• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.194-201
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• 2021

유도분극 효과는 지층 내 광물입자와 공극수 사이 계면에서의 전기화학적인 반응에 의해 발생하는 것으로 알려졌다. 광대역 유도분극 탐사는 다중 진동수의 교류전류를 지하로 송신할 때 측정되는 위상과 전기비저항 스펙트럼으로부터 지층 내 이상 구간을 파악하는 전기탐사 기술이다. 이 기술은 다양한 광물탐사에서 효과적으로 적용되고 있다. 경기도 포천시 관인면 고남산 일대에는 티탄철광석을 개발하는 광산이 운영되고 있다. 이 광석에는 0.4% 이상의 바나듐을 함유하고 있어서 함바나듐 티탄철광상으로 분류된다. 바나듐은 바나듐 레독스 흐름전지의 핵심원료이고, 이 전지는 대용량 에너지 저장시설에 적합한 것으로 알려졌다. 신규 잠두광체의 부존 여부를 파악하고, 잠재 자원량을 산정하기 위하여 체계적인 광물탐사가 이뤄졌다. 물리탐사에서 노두와 시추코어 시료를 이용한 실내 암석 물성 측정결과는 현장자료부터 신뢰할 수 있는 물성 모델을 생성하는데 도움이 된다. 따라서 이 연구는 함바나듐 티탄철광상의 광석과 주변암석사이의 유도분극 특성 차이를 이해하고, 이를 바탕으로 광대역 유도분극의 VTM 광상 탐사 적용성을 파악하고자 실내 광대역 유도분극 연구를 수행했다. 연구결과 갱도와 시추코어에서 확인한 광석의 위상과 전기비저항 스펙트럼 형상은 몬조섬록암과 석영 몬조섬록암으로 이루어진 주변모암의 스펙트럼 형상과 확연하게 달랐다. 암석의 유도분극 특성은 주로 100 Hz 이하의 진동수에서 반응 차이를 가지게 만든다. 이 진동수 영역에서 광석과 주변 암석의 평균 위상과 평균 전기비저항을 계산했다. 가장 낮은 진동수인 0.1 Hz 진동수에서 광석의 평균 위상은 -369 mrad, 주변 암석은 -39 mrad 이었다. 같은 진동수에서 광석의 평균 교류 전기비저항은 16 Ωm, 주변 암석은 2,623 Ωm이었다. 광석의 실내 광대역 유도분극 특성은 주변 암석과 상당한 차이가 나므로 광대역 유도분극 탐사가 함바나듐 티탄철광상 광물탐사에 효과적으로 적용할 수 있고, 이러한 특성은 현장 탐사 자료를 해석하는 데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1092-1099
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• 2022

대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가되었다.

• 지질공학
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• 제33권3호
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• pp.371-388
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• 2023

지층구성이 복잡하고 저투수성의 토양이 분포하는 경우 정화효율은 급격히 저하되고 실질적인 정화가 이루어지지 않거나 정화기간이 증가하는 등의 문제가 발생한다. 효율적인 정화를 위해서는 투수성이 개선되어 오염된 구간으로 정화제 주입하여 오염물질과 충분한 접촉이 이루어져야 한다. 본 연구는 균열형성과 효과적인 정화제 유도를 위해 플라즈마 블라스팅, 공압파쇄, 진공추출을 복합적으로 활용하는 PPV 공법의 유체 전달특성을 분석하고 기존공법과의 비교를 통해 개선효과를 평가하였다. 연구는 TPH(Total petroleum hydrocarbons)로 오염된 실제 오염부지에 대한 정화제 전달효과를 확인하기 위한 실증시험을 수행하였으며 정화제의 전달특성과 영향범위 등을 산정하기 위해 주입량과 주입시간을 모니터링하고, 정성적인 지중환경 변화요인을 확인하고자 전기비저항탐사를 수행하였다. 또한, 투수시험을 수행하여 각 공법에 대한 투수성 변화를 평가하였다. 정화제의 주입량 모니터링 결과, 주입량은 대조군 대비 실험군의 주입량이 약 4.74~7.48배 증가하였고, 단위 시간 당 주입 유량(L/min)은 약 5.00~7.54배 실험군의 전달률이 빠른 것으로 분석되었다. 전기비저항탐사 결과, 실험군의 비저항변화비는 대조군과는 달리 지표까지 영향을 주어 비저항값이 전체적으로 감소하는 경향을 보인다. 따라서 실험군은 지표 상부에 분포하는 토사층까지 과산화수소 등의 유체 확산이 이루어져 저비저항 변화비가 감소하는 것을 볼 수 있으며 주입정과 추출정 사이의 수평적 변화비는 약 1.12~2.38배 비저항값이 감소되었다. 투수성의 경우, 대조군과 실험군 모두 유사한 초기 투수성을 보였으나 과산화수소의 정화기작 영향으로 투수성이 감소하는 특성을 나타내는 것으로 확인되었다. 수리전도도의 변화를 정량적으로 평가하면, 대조군은 시험 종료 후 초기 수리전도도 대비 21.1%의 수리전도도를 나타내어 투수성이 급격히 저하되는 양상을 보였으나 실험군은 실험종료 후 초기치 대비 81.3%로 초기 수리전도도와 근접한 값을 나타내는 것으로 파악되었다. 현장조사로 확인된 수리전도도와 정화재 주입실험을 통한 정화제 주입용량(m³/hr), 토양특성분석(함수비, 밀도)을 통한 공극률(%)의 분석을 통해 영향반경(ROI)을 산정산 결과, PPV 공법의 영향반경(ROI)은 대조군에 비해 평균 220% 개선되는 것으로 확인되었다. 이와 같은 성과는 PPV 공법 적용으로 인하여 기존공법 대비 보다 넓은 범위에 걸쳐 효율적인 정화제 전달이 가능하고 정화기작에서 나타나는 투수성 저해요인을 상당부분 극복할 수 있으며, 약 2배 이상의 영향반경 증대를 통해 정화효율을 높일 수 있음을 지시하는 중요한 지표로 볼 수 있다.

• 한국균학회지
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• 제7권1호
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• pp.13-73
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• 1979

양송이 합성퇴비(合成堆肥) 배지(培地)의 제조(製造)에 있어서 탄소원(炭素原), 질소원(窒素源) 등(等) 영양원(營養源)과 물리적(物理的) 안정(安定)을 위(爲)한 보조재료(補助材料)의 선정(選定), 볏짚을 주재료(主材料)로 사용(使用)할 때의 퇴비재료(堆肥材料)의 배합(配合), 야외퇴적(野外堆積) 및 후발효(後醱酵), 볏짚 퇴비배지(堆肥倍地)에서의 유해생물(有害生物) 발생(發生) 및 방제(防除)에 관(關)한 연구(硏究)를 수행(遂行)한 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 합성퇴비배지(合成堆肥倍地)의 탄소원(炭素原)으로서 볏짚은 보리짚과 밀짚보다 발효(醱酵)가 신속(迅速)하고 퇴비(堆肥)의 질소함량(窒素含量)이 높으며 배지(培地)의 질(質)이 양호(良好)하여 양송이 자실체(字實體) 수량(收量)이 현저(顯著)히 높았다. 2. 한국(韓國)에서 생산(生産)되는 일본형(日本型) 벼와 통일품종(統一品種等) 두 계통(系統)의 볏짚은 초형(草型) 및 이화학적(理化學的) 성질(性質)이 달라서 퇴비(堆肥)의 발효상태(醱酵狀態)에 차이(差異)가 많았다. 통일(統一)볏짚은 발효(醱酵)가 빠르게 진행(進行)되므로 퇴적기간(堆積期間)을 단축(短縮)하고 수분공급량(水分供給量)을 감소(減少)시키며 물리성(物理成) 안정재(安定材)를 첨가(添加)하여야 한다. 3. 보릿짚 퇴비(堆肥)는 볏짚퇴비(堆肥)보다 생산성(生産性)이 낮으나 보릿짚과 볏짚을 50 : 50으로 혼용(混用)하면 볏짚과 대등(對等)한 수량(收量)을 얻을 수 있었다. 4. 퇴비배지(堆肥倍地)의 전질소(全窒素), 전유기물(全有機物) 질소(窒素) 및 Amino산태(酸態), Amide태(態) Amino당태(糖態) 질소(窒素)와 자실체(字實體) 수량간(收量間)에는 각각(各各) 높은 정(正)의 상관(相關)이 있으나 Ammonia태(態) 질소(窒素)는 균사생장 및 자실체(字實體) 형성(形成)에 심(甚)히 유해(有害)하였다. 5. 볏짚을 주재료(主材料)로 사용(使用)할 때 무기태(無機態) 질소원(窒素源)으로서 요소(尿素)가 가장 좋았고 유안(硫安)과 석회질소(石灰質素)는 부적당(不適當)하였다. 요소(尿素)는 3회(回) 분시(分施)할 때 손실(損失)이 감소(減少)되고 퇴비(堆肥)의 질소함량(窒素含量)이 증가(增加)하였다. 6. 유기태영양원(有機態營養源) 중(中) 들깻묵, 참깻묵, 밀기울, 계양(鷄養) 등(等)의 첨가(添加)는 퇴비(堆肥)의 발효(醱酵)를 양호(良好)하게 하고 자실체수량(字實體收量)을 증가(增加)시켰다. 7. 들깻묵, 밀기울 등(等) 유기태영양원(有機態營養源)은 장유박(醬油粕), 이분조미료폐비(泥粉調味料廢肥) 등(等) 공장폐엽물(工場廢葉物)로서 대체(代替)하여 재배(栽培)할 수 있었다. 8. 볏짚퇴비(堆肥) 제조시(製造時) 석고(石膏)와 Zeolite를 첨가(添加)하면 과습(過濕) 및 결착(結着) 등(等)으로 인(因)한 물리성(物理性)의 악화(惡化)가 방지(防止)되며, 자실체수량(字實體收量)이 증가(增加)하는데 그 효과(效果)는 일본형(日本型) 볏짚보다 통일(統一)에서 현저(顯著)하였다. 9. 볏짚을 주재료(主材料)로 퇴비재료(堆肥材料)를 배합(配合)할 때 계양(鷄養) 10%, 깻묵 5%, 요소(尿素) $1.2{\sim}1.5%$, 석고(石膏) 1%를 첨가(添加)하고 봄재배(栽培) 때는 발열촉진(發熱促進)을 위(爲)하여 미강(米糠)을 첨가(添加)하는 것이 좋았다. 10. 볏짚배지(培地)의 야외퇴적시(野外堆積時) 적산온도(積算溫度)와 퇴비(堆肥) 부열도간(腐熱度間)에는 r=0.97의 높은 상관(相關)이 이고 적산온도(積算溫度) $900{\sim}1000^{\circ}C$일 때 자실체(字實體) 수량(收量)이 가장 많았다. 11. 퇴적기간(堆積期間)이 길어질수록 퇴비(堆肥)의 부열도(腐熱度)가 높아지고 전질소함량(全窒素含量)이 증가(增加)하고 Ammonia태(態) 질소(窒素)는 감소(減少)하였는데, 볏짚배지(培地)의 퇴적기간(堆積期間)은 봄재배(栽培) $20{\sim}25$일(日), 가을재배(栽培) 15일(日)이 적당(適當)하였고 그때의 부열도(腐熱度)는 각각 19및 24%였다. 12. 퇴비(堆肥) 후발효시(後醱酵時) 수분함량(水分含量)이 높은 퇴비(堆肥)를 진압(鎭壓) 하여 입상(入床)할 때 공기유통(空氣流通)이 감소(減少)하여 Ammonia태(態) 질소(窒素)의 잔류량(殘溜量)이 증가(增加)하고 Methane과 유기산(有機酸) 등(等) 환원성(還元性) 물질(物質)의 생성(生成)이 많았다. r=-0.76, 휘발성(揮發性) 유기산(有機酸)과는 r=-0.73의 부(負)의 상관(相關)이 있었다. 13. 입상시(入床時) 퇴비(堆肥)의 수분함량(水分含量) $69{\sim}80%$ 범위(範圍)에서 자실체(字實體) 수량(收量)은 수분함량(水分含量)이 증가(增加)할수록 감소(減少)하였는데 (r=-0.78) 이것은 공극량(孔隙量)의 감소(減少)에 기인(基因)하는 것이었다. 입상시(入床時) 균상(菌床)의 적정 공극량(孔隙量)은 $41{\sim}45%$. 14. 후발효(後發效) 정열(頂熱)은 병해충 방제(防除) 뿐 아니고 Ammonia의 제거(除去)를 위(爲)해서 필수적(必須的) 과정(科程)이며 정열후(情熱後) 4일간(日間)의 발효(發效) 과정(科程)이 필요(必要)하였다. 15. 볏짚 퇴비배지(堆肥倍地)에서 양송이 균(菌)에 유해(有害)한 영향(影響)을 미치는 사장균 10종(種)이 동정(同定)되었는데 그 중(中) Diehliomyces microsporus, Trichoderma spp.,Stysanus stemoitis 등(等)은 발생빈도(發生頻度)가 높고 피해(被害)가 심(甚)하였다. 16. Diehliomyces는 재배사(栽培舍) 온도조절(溫度調節), Basamid와 Vapam처리(處理)로서 방제(防除)가 가능(可能)하며 Trichoderma spp.는 Bavistin과 Benomyl 철포(撤布)로서 방제(防除)되었다. 17. 퇴비중(堆肥中) 서식(棲息)하여 양송이를 가해(加害)하는 4종(種)의 선충과 5종(種)의 응애(類)는 퇴비(堆肥)를 $60^{\circ}C$에서 6시간(時間) 정열(頂熱)시키므로서 방제(防除)할 수 있었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권3호
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• pp.103-115
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• 2000

갈색 침전물의 생성은 우리나라 지하수의 개발 및 공급에 있어 흔히 발생하는 문제 중의 하나인데, 이에 따라 색도, 맛, 탁도 및 용존 철 함량 등의 항목에 있어 먹는 물 수질 기준을 초과하게 되고, 물 공급 시스템에 스케일링의 문제를 야기하게 된다. 경기도 파주 지역 지하수의 경우에도 양수 후 몇 시간 내에 갈색 침전물이 형성되어 수질을 악화시키고 있다. 본 연구에서는 지하수의 탁도를 유발하는 원인과 지화학적 반응 경로를 이해하고자, 평형열역학 및 반응속도론적 접근을 통하여 갈색 침전물의 형성과정을 파악하였다. 본 연구결과는 침전물의 형성을 최소화하기 위한 적정 양수 기법은 물론 수질 향상을 위한 최적 수처리 기법을 설계하는데 있어 중요한 자료로 활용될 것이다. 파주 지역의 암반 지하수는 물/암석(편마암)반응에 의해 Ca-$HCO_3$형의 수질 특성을 보인다. SEM-EDS 및 XRD 분석 결과, 갈색 침전물은 비정질의 함철 산화물 또는 수산화물로 해석된다. 다양한 공극 크기(6, 4, 1, 0.45, 0.2 $\mu\textrm{m}$)를 갖는 여과지를 이용한 다단계 여과 결과, 이들 침전물은 크기에 있어 대부분 1 내지 0.45$\mu\textrm{m}$의 입도를 갖는 콜로이드 형태이지만, 질량 분포로 볼 때는 1 내지 6$\mu\textrm{m}$범위가 우세함(총 질량의 약 81%)을 알 수 있다. 다량의 용존 철(II)은 지하수 유동 중에 철 함량이 높은(최대 3wt.%) 단층 파쇄암 내의 녹니석(clinochore)의 용해로부터 기원하는 것으로 판단된다. PHREEQC 프로그램을 이용한 포화지수 계산 및 pH-Eh 관계도에 대한 검토 결과, 침전물은 함철 수산화물임이 확인되며, 환원 조건에 있던 심부 지하수가 양수에 의해 산소에 노출되면서 화학성 변화(특히, 산화)에 의하여 침전함을 알 수 있다. 양수 이후의 시간 경과와 더불어 양수된 지하수의 pH, DO, 알칼리도는 점차 감소하며. 탁도는 증가하다가 일정 시간 경과 후 감소하는 경향을 보인다. 양수 이후의 경과 시간에 따른 용존 철(II)의 농도 감소율(즉, 반응 속도)은 Fe(II)=10.l exp(-0.0009t)로 표현된다. 따라서 갈색 침전물의 생성 반응은 양수 및 양수 후 저장 과정 중에 산소의 유입에 따른 산화 반응에 기인하며, 그 반응은 시간, 산소분압 및 pH에 의존함을 알 수 있다. 탁도를 제거하여 음용 가능한 수질을 확보하기 위해서는, 충분한 시간 동안 충분한 크기를 갖는 탱크 내에서의 다단계 저장 및 폭기를 거친 이후에 응집된 침전물에 대한 여과가 제안된다. 이때, 비용 절감 차원에서 상이한 입도 조건에서의 다단계 여과가 효과적일 것으로 생각된다. 한편, 개발 관정 내에서의 스케일링을 최소화하기 위해서는 심부 지하수로 산소가 풍부한 천층 지하수가 유입되는 과정을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 적정 채수량 범위 내에서의 지속적인 양수가 효과적일 것이다. 아울러, 산소가 풍부한 천층 지하수의 채수를 위한 별도의 관정 설치도 고려할 수 있을 것이다.