최근 건설폐기물 중 가장 높은 비율을 차지하는 폐콘크리트는 과거 단순매립 처리의 한계를 넘어 무 단폐기로 인한 환경오염 증대의 결과를 초래하고 있다. 이와 더불어 천연 골재의 부족 및 국가 자원의 절약, 환경보전적 측면에 대한 관심이 증대되면서 이런 시대적 흐름을 배경으로 폐콘크리트의 재처리 과 정에서 파생되는 재생골재가 환경적 경제적 측면에서 그 사용의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 재생골재의 사용이 제한적인 이유는 콘크리트의 강도, 내구성 저하와 재생골재에 존재하는 시멘트 페이스트에 의한 알칼리 골재반응의 발생 우려 때문이다. 또한, 건설수요의 증대로 천연골재가 고갈되어 제염사의 이용이 증대되고 있으며, 산업폐기물의 재이용 등의 이유로 플라이애시, 고로슬래그 미분말 등의 이용이 확대되고 있다. 한편 고로슬래그 미분말은 자체의 잠재수경성에 의하여 수밀성, 장기강도의 향상 및 화학저항성의 증대를 도모 할 수 있으나, 사용시 점성의 저하 및 초기강도 저하, 중성화저항성 저하 등의 문제점이 보고되고 있다. 현재 국내에서 생산되고 있는 고로슬래그 미분말은 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 수화발열속도가 작고, 알칼리 골재 반응 억제 효과 및 수밀성, 염분차단성, 내해수성, 내약품성 등이 향상되는 장점이 있다는 특징을 가지고 있다. 그러나 고로슬래그 미분말의 경우 자경성을 가지고 있지 않아 수화하기 위해서는 알칼리등의 자극제를 필요로 하는 혼화재료이다. 따라서, 수산화칼슘이 용출되는 재생골재와 알칼리 자극을 필요로 하는 고로슬래그를 동시에 사용하면 상호보완적인 역할이 가능한 자원 순환형 건설재료로써 사용이 가능할 것으로 예상된다.
사각파 모형은 회분식 공정-저장조 망구조의 최적설계에 성공적으로 적용되었다. 설계된 망구조는 재순환 흐름을 포함하는 회분식의 모든 생산 재고 및 분배 체계를 내포한다. 본 연구에는 사각파 모형의 적용범위를 연속 또는 회분식 공정 뿐 만 아니라 반연속 공정에 까지 확대하려 한다. 이전의 연구에서는 원료조성이나 제품수율은 알려진 상수로 취급되었다. 본 연구에서는 이러한 제약이 완화되어 원료조성이나 제품 수율이 최적화 되어져야 하는 독립변수로 취급된다. 이러한 수정은 정유공장에서 흔히 접하는 최적제품 배합문제를 취급할 수 있게 한다. 원료조성과 제품수율이 독립변수일 때 발생하는 많은 문제의 복잡성에도 불구하고 사각파 모형은 여전히 해석적인 최적용량 공식을 제공한다. 최적공장설계에 적용되는 본 연구의 유용성은 고밀도 폴리에틸렌 공장설계의 예를 통해 나타내었다. 연구결과를 토대로 모든 공정의 최적성을 비교할 수 있는 척도를 제시하였다. 이 척도는 다수의 공정의 성능을 직접 비교할 수 있게 하므로 공정의 상태를 진단하는 유용한 도구가 될 것이다. 공정의 비용이 유속의 제곱근에 비례한다는 결과는 공장설계에서 늘리 알려진 6/10 경험법칙과 유사하다.
국내의 경우 LID 기술은 2009년 이후에 적용하기 시작하여 환경부, 국토부, LH공사 등의 사업지구와 공공기관, 상업용지, 주택, 공원, 학교 등에서 빗물 관리를 위해 LID 시설을 설치하고 운영 중이다. 그러나 국내의 사례를 살펴보면 국외에 비해 적용사례나 운영 기간 등이 충분하지 못하여 적절한 설계기준과 운영 및 유지관리에 대한 방안 제시가 미흡한 실정이다. 특히, LID 기술을 활용하여 시공되는 LID 시설은 고유의 물순환 기능으로 발현하는 물질순환과 에너지 흐름으로 수문학적 및 환경적 효과가 발현되기에 LID 시설 내부의 지속적인 환경 유지가 필요하다. LID 시설은 물순환 목표량에 계획된 처리용량으로 설계가 되며 적절한 유지관리와 식생 및 토양의 상태를 주기적으로 파악하여 최초에 설치된 상태를 최대한 유지해야 그 효율을 얻을 수 있다. 즉, LID 시설은 물순환 구축을 통한 물의 저류와 침투능을 증대시키면서 수질오염저감, 홍수저감, 수자원확보, 온도저감 등의 효과를 기대하는 시설이기에 LID 시설에 조성되는 토양은 매우 중요한 설계 요소이다. 정확한 LID 시설의 기능 유지와 관리를 위해서는 토양오염, 제설제 영향, 식생 기준 등의 다양한 정량적 데이터를 통해 시설의 현재 상태와 교체 및 유지관리의 주기를 정확하게 알아야 한다. 본 연구에서는 2009년부터-2020년까지 국내에 설치된 LID 시설의 현황을 조사하고, 그 중 식생형 시설인 빗물화단, 식생수로, 식생체류지 등을 대상으로 하여 토양층에서 토양시료를 채취한 후 지난 10년 간 적용된 LID 시설의 지속성과 현재 상태를 통해 토양의 변화를 분석하고자 수행되었다. 토성, 유기물, 경도, 함수량, pH, 전기전도도, 염분 등의 분석을 통해서 시공후 5년~7년 이상된 일부 식생형 LID 시설에서 조경설계기준 하급치에 해당하는 결과를 나타냈다. 하급치 이하의 시설은 토양의 투수율 저하와 식생 생육에 문제가 될 수 있는 상태로 유지관리가 필요한 시점으로 인식할 수 있다. 이에 따른 토양치환과 교체를 통해 LID 시설을 관리해야 함을 알 수 있었다.
고분은 구조적 특성상 대부분 좁고 밀폐된 공간으로 이루어져 있으며, 고분을 둘러싼 높은 봉분으로 인해 외부 환경으로부터 일부 차단된 공간적 특성을 갖는다. 이러한 공간적 특성은 연중 낮은 온도와 높은 상대습도가 유지되는 환경적 특성으로 이어진다. 연구 대상인 공주 송산리 고분군은 외부로부터 고분 내부로 유입되는 열에너지가 고분을 덮고 있는 토양층과 다수의 연결된 출입구로 인해 열의 흐름이 차단되거나 지연되는 것으로 확인되었다. 이러한 열흐름의 특이성(특수성)은 고분 내부 환경과 외부 환경 사이에 약 2개월의 시간적 격차를 발생시키고 있었다. 또한 고분 외부에서 차등적으로 유입되는 열에너지로 인해 고분 내부의 환경은 수평적, 수직적으로 미세한 환경적 차이가 발생되었다. 고분 내부에서 발생된 미시환경의 차이는 매년 규칙적으로 발생되고 있었으며, 이러한 특성을 활용하여 방위 및 공간에 따른 환경조건과 결로현상 발생위치를 예측할 수 있었다. 또한 최적 보존환경을 유지하기 위해 설치된 강제순환식 항온항습기의 고분 벽화 손상 위험성과 기계적 한계점을 제시하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 향후 송산리 고분과 고분 벽화를 보존하기 위한 최적의 공조 설비 방안 및 공간계획수립에 있어 기반자료로 활용되기를 기대한다.
금강 하구언의 건설 이후 환경변화를 모니터링하기 위해 계절별로 4회(2010년 4월, 7월, 10월, 12월) 금강하구역의 9개 정점에서 이화학적 특성과 함께 식물플랑크톤 군집을 조사하였다. 금강하구기수역의 이화학적 특성은 금강 하구언이 건설된 이후에 조석 흐름이 변화되어 해수 유입이 약해지므로 금강이나 경포천을 통해 유입되는 담수에 의해 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 영양염의 경우 금강하구언 건설 이후 갑문이 폐쇄된 이후 최대조류의 크기가 감소하고 부분 순환형으로 바뀌면서 군산과 장항과 같은 주변 도시의 도시 유출수와 경포천에서 유입되는 생활하수 그리고 금강하구언에서 유입되는 주기적 담수에 포함된 영양염이 기수역 내부에 축적되는 경향을 보여 그 농도가 이전보다 높아진 것으로 여져진다. 따라서 식물플랑크톤의 성장에 영향을 주어 부영양화될 수 있는 가능성이 커지는 것으로 여겨진다. 식물플랑크톤의 종조성은 총 233종류가 출현하여 이전 연구결과에 비해 큰 폭으로 증가하였는데 해양종과 기수종 그리고 주기적 담수 방류에 의해 유입된 담수종이 혼재하는 현상으로 인해 출현종의 수가 증가한 것으로 사료된다. 출현종 중에 가장 중요한 종군은 규조류로 72%의 높은 점유율을 보였다. 담수종인 녹조류가 규조류 다음으로 많이 출현하였고 해양에서 중요한 분류군인 와편모류는 녹조류보다 적었다. 해양종인 와편모조류 보다 담수종인 녹조류가 더 많은 종이 출현하는 것은 주기적인 담수의 방류와 경포천 등에서 유입되는 담수에 포함된 담수종들이 금강 하구역의 식물플랑크톤 종조성에 영향을 주기 때문으로 사료된다. 식물플랑크톤 현존량은 $143\;cells\;mL^{-1}{\sim}12,016\;cells\;mL^{-1}$의 범위로 평균 현존량은 $2,010\;cells\;mL^{-1}$이었다. 식물플랑크톤 현존량은 하구언 건설 이전에 비해 상당히 증가한 것으로 금강하구 기수역이 부영양화되었음을 시사하고 있다. 봄철과 겨울철에는 기수역 규조류들이 우점하였으나 여름과 가을에는 담수종들이 우점종으로 나타나 비정기적 담수의 방류의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 종다양성지수는 동계를 제외하고는 2.0 이상으로 나타났다. 종풍부도는 저층에서 더 다양한 종이 출현하고 있음을 잘 나타내고 있다. 가을철에는 금강 하구언으로부터 담수가 방류되어 담수종들이 추가되어 종풍부도를 커지고, 여름철에는 수온이 높아지면서 밀도가 큰 규조류들은 적어지고 작은 편모류가 증가하지만 종의 수는 많지 않아 담수의 영향을 받음에도 불구하고 다른 계절에 비해 종 풍부도는 낮았다. 모든 계절에 저층에서 종 풍부도가 높게 나타나는 것은 표층에 비해 염분 쇄기에 의해 해양종, 기수종 및 담수종이 혼재될 가능성이 크고 조류의 영향으로 저층 퇴적물이 재부유될 때 저생성 규조류가 더해지기 때문이다. 집괴분석 결과 금강하구역은 군산 등 도시에서 나오는 생활하수와 경포천을 통해 유입되는 담수 그리고 금강하구언으로부터의 주기적인 담수의 방류에 의해 영향을 받는 것으로 보여진다.
최근 여러 과학 교육 연구와 실제에서 협동 학습이 강조되고 있으며, 그와 유사한 맥락에서 본 연구는 사회문화적 관점에서 학습을 바라보면서 또래 집단 안에서의 학습자 간 상호작용을 통한 의미 구성을 매우 중요한 학습 과정으로 간주하고 있다. 특히 그룹 활동을 통한 학습 과정에 있어서 구성원의 역할 형성 및 분배가 성공적인 상호작용적 학습을 위한 주요 요인임을 전제로 하여, 그룹 내에서 나타나는 학생들의 역할 형성과 분배의 양상을 밝히는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 에너지 흐름과 물질 순환을 주제로 그룹 토의 활동을 수행한 대학생들을 연구 참여자로 선정하였으며, 총 9명의 학생들이 하나의 그룹을 이루어 토의 주제에 대한 인지적 대화뿐 아니라 토의 결과 발표를 위한 자료 준비에 관한 대화를 나누었다. 이들의 토의 과정을 모두 비디오 녹화 및 전사하여 연구 자료로 삼았다. 연구 참여자들 간의 상호작용을 분석하기 위해 상호작용 기능과 요소를 코드화하였으며, 발화 양상을 도식화하기 위한 기호를 개발하여 적용하였다. 상호작용 기능은 인지적, 조직적, 초인지적, 조작적 상호작용의 4가지로 구분되었고, 상호작용 요소는 질문, 단순응답, 의견제시, 의견받기의 4가지 행위 요소 및 각 행위 요소별 2~4가지의 의도 요소로 구성되었다. 연구 결과, 상호작용 기능과 요소에 따라 인지적 질문자, 조작적 질문자, 단순응답자, 조작적 제안자, 조직적 지시자, 조작적 지시자, 인지적 설명자, 정리자, 반성자의 총 9개 역할이 도출되었다. 그리고 이들은 발화의 순서와 대상에 따라 7개의 발화 양상으로 재유형화되었으며, 이들 발화 양상의 특성과 상호작용에 작용하고 있는 역할의 기능에 따라 상호작용 촉진, 지속, 종료의 3가지 역할 그룹으로 구분되었다. 이는 그룹 내에서 구성원들의 역할이 어떻게 형성 및 작용하느냐가 상호작용과 학습에 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 것으로써, 본 연구의 결과는 교수학습방법으로서의 협동 학습을 비롯하여 프로젝트, 자유 탐구, 동아리 활동 등 다양한 집단적 상호작용을 통한 학습 과정에 대한 시사점을 줄 수 있으며, 특히 그룹 단위의 학습에 있어서 역할을 상호작용이라는 측면에서 재조명했다는 의의가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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