• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.122-122
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• 2014

수중방전을 환경분야에 적용하기 위한 플라즈마 부상법이 개발되었다. 플라즈마 부상법은 물 속에서 발생시킨 플라즈마가 가지고 있는 주요특성 중 물리적 특징인 쇼크웨이브, UV조사, 버블생성 등과 화학적 특징인 OH라디칼 및 염소산화물 생성 등을 이용하여 물 속에 존재하는 용존성 및 입자성 물질을 부상분리 기법으로 제거하는 공법이다. 유기물을 제거하는 기작으로는 침전, 여과, 분해 등이 있고, 이를 구현하기 위한 공정으로 중력침강법, 부상분리법, 멤브레인법, 미생물법 등이 있다. 이 중에서 가압공기부상법은 침강법에 비해 부지면적을 적게 소모하고 처리시간이 50% 이상 감소되는 특징이 있다. 가압공기부상법은 물 속에 공기를 과포화시킨 후 노즐을 통해 재분사할 때 발생하는 압력차에 의해 미세기포가 발생함을 이용하여 유기물을 분리하는 공법이다. 그러나, 가압용 장비 및 반송수가 필요하고, 미생물분리는 불가능한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 미생물살균과 유기물 분리가 동시에 일어나는 플라즈마를 이용한 부상분리기법을 개발하였다. 본 연구에서는 난분해성 용존유기물인 휴믹산 100 mg/L의 플라즈마 공기부상법에 의한 제거능을 확인하였다. 용존성 휴믹산을 입자성 물질로 전환하여 플록을 형성시키고자 알루미늄설페이트(Al2(SO4) $3{\cdot}18H2O$)를 100 mg/L 주입하였고, 침출수와 같이 염도가 높은 물을 모사하고자 35 g/L의 염화나트륨을 첨가한 상태에서 방전을 실시하였다. 방전에 사용된 전원은 EESYS사에서 제작한 펄스형 고전압 전원장치를 사용하였고 최대 15 kW의 출력 중 6 kW의 전력을 인가하였다. 전극 한 개는 2 mm 텅스텐봉을 세라믹튜브로 감싼 구조로 총 사용전극은 28개이다. 전극 한 개당 대략 200 Watt의 전력이 소모되며 이 때 최대의 버블이 생성됨을 확인하였다. 전극 1개에서 생성되는 버블의 부피는 14 mL/min 로 측정되었다. 버블의 크기는 평균 70 um이고 가압공기부상법에서 최적공기크기로 제시하고 있는 40~80 um 의 버블은 약 80% 가량 생성된다. 본 연구에서 사용된 반응시스템에서의 물의 높이는 약 500 mm 이고 전체 40 L의 수조가 3개의 벽으로 분리되어 4개의 수조로 분리되었다. 각 수조는 하부에 7개의 전극을 포함하고 있다. 플라즈마 발생시 생성되는 기포는 약 1분 방전 후에 포화농도에 도달하며 방전종료 후 약 4분간 수체 내에 남아있게 된다. 이를 공정에 적용하여 1분 방전 및 4분 휴지의 순서로 플라즈마를 인가하였다. 휴믹산 용액의 유량을 2 lpm 으로 운전하였을 때 최종 처리율은 94% 이고 이때의 대장균 살균능은 99%이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.318-318
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• 2011

자연수를 가압(4~5기압)하면서 물과 공기의 비를 4:1~3:1로 혼합하면 수체 내 초미세기포(Diameter $3{\sim}10{\mu}m$)가 발생하는데 이를 산소용해수라 하며 수질정화시설 또는 양식장 등에 널리 사용되고 있다. 산소용해수의 특징은 기포의 비표면적이 넓고 10시간 이상 포화 농도를 유지하여 수체에 잔류하는 시간이 길기 때문에, 일반 산기석을 활용한 포기나 순산소 용해 등의 타 방법과 구별된다. 산소용해수의 산소전달효율은 기존 방법과 큰 차이를 보이기 때문에 실제 적용시에는 대상수를 이용하여 산소전달계수($K_{L}a$)를 사전에 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 한국건설기술 연구원의 안동 수자원 환경실험센터 내 실외형 콘크리트 사각반응수조에 산소용해장치 및 확산장치를 결합한 일체형 시스템을 적용시켜 2010년 9월~2011년 1월의 5개월간 결과를 분석, 본 장치의 $K_{L}a$를 산정 후 수질정화의 활용 면에서 검토하였다. $K_{L}a$의 산정에는 다양한 방법이 이용되나 용존 산소 농도의 제어에 한계가 있는 실외 대형실험장에 적합한 Lewis and Whitman의 Two-film 이론에 근거한 정상포기법을 적용하였다. 체적 $80m^3$의 수조 내에서 현장 유지용수를 대상으로 실험한 결과 산소전달계수는 $0.324\pm0.050$/min, 포화농도는 8.64 mg $O_2$/L, 도달시간은 11 /min이 산정되었으며, 이는 기존 산기석 포기의 산소전달계수 범위인 $0.105\pm0.019$ /min보다 약 3.1배 높은 결과를 보였다. 또한, 확산장치의 수류 순환 방향 및 정도를 검토하기 위하여 실험수조에서 1m단위로 격자를 구성한 후 초음파 유속계로 실측한 결과 0.0~2.5 m/s 의 평면적 유속범위를 도출하였다. 그리고 전체 순환을 고려했을 때 용존산소는 약 8시간 후 8.64 mg $O_2$/L 값에 도달하여 안정화 되었으며, 강한 수류순환과 산소용해수에 의해 하상에 존재하는 퇴적물들의 이송 및 산화촉진을 유도하였다. 이를 근거로 실험수조의 체적과 기준 가동시간인 8시간을 적용시켰을 때, 실험구 수질은 대조구와 비교하여 COD, T-N, T-P가 모두 25~35% 개선되었다. 이 결과는 여과공정 없이 단순 순환만을 고려한 물리적 수질정화 방법의 단독 활용 가능성을 나타내며, 기존 연구에서 나타난 SOD (Sediment oxygen demand) 저감 능력을 감안할 때 향후 폐쇄성 수역의 수질관리에도 효율적으로 활용할 수 있음을 시사한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.5
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• pp.261-273
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• 1993

In order to study hydraulic properties and mechanical properties on unsaturated region, soil-water retention curve was obtained for suction plate method and pressure plate method, respectively. To investigate permeability of unsaturated soil and soil-water retention curve at the same time, unsaturated permeability tests using an improved Richard's method were performed on Joomoonjin Sand. These experimental results were compared with those by empirical equations. The relationship between air entry value and saturated permeability of filter was obtained for selecting a proper filter in unsaturated soil tests.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.2
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• pp.114-121
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• 2013

In order to estimate the efficiency of an evaporative heat exchanger having mini channel, the equations to calculate heat exchanger properties, those are air temperatures and water temperatures etc, are derived from the governing equations based on the Navier-Stokes equation, even though there are several assumptions to make problem simplify. There are three heat transfer zones at the mini channel heat exchanger depending on the water condition. So, there are three governing equations and solutions to calculate the properties. As the results of this study, the equations to calculate a saturation point and a dry point are derived to evaluate an evaporative heat exchanger having micro channel. It is supposed to predict and evaluate the performance of a mini channel heat exchanger with evaporation of liquid.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.1
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• pp.97-103
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• 2006

In this paper, a control method of a mini ozone generator is proposed, and also a cooling technique is described which is cooling down the flowing air gap into a silent discharger to $2^{\circ}C$ to generate ozone of high density and diffusing power. As the digital control system for this method, a double feedback loop is designed which detects the voltage and current of equivalent capacitor of the discharger and compensates for the poor power waveform caused by the noise at high discharging frequency. During the plant modeling of this system, computing time factor is considered as a unique parameter of the power system to improve the transient responses with regard to fluctuating load and to replenish the computing time delay of the controller. Through the experiment, sinusoidal input current for discharger can be acquired and all the effectiveness of this accurate control system over unstable ozone discharger are proved.

• Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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• v.4 no.3
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• pp.144-152
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• 1997

In this study the experiment on water retention cure was conducted by using a volumetric pressure plate extractor for two different soils (SUS and KUS). When the volumetric pressure plate extractor is used, the volume of water removed from the soil sample at each increasing pressure step can be accurately measured and retained. When pressure values are subsequently reduced, the volume of water that returns to the soil can then also be accurately measured. The hysteresis effect of water retention curve was considered in the experiment. Parameters of water retention function were estimated by fitting experimental data with three proposed equations. Results of estimation showed that parameters of Gardner, Brooks-Corey and van Genuchten equations were found to be associated with air-entry value and width of size distribution. Consequently van Genuchten equation was proved to be best fined through the measured data points.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.22 no.2
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• pp.145-155
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• 2012

The matric suction and volumetric water content of Jumunin standard sand with a relative density of 60% were measured using an Automated Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) apparatus during both drying and wetting processes. The test time for the drying process was longer than that for the wetting process, because the flow of water is likely to be protected by air trapped in voids within the soils during the drying process. Based on the matric suction and volumetric water content, the SWCC was estimated using the model proposed by van Genuchten (1980). For the drying process, the unsaturated fitting parameters ${\alpha}$, n, and m were 0.399, 8.586, and 0.884, respectively; for the wetting process, the values were 0.548, 5.625, and 8.220, respectively. The hysteresis phenomenon occurred in the SWCCs, which means the SWCC of the drying process is not matched with the SWCC of the wetting process. Using these unsaturated parameters, we estimated the Suction Stress Characteristic Curve (SSCC), based on the relationship between suction stress and the effective degree of saturation. The suction stress showed a rapid decrease when the matric suction exceeds the Air Entry Value (AEV). Therefore, the effective stress of unsaturated soils is different from that of saturated soils when the matric suction exceeds the AEV. The suction stress of the drying process exceeds that of the wetting process for a given effective degree of saturation. The hysteresis phenomenon was also recognized in SSCCs. The hysteresis phenomenon of SSCCs arises from that of SWCCs, which is induced by the ink bottle effect and the contact angle effect. In the case of a sandy slope, the suction stress is positive and acts to enhance the slope stability as the water infiltrates the ground, but is negative when the suction stress exceeds the AEV. The results obtained for the wetting process should be applied in analyses of slope stability, because the process of water infiltration into ground is similar to the wetting process.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.28 no.2
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• pp.33-42
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• 2012

The purpose of this study is to determine the effect of soil grain size and its distribution on soil-water characteristic. To do this, soil-water characteristic tests were conducted on Saemangeum silt using the axis translation technique. For comparison, the test was also conducted on Jumunjin sand. Using the test results, the soil-water characteristic curves (SWCCs) of Saemangeum silt and Jumunjin sand were predicted by Van Genuchten model. By comparison and analysis between two SWCCs, the silt shows higher values of matric suction, water content, and air entry value than the sand. On the other hand, the sand has higher values of Van Genuchten model parameters of ${\alpha}$, $n$, $m$ than the silt. It indicates that the SWCC is significantly dependent on the structure of soils. In other words, if a soil has relatively high grain size and poor grain size distribution curve, the values of saturated volumetric water content, residual volumetric water content, and air entry value are small, and the variation of volumetric water content is high in accordance with the matric suction variation, and consequently it shows a narrow range of funicular region.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.30 no.3
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• pp.47-58
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• 2014

To investigate the unsaturated characteristics of the tailings obtained from the waste dump at Imgi mine, matric suction and volumetric water content were measured in both drying and wetting processes using Automated Soil-Water Characteristics Curve Apparatus. Based on the measured result, Soil Water Characteristic Curves (SWCC) were estimated by van Genuchten model. According to the unsaturated soil classification method, the tailings of the waste dump correspond to clayey sand. As a result of Suction Stress Characteristic Curve (SSCC) by Lu and Likos model, SSCC has a shape of S which is similar to SWCC. The hysteresis phenomenon occurred in SSCCs, which means the suction stress of drying path is larger than that of wetting path in the same effective degree of saturation. The effective stress of unsaturated soil is equal to that of saturated soil when matric suction is less than Air Entry Value (AEV). However, the effective stress of unsaturated soil is larger than that of saturated soil when matic suction is more than AEV. Meanwhile, unsaturated hydraulic conductivity by van Genuchten model decreased with increasing matric suction, and the hydraulic conductivity of drying path is larger than that of wetting path.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.198-198
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• 1999

본 연구는 진공상태에서 단단한 물질로 된 diamond stylus로 단결정 MgO 표면에 마모(abrasion)가 할 때 발생되는 Photon emission(PHE), electron emission(EE), 마찰력을 시간의 함수로 동시에 측정하였다. 마모가 일어나는 동안 PHE 와 EE을 시간의 함수로 측정하면 마찰력 신호(signal)와 일치하지 않고 강한 fluctuation을 보여주고 있다. 마모를 가할 때 PHE와 EE의 signal은 wear 실험이 지속되는 동안은 force signal과 관계가 있다. 그러나 변형과 마찰력의 시간의 함수에는 관계하지 않음을 알 수 있다. 본 실험에서 사용된 실험장치는 PhE, EE, frictional force을 동시에 실할 수 있는 장치이다. 광자방출 실험은 공기 중에서도 할 수 있으나 전자방출은 진공에서 얻을 수 있으므로 1$\times$10-4pa하에서 실험하였다. 전자방출은 Channel electron multiplier(bias-100V)로 검출하였고, 광자 에너지는 Gencom photomultiplier를 사용하여 180~600nm의 photon을 측정하였다. 마모는 탐색기에 관계되는 접촉점의 움직임에 관계없이 실험하였다. 시료의 처리과정과 load속도에 따른 PhE, EE, data의 방출은 시료의 표면 상태에 따라 좌우되었다. cleaved 표면은 polished 표면보다 강한 emission을 나타내었다. 이것은 마찰이 표면 상태에 의존됨을 볼 수 있었다. 속도에 따라 emission이 증가하다가 ~0.5m/s이상에서 포화상태에 도달하였다. emission 측정은 열처리한 시료와 열처리 안한 시료를 비교하였다. 발광도(luminescence)는 주로 변형(deformation)에 의해 생겼으며, 전자 방출은 벽개(fracture)에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 측정한 3개의 signal을 시간에 따라 분석하면 stick-slip-like 현상을 볼 수 있었다. 이것으로 보아 stick은 변형에 의해 생기고 ms 후에 벽개 현상이 발생됨을 볼 수 있다. 이러한 방출 현상은 마모시 일어나는 세라믹의 급격한 벽개 과정을 이해하는 데 많은 도움을 주었다. PhE와 EE signal은 다이아몬드 stylus로 단결정 MgO 기판에 마모를 가할 때 ms 단위로 검출 할 수 있었다. 방출과 마찰력은 표면조건, load, stylus velocity에 따라 변하였다. 마찰력, PhE, EE의 시간에 따른 분석에서 PhE는 변형 과정에 민감하며, EE는 stylus velocity에 의존하였다. 본 연구의 MgO 마찰 실험에서 표면 변화에 대한 정보를 얻을 수 있었다.