• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제10권3호
• /
• pp.64-72
• /
• 2023

𝛽-glucan은 바이오폴리머 (biopolymer)의 한 종류로 식품 및 의약품 산업에 이용되고 있으며, 최근 친환경신소재로서 제방강화에 이용되거나 토양에 배합하여 식생을 보호하는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 바이오폴리머 중 𝛽-glucan의 토양혼합 유무와 가뭄처리에 따른 괴근작물 고구마 (Ipomoea batatas L., 품종명 소담미)의 표현형, 생장, 그리고 주요 단백질의 발현 및 활성 변화를 분석하였다. 가뭄 스트레스 하에서 𝛽-glucan 토양혼합에 따른 고구마의 엽장 및 엽폭의 생장, 그리고 전해질유출도에서 큰 차이가 나타나지 않았으나. 상대수분함량은 통계적으로 유의성을 보여주었다. 가뭄스트레스 내성에 관여된 주요 원형질막 (plasma membrane, PM) 단백질의 발현과 활성을 분석하였을 때, 1차 능동수송체 PM H⁺-ATPase은 𝛽-glucan 토양혼합 조건과 가뭄스트레스에 하에서 상대적으로 높은 발현과 활성을 유지하였으나, 수분수송단백질 아쿠아포린 plasma membrane intrinsic protein 2 (PIP2)은 𝛽-glucan 토양혼합 조건과 가뭄스트레스에 의해 원형질막에서의 분포가 감소하였다. 이 결과는 𝛽-glucan의 토양혼합이 가뭄스트레스 하에서 토양수분 보유력을 향상시켜 고구마의 가뭄 스트레스와 관련된 원형질막 단백질들이 내성에 유리하게 발현됨을 보여준다. 결론적으로 이 연구는 바이오폴리머를 활용한 토양생태를 조절하는 기술로써 가뭄에 따른 식생의 생장 및 피해를 판단하는데 유효할 것이라 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.209-222
• /
• 2024

토압식(Earth Pressure Balance) 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine)은 기계화 터널 굴착 공법 중 이수식(Slurry) 쉴드 TBM에 비하여 슬러리 처리 시설을 필요하지 않아 설비가 간단하고 진동과 소음이 적어 최근에 터널 시공에 널리 사용되고 있다. 토압식 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 첨가제를 활용하여 굴착토 물성을 개선하는 쏘일 컨디셔닝(soil conditioning) 기법을 적용하며, 이를 통해 토압식 쉴드 TBM을 적용할 수 있는 지반의 범위를 확장할 수 있다. 본 연구에서는 쏘일 컨디셔닝을 위한 첨가제로 주로 사용되는 폴리머를 대체할 수 있는 바이오폴리머(biopolymer)의 일종인 잔탄검(xanthan gum)의 적용성을 검토하였다. 바이오폴리머란 생물학적 기원으로 생성된 폴리머로써 모두 생분해가 가능하다. 환경에 유해한 성분을 함유하고 있는 일반 폴리머(폴리아크릴산계 폴리머)와 달리 잔탄검은 유독성이 거의 없고 환경에 미치는 영향이 적어 친환경 소재로 각광받고 있다. 슬럼프 시험을 통해 유사한 워커빌리티(workability)를 보이는 시험조건을 선정하고, 실내 가압 베인전단 시험을 통해 유동학적(rheological) 특성을 평가하였다. 유사한 슬럼프 값을 보이더라도 잔탄검의 함유량이 증가할수록 유동곡선(flow curve)상에 첨두강도가 감소하는 경향이 나타났으며, 이를 통해 잔탄검 함량과 첨두강도 사이의 상관관계를 도출하였다. 일반 폴리머를 잔탄검으로 대체한다면 환경친화적이라는 장점과 더불어 장비 부하를 감소시켜 안정적인 TBM 운용이 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.50-50
• /
• 2019

최근 국지성 호우 및 하천 제방의 노후화로 인한 제방 붕괴 피해가 빈번히 발생하면서 제방의 안정성 및 표면 보강을 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 제방 붕괴에 따른 피해 최소화 및 대책을 수립하기 위한 방법으로 시멘트와 같은 지구온난화를 야기시키는 물질이 아닌 친환경 신소재 바이오폴리머를 흙과 혼합한 재료를 활용하여 제방의 내구성을 강화하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 안동하천실증연구센터에서는 현장토를 사용하여 높이 1 m, 폭 3 m, 사면경사 1 : 2, 총 길이 5 m 의 중규모 제방모형을 제작하였으며, 공동연구기관인 카이스트에서 개발된 바이오폴리머와 흙을 적정 비율로 혼합한 바이오-소일을 제방 전면에 일정 두께로 피복하여 월류 발생에 따른 제방 안정성 평가 실험을 수행하였다. 1차 실험은 흙 제방 조건이며, 2 3차 실험은 제방 표면에 5 cm 두께로 신소재가 피복된 조건으로 안정된 결과 도출을 위해 반복 실험을 수행하였다. 제방 천단면 및 사면에서의 유속분포를 측정하기 위해 드론 및 비디오카메라를 활용한 LSPIV 기법을 적용하여 실험조건에 따른 표면유속과 월류 흐름이 제방 붕괴에 미치는 영향에 대해 비교분석하였다. 또한 그래픽 소프트웨어를 이용한 픽셀기반 영상분석 기법을 적용하여 시간에 따른 제방사면의 붕괴면적을 산정하여 신소재 피복에 따른 붕괴 지연효과 분석을 통한 신소재 활용 제방의 현장 적용가능성 및 안정성을 평가하였다. 본 연구결과, 흙 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식현상이 전개되어 유속분포가 집중되고 있었으며, 이후 발생하는 강한 수직흐름으로 인해 입자추적을 통한 분석이 더 이상 불가능하였다. 신소재 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식은 발생하지 않았으며 일정시간동안 유속분포가 유지되었다. 지속적인 월류 흐름으로 인해 제방 끝단에서 침식이 발생하였으며 이때 최대 유속은 3.3 m/s 로 나타났다. 또한 픽셀기반 분석을 통해 30초 단위로 표면손실률을 산정한 결과, 신소재 활용 제방(2, 3차)의 경우 같은 실험조건에도 불구하고 최종 붕괴시간은 약 3배의 차이를 보였으며, 양생 과정에서의 크랙 발생을 최소화한다면 월류 발생 시 상당한 붕괴지연효과가 있는 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제24권9호
• /
• pp.5-13
• /
• 2023

대표적 사면 보강재료인 시멘트 계열의 보강재는 지반주입 또는 지표 도포 시 지반 및 지하수의 오염이 발생할 수 있다. 이에 따라 친환경 바이오폴리머를 사용한 사면 보강재료가 기존의 재료를 대체할 수단으로 관심받고 있으나, 현재 사용되고 있는 바이오폴리머는 지하수 또는 강우 환경에 노출되면 쉽게 용해되어 강도가 감소되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 카제인나트륨과 Transglutaminase(TGase, C₂₀H₁₆N₄O₂S₂)의 단백질 교차결합을 이용하여 바이오폴리머의 내수성을 증가시켰으며, 사면 보강재료로서 사용성과 적용성을 평가하기 위해 강우사면시험을 수행하였다. 카제인나트륨만으로 보강한 경우 강우로 인해 카제인나트륨이 용해되어 1시간 만에 사면이 완전히 파괴되었다. 반면 TGase를 소량(0.5%) 첨가하여 보강한 사면은 내수성이 증가하여 강우 지속시간 80시간이 지나도 붕괴되지 않음을 관찰하였다. TGase 소량 첨가로 인한 강도 및 내수성 증가가 나타났으며, 친환경 보강재로서의 적용성을 확인하였다.

• 기계와재료
• /
• 제23권4호
• /
• pp.16-25
• /
• 2011

본고는 자연모사공학에서 출발하여, 자연계에 존재하는 건식 접착 성질을 이용하기 위한 방법으로서 게코도마뱀의 발바닥 섬모 구조를 모사하기 위한 방안들을 설명하고 그 응용분야를 전망한다. 도마뱀의 섬모 구조가 가지는 네 가지 특징들은 고분자 폴리머 재료와 나노 신장 기술, 2단계 UV 자외선 성형 기술, 전자빔 조사 등과 같은 기술을 통해 구조 및 기능의 모사가 가능하고 실제로 제작된 구조는 좋은 접착 특성을 나타냄을 알 수 있었다. 이를 토대로 다양한 섬모 구조에서의 접착 성능을 분석하고 실제 생활에서 바이오 패치로의 응용 가능성을 제시하였다.

• 전자진흥
• /
• 제23권5호
• /
• pp.94-98
• /
• 2003

• 물과 미래
• /
• 제50권5호
• /
• pp.49-57
• /
• 2017

• 월간포장계
• /
• 통권191호
• /
• pp.67-73
• /
• 2009

• 월간포장계
• /
• 통권214호
• /
• pp.46-57
• /
• 2011

• 물과 미래
• /
• 제53권1호
• /
• pp.6-14
• /
• 2020