phase I에서 잠재적 오염물질에 의해 오염된 것이 확인되면 Phase II에서는 오염물의 존재여부와 존재정도를 파악하는 단계로 시료의 채취 및 분석과정이 여기에 포함된다. Phase III는 Phase I과 II의 결과를 바탕으로 오염토양을 복원하는 단계이다. 여기서 평가기준이 지역 특이적인 것인지 적당한 것인지를 결정하는 중요한 요인은 (1) 시료채취의 공간분포도와 지역의 크기, (2) 취해진 시료의 수, (3) 시료채취 방법, 그리고 (4) 자료를 분석요령 등이다. 선택된 분석방법이 추천할만한 것일지라도 정량방법의 선택여부는 현장조사방법에 대한 훈련이나 조사경험을 가진 사용자에 의해 결정되는 것이 바람직할 것이다.

• 한국작물학회지
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• 제50권4호
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• pp.247-255
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• 2005

ice yield and plant growth response to nitrogen (N) fertilizer may vary within a field, probably due to spatially variable soil conditions. An experiment designed for studying the response of rice yield to different rates of N in combination with variable soil conditions was carried out at a field where spatial variation in soil properties, plant growth, and yield across the field was documented from our previous studies for two years. The field with area of 6,600 m2 was divided into six strips running east-west so that variable soil conditions could be included in each strip. Each strip was subjected to different N application level (six levels from 0 to 165kg/ha), and schematically divided into 12 grids $(10m \times10m\;for\;each\;grid)$ for sampling and measurement of plant growth and rice grain yield. Most of plant growth parameters and rice yield showed high variations even at the same N fertilizer level due to the spatially variable soil condition. However, the maximum plant growth and yield response to N fertilizer rate that was analyzed using boundary line analysis followed the Mitcherlich equation (negative exponential function), approaching a maximum value with increasing N fertilizer rate. Assuming the obtainable maximum rice yield is constrained by a limiting soil property, the following model to predict rice grain yield was obtained: $Y=10765{1-0.4704^*EXP(-0.0117^*FN)}^*MIN(I-{clay},\;I_{om},\;I_{cec},\;I_{TN},\; I_{Si})$ where FN is N fertilizer rate (kg/ha), I is index for subscripted soil properties, and MIN is an operator for selecting the minimum value. The observed and predicted yield was well fitted to 1:1 line (Y=X) with determination coefficient of 0.564. As this result was obtained in a very limited condition and did not explain the yield variability so high, this result may not be applied to practical N management. However, this approach has potential for quantifying the grain yield response to N fertilizer rate under variable soil conditions and formulating the site-specific N prescription for the management of spatial yield variability in a field if sufficient data set is acquired for boundary line analysis.

• 한국수산과학회지
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• 제43권4호
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• pp.362-372
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• 2010

In order to understand what leads to the appearance of harmful Chattonella algae in the Yeosu coastal waters of Korea, we measured environmental parameters every week at one station from May to November, 2006, and April to October, 2007. Four species of Chattonella appeared during the monitoring period: C. antiqua, C. globosa, C. marina and C. ovata. The range of water temperature and salinity were $15.0-27.9^{\circ}C$ and 17.6~33.0 psu, respectively, when Chattonella appeared, and their maximum cell density (4,840 cells/L) was at $27.1^{\circ}C$ and 33.0 psu. During the monitoring periods, the range of dissolved inorganic nitrogen (DIN), phosphate (DIP) and chlorophyll $\alpha$ (Chl-$\alpha$) concentrations in surface waters were $1.20-52.23\;{\mu}M$ ($8.59{\pm}8.97\;{\mu}M$), $0.03-1.56\;{\mu}M$ ($0.47{\pm}0.31\;{\mu}M$) and $0.45-31.12\;{\mu}g/L$ ($3.58{\pm}4.77\;{\mu}g/L$), respectively. Chattonella occurred at low cell density when the Chl-$\alpha$ concentration increased because of supplied nutrients, whereas their cell density increased during the periods of rapid decrease in Chl-$\alpha$. The results of growth experiments based on batch culture showed that the half saturation constant ($K_s$) of C. antiqua on ammonium (${NH_4}^-$), nitrate (${NO_3}^-$) and phosphate (${PO_4}^{2-}$) were $3.89{\mu}M$, $5.01\;{\mu}M$ and $0.63\;{\mu}M$, respectively. These Ks values are higher than those reported for diatoms and other flagellates at the DIP concentration (average $0.47{\mu}M$) of Yeosu coastal waters. Although the maximum specific growth rate (${\mu}_{max}$) of C. antiqua was lower than diatoms, it was higher than those of other flagellates. Therefore, our results indicate that the DIP level in the study area was too low to support Chattonella blooms, although Chattonella species have physiological characteristics that enable them to grow more rapidly than other flagellates when nutrient levels are higher than their $K_s$.

• Macromolecular Research
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• 제9권5호
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• pp.267-276
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• 2001

In order to endow with new bioactive functionality from demineralized bone particle (DBP) as natural source to poly(L-lactide) (PLA) synthetic biodegradable polymer, porous DBP/PLA as natural/synthetic composite scaffolds were prepared and compared by means of the emulsion freeze drying and solvent casting/salt leaching methods for the possibility of the application of tissue engineered bone and cartilage. For the emulsion freeze drying method, it was observed that the pore size decreased in the order of 79$\mu\textrm{m}$ (PLA control) > 47$\mu\textrm{m}$ (20% of DBP) > 23 $\mu\textrm{m}$ (40% of DBP) > 15$\mu\textrm{m}$ (80% of DBP). Porosities as well as specific pore areas decreased with increasing the amount of DBR. It can be explained that DBP acts like emulsifier resulting in stabilizing water droplet in emulsion. For the solvent casting/salt leaching method, a uniform distribution of well interconnected pores from the surface to core region were observed the pore size of 80 ∼70 $\mu\textrm{m}$ independent with DBP amount. Porosities as well as specific pore areas also were almost same. For pore size distribution by the mercury intrusion porosimeter analysis between the two methods, the pore size distribution of the emulsion freeze drying method was broader than that of the solvent casting/salt leaching method due to the mechanism of emulsion formation. Scaffolds of PLA alone, DBP/PLA of 40 and 80%, and DBP powder were implanted on the back of athymic nude mouse to observe the effect of DBP on the induction of cells proliferation by hematoxylin and eosin staining for 8 weeks. It was observed that the effect of DBP/PLA scaffolds on bone induction are stronger than PLA scaffolds, even though the bone induction effect of DBP/PLA scaffold might be lowered than only DBP powder, that is to say, in the order of DBP only > DBP/PLA scaffolds of 40 and 80% DBP > PLA scaffolds only for osteoinduction activity. In conclusion, it seems that DBP plays an important role for bone induction in DBP/PLA scaffolds for the application of tissue engineering area.

• 보존과학회지
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• 제24권
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• pp.13-22
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• 2008

서천 추동리 문화유적내 토과목관묘에서 출토된 숯과 인근의 기와가마에서 연료로 사용되었던 나무의 숯을 채취하여 수종을 식별하고 각각의 흡습성과 가스 흡착성을 비교하였다. 총 23점의 숯 시료에 대해서 수종을 식별한 결과 토광목관묘에서 출토된 12점의 숯은 모두 활엽수 숯으로 9점이 참나무속의 상수리나무아속 계통, 3점이 팽나무속 숯인 것으로 밝혀졌다. 한편 기와가마에서 출토된 11점의 숯은 모두 침엽수로 경송류의 소나무류인 것으로 식별되었다. 출토 숯의 물리적 성질을 조사한 결과 토광목관묘의 활엽수 숯이 기와가마의 소나무류 숯보다 높은 흡습성을 나타냈으며 에틸렌 가스 흡착 시험에서도 상수리나무아속 숯이 소나무류 숯보다 높은 가스 흡착성을 보였다. 토광목관묘 유구에 활엽수 숯을 사용한 이유는 침엽수 숯에 비하여 활엽수 숯이 미세 세공이 많고 비표면적이 넓어 수분과 가스 흡착력이 우수하여 묘광 내에 보다 양질의 매장 환경을 조성할 수 있기 때문으로 판단된다. 한편, 기와가마에서 소나무류를 연료로 사용한 이유는 비중이 작아 재질이 연하여 연소가 잘되고 특히 재내에 다량의 수지(송진)를 함유하고 있어 발열량이 높고 비교적 화력 조절이 용이했기 때문으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제29권6호
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• pp.759-764
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• 2018

내재적 미세 다공성 고분자(polymer of intrinsic microporosity, PIM-1)를 사용하여 빈용매 유도 상전이법으로부터 3차원 다공성 구조를 가지는 필름을 형성하고, 이를 탄화하여 3차원 다공성 탄소(cNPIM)를 제조하였다. 전자주사현미경 분석을 통해 상전이 공정을 적용한 탄소소재가 마이크로, 메조, 매크로 기공을 모두 가지면서 서로 연결된 계층적 3차원 다공구조를 나타냄을 확인하였다. 특히 상전이 공정의 용매의 함량비를 조절함으로써 기공구조를 제어할 수 있었으며, 결과적으로 평균 0.75 nm의 기공 크기와 $2101.1m^2/g$의 높은 비표면적을 가지면서 약 30%의 메조, 마크로 기공구조를 겸비한 최적화된 다공성 탄소 전극을 제조할 수 있었다. 제조된 3차원 다공성 탄소소재를 전기이중층 캐퍼시터용 전극물질로 사용하여 수계전해질에서 측정한 결과, 높은 비표면적을 가지는 탄소 소재 내의 비약적 이온 이동속도 향상 효과로 높은 비축전용량(304.8 F/g@10 mV/s)과 우수한 충 방전 속도(77% 용량유지율@100 mV/s)를 나타내었다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.449-466
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• 2022

지하공간을 구성하고 있는 지중구조물, 지반, 암반 등 다양한 구성 요소 중에 지질공학적 측면을 포함한 모든 정보에 대한 모델 구축은 현실적으로 어려운 과정이며, 현재 진행형인 분야이다. 본 연구에서는 지질공학적인 정보모델 구축 과정이 비교적 쉬운 상용 소프트웨어를 활용하여 제주도 일부 지역 대상의 3차원 지질정보모델, 동굴형상정보모델, 도로 주변 현황 정보모델까지 한 번에 디지털화하는 과정이 포함되어 있다. 제주도에 존재하는 수많은 자연동굴 중에 도로와 교차하는 위치 중 제주도 한림 재암천굴을 대상으로 CaveBIM 기반의 디지털 트윈 구축에 관한 연구를 수행 중이다. 본 연구에서는 3D 레이저 스캐너를 사용한 동굴 형상 정보모델링, 지질 정보 및 지구물리탐사 자료를 활용한 3D 지질 모델링, 드론을 활용한 재암천굴 상부 도로 주변 현황 정보모델링 등의 개별 데이터 구축과 통합을 통해서 디지털화하는 과정을 포함하고 있다. 본 연구에서는 한림-제주 지역에 대한 전역모델(GSM) 및 재암천굴에 대한 국부모델(LSM)을 구축하였다. 또한 재암천굴에 대한 LSM 구축 시 교차검증을 수행하여 결과를 비교 및 분석하였다.

• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.515-532
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• 2023

벤토나이트는 고준위 방사성폐기물 처분을 위한 심층처분 시스템에서 처분용기와 암반 사이를 메우는 완충재로 고려되는 팽창성 점토이다. 벤토나이트는 높은 양이온교환능과 비표면적을 가지고 있기 때문에, 처분용기로부터 핵종이 누출될 경우, 수착하여 암반으로의 유출을 지연시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 여러 선행연구에서 8종류의 벤토나이트를 사용하여 수행된 U, Am, Se, Eu 핵종의 수착실험 및 모델 자료를 취합하고, 각 연구에서 설정된 실험 조건들을 기반으로 열역학적 수착모델의 특성을 평가하였다. 핵종과 벤토나이트 간의 수착 거동 해석에 중요한 역할을 하는 열역학적 수착모델은 벤토나이트의 광물학적 특성뿐만 아니라 핵종 농도, 용액의 이온강도, 주 양이온, 온도, 고액비, 용존 탄산 농도 등 세부적인 실험 조건과 밀접하게 연관되어 있는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 특정 실험 조건에서 수행된 수착실험 및 모델의 최적화로 제안되는 수착 반응식과 반응상수가 다양한 환경 조건에 적용하기에 불확실성이 크다는 것을 의미한다. 따라서, 심층처분 시스템에 적용가능한 열역학적 수착모델을 구축하기 위해서는 현장 조사 및 실험이 함께 수행되어야 한다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.185-195
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• 2012

나노 크기 매킨나와이트(FeS)는 높은 환원력, 흡착성, 그리고 비표면적을 지니고 있어, 염소유기물의 분해와 중금속 및 비금속의 제거에 유용하다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 콜로이드 안정성(colloid stability)의 변화로 지하수 흐름에 따라 쉽게 확산되거나, 입자집적(particle aggregation)에 의해 대수층의 공극을 막을 수 있다. 따라서 투과반응벽(permeable reactive barrier)에 적용하기 위해서 적절한 공학적 변형이 필요하다. 본 연구에서는 코팅법을 적용해 나노크기 매킨나와이트를 변형시킴으로써 본래의 반응성을 유지하고 또한 경제적인 투과반응벽의 설치에 활용하고자 한다. 이를 위해 화학적 처리를 하지 않은 규사(non-treated silica sand, NTS)와 화학적 처리에 의해 불순물이 제거된 규사(chemically treated silica sand, CTS)를 사용해 매킨나와이트를 코팅시켰다. 두 규사 모두 약 pH 5.4에서 매킨나와이트가 최대로 코팅되었으며, 이 pH는 (1) 매킨나와이트의 용해도, (2) 규사 및 매킨나와이트의 표면전하(surface charge)에 의해 영향받았다. 최적 pH에서 NTS와 CTS에 의한 코팅량은 각각 0.101 mmol FeS/g, 0.043 mmol FeS/g으로, NTS 표면에 존재하는 산화철 등의 불순물에 의해 매킨나와이트의 코팅이 현저히 증가했다. 한편 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 규사 2종과 최적 pH에서 코팅된 규사 2종을 이용해 아비산염(arsenite)의 흡착실험을 실시했다. pH 7에서 코팅되지 않은 NTS와 코팅된 NTS에 의한 아비산염의 상대적 제거율은 아비산염의 초기 농도에 따라 달라졌다. 낮은 농도에서 코팅되지 않은 NTS가 높은 아비산염의 제거율을 보였으나, 높은 농도에서는 코팅된 NTS가 상대적으로 높은 제거율을 보였다. 이런 차이는 아비산염은 낮은 농도에서 규사 표면에 존재하는 산화물과의 표면배위결합(surface complexation)에 의해 제거되었고, 높은 농도에서 코팅된 매킨나와이트와 반응해 황화비소(arsenic sulfides)로 침전되었기 때문이다. pH 7에서 코팅된 NTS에 비교해 코팅된 CTS는 현저히 낮은 아비산염 제거율을 보였는데, 이는 CTS의 상대적으로 낮은 매킨나와이트 코팅량에 기인했다. 따라서 코팅된 NTS는 코팅된 CTS보다 아비산염의 제거를 위한 투과반응벽의 설치에 더 적합한 물질이며, 특히 아비산염의 오염도가 심한 지하수의 복원에 유용하게 적용될 수 있다.