폐수처리방법으로는 분해가 어려운 유해화합물을 효과적으로 정화처리 할 수 있는 방법 개발을 위해, 최근 주목받고 있는 새로운 AOP(advanced oxidation process, 고급산화법) 공정인 초음파분해와 전기분해를 함께 이용하여 연구하였다. 대상 물질은 TCE(trichloroethylene)와 2,4-DCP(2,4-dichlorophenol)이며, 각 공정의 분해효율과 특성을 구하기 위해 각 시료물질들에 대해 초기농도, 초기 pH, 초음파 power 그리고 전류밀도 등을 변화시키며 최적 분해 조건을 조사하였다. 또한 시료물질에 대한 라디칼 포착제로 알려진 NaHCO3의 영향을 조사하여 각 시료물질의 분해반응 경로를 간접적으로 확인한 결과는 다음과 같다. TCE는 열분해반응이 지배적이며, 2,4-DCP 경우는 열분해반응 못지않게 라디칼 분해반응도 경쟁적으로 일어난다는 것을 알 수 있었다. 초음파와 전기분해를 동시에 적용시켰을 때, 두 시료 모두에서 120분 이내, 65% 이상 제거율을 보였으며, 제거율은 초기농도가 높을 때 그리고 초음파 power와 전류밀도가 증가할수록 향상되었다. 그리고 초기수용액의 pH 영향 실험에서는 TCE는 산성수용액에서 제거율이 높지만 2,4-DCP의 경우에는 알칼리성 수용액에서 제거율이 높은 것으로 나타났다.
리포솜은 표적 약물을 봉입하여 병소에 안전하게 전달할 수 있는 약물전달체로서 연구되고 있다. 그러나 일반적인 리포솜은 표적부위에서 약물방출이 제한적인 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 리포솜의 안정성을 향상시키고 표적부위에서 외부 초음파로부터 약물의 방출을 극대화시키기 위하여 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)가 코팅된 리포솜을 개발하였다. 대조군 리포솜은 인지질과 콜레스테롤을 이용하여 제조하였고, 대조군 리포솜의 표면에 칼슘 아세테이트, 포스포릭에시드, 그리고 25% 암모니아용액을 이용하여 HA를 코팅하였다. 모델 약물로는 독소루비신을 사용하였다. HA코팅 리포솜의 크기는 120 nm 이었고, 약물봉입효율은 95% 이상이었다. 30% 혈장용액 내에서 HA코팅 리포솜의 입자크기는 일정한 상태를 유지하였으며, 대조군 리포솜은 크기가 1.4배 증가하였다. 외부 초음파 자극에 의한 리포솜으로부터 약물 방출을 유도한 후, 방출된 약물의 세포 이입율은 HA 코팅된 리포솜이 3배 이상 대조군 리포솜에 비하여 증가하였다. 본 연구에서는 외부 초음파 자극에 의하여 리포솜으로부터 약물의 방출을 극대화시키기 위한 초음파 민감형 리포솜을 개발하였고, 본 제형은 표적부위에서 약물의 방출을 효과적으로 제어하기 위한 분야에 활용이 가능할 것이다.
목적 지방간 환자에서 초음파 감쇠영상(attenuation imaging; 이하 ATI)의 감쇠계수(attenuation coefficient; 이하 AC)와 시각적 평가 사이의 상관관계 여부를 파악하고 혈액화학 및 CT 감쇠계수와 AC 사이의 상관관계 여부를 평가하고자 하였다. 대상과 방법 본 후향적 연구에서는 2018년 4월부터 12월까지 ATI를 포함한 간초음파를 시행 받은 환자들 중 만성 간질환 및 간경화증을 제외한 환자들을 대상으로 하였다. AC와 초음파 시각적 평가, 혈액화학, 간 감쇠 및 간 대 비장 비율(liver to spleen ratio; 이하 L/S ratio) 사이의 상관관계를 분석하였다. 분산 분석을 통해 초음파 시각적 등급에 따른 AC 값을 비교하였다. 결과 총 161명의 환자가 포함되었다. 초음파 시각적 평가와 AC 사이의 상관 계수는 0.814였다(p < 0.001). 정상, 경도, 중등도, 고도 지방간의 AC 평균값은 각각 0.56, 0.66, 0.74, 0.85였다(p < 0.001). 알라닌 아미노전이효소는 AC와 유의한 상관관계가 있었다(r = 0.317, p < 0.001). 간 감쇠계수 및 L/S ratio와 AC 사이의 상관계수는 각각 -0.702 와 -0.626이었다(p < 0.001). 결론 초음파 시각적 평가와 AC는 강한 양의 상관관계 및 등급들 사이의 구별되는 AC 값을 보였고, CT 감쇠계수와 AC는 강한 음의 상관관계를 보였다.
초음파 가공(Ultrasonic Machining:USM)은 새로운 기계가공기술 분야 중의 하나이다. 초음파 가공 과정은 비열, 비화학, 그리고 비전도의 방법이기 때문에 공작물 재료의 물리적, 화학적 변화가 없다. 이러한 특성으로 인해 초음파 가공기술은 유리, 세라믹 등과 같은 취성재료의 가공에 적합하다. 그러나 단점으로는 초음파 진동을 이용하여 취성재료를 가공하는 경우 크랙이 빈번하게 발생한다. 본 논문에서는 유리와 세라믹의 미세 구멍가공에서 다구찌 방법을 이용하여 크랙발생을 최소화하는 최적의 가공조건을 얻고자 하였다. 이를 통해 공작물의 입구 및 출구에서 발생하는 크랙 현상을 감소시켰다.
현재 널리 사용되고 있는 비파괴검사중의 하나인 초음파탐상검사(ultrasonic testing)는 교량, 발전소, 석유화학프랜트 및 중공업분야 등에 사용되는 각종 구조물의 사용전 중검사에 폭넓게 응용되고 있으며, 구조물의 안전관리와 품질관리에 필수적으로 요구되고 있다. 또한, 이들 구조물에 존재하는 결함에 대한 정량적 평가 및 검사 데이타의 해석에 많은 연구가 진행되고 있다. 기존의 초음파탐상검사에 사용되는 휴대용 초음파탐상기의 단점을 보안하기 위해 컴퓨터 내장형 초음파탐상기가 선진국에서 개발되고 있으며 다양한 소프트웨어의 사용에 따른 검사 신뢰도가 향상되고 있다. 본 연구는 컴퓨터 내장형 초음파탐상기를 구성하고, 이를 콘트롤할 수 있는 프로그램, 검사 결과의 저장 및 신호 처리 해석이 가능한 소프트웨어를 개발하였다.
초음파를 이용한 수중 반응을 통하여 친수성 고분자인 poly(vinyl alcohol) (PVA)를 다중벽 탄소나노튜브 표면에 개질하였다. 초음파 인가 시 PVA는 라디칼을 지닌 상태로 절단되며 탄소나노튜브는 일반적으로 라디칼 스캐빈저 역할을 하므로 생성된 PVA 라디칼과 반응하여 PVA 사슬이 탄소나노튜브 표면에 그래프트 된다. PVA의 그래프트 반응을 조절하기 위하여 초음파 인가 조건을 300과 500 W로 선택하였으며, 인가 시간은 최대 50분으로 하였다. 탄소나노튜브 표면에 그래프트된 PVA는 FTIR, TGA, SEM, 및 TEM을 통하여 분석하였다. 또한 PVA로 개질된 탄소나노튜브의 분산안정성을 분석하였다. 그래프트된 PVA의 양은 초음파의 인가 출력과 인가 시간에 비례하여 증가하였으며, PVA로 개질된 탄소나노튜브는 물 속에서 매우 안정적인 분산성을 보였다. 이는 복잡한 화학반응 과정없이 초음파를 이용하면 탄소나노튜브를 고분자로 간단히 개질할 수 있음을 보여준다.
하수슬러지의 초음파 전처리시 용존성 유기물의 증가와 혐기성 생분해도 향상을 평가하였다. 하수슬러지의 초음파에 의한 가용화는 세포벽의 파괴로 인하여 용해성 화학적 산소요구량, 단백질 및 탄수화물의 농도 증가와 입자크기를 감소시켰다. 혐기성 생분해도 측면에서초음파 전처리는 메탄가스 발생량을 증가시켜 혐기성 생분해를 향상시키는 것으로 나타났다. 하수슬러지의 생화학적 메탄 잠재 발생량 실험결과 초음파 전처리 후 슬러지의 최종 메탄 수율은 294.3 ml $CH_4/gVS$로 나타나 전처리를 하지 않은 경우 211.3 ml $CH_4/gVS$에 비해 약 40 % 향상된 값을 보였다. 이와 같은 결과를 고려 시 하수슬러지의 가용화는 혐기성 생분해도 향상에 효과적인 것으로 나타났다.
AMS (Accelerator Mass Spectrometry)를 이용한 방사성 탄소연대측정법으로 퇴적물 및 토양시료를 측정하기 위한 화학적 전처리법의 유기물 회수율을 개선하기 위하여, 초음파를 이용한 방법을 개발하였다. 일반적으로 널리 쓰이는 부식산 전처리법 중 단계 마다 사용되는 스터링법을 대신하여, 초음파 (ultrasonic)를 사용하고 초음파 출력, 반응 온도, 반응 시간 등 실험조건을 결정하였다. 유기물 함유량이 적어 연대측정이 불가능했던 시료에 대한 탄소 회수율이 6배 향상되어 다량의 시료를 얻기 힘든 연대측정분야에서는 매우 중요한 개선이 이루어졌다. 또한 동일 시료에 대해 초음파법과 스터링법으로 처리한 시료의 연대측정결과를 비교하여 초음파법이 회수율 향상 이외에는 연대측정결과에 영향을 미치지 않음을 확인하여 실용성이 있음을 증명하였다.
원전 안전주입계통 역지밸브의 유지보수 작업과 관련하여 작업자 방사성 피폭저감과 고가 부품의 재사용을 위해 방사능으로 오염된 이들 밸브를 화학제염법으로 제염을 수행하였다. 화학제염 후 역지밸브 내부 틈새에 잔류한 미세 고형입자를 제거하기 위해 초음파세척을 병행하였다. 역지밸브 disk arm holder를 사용한 사전 시험결과를 토대로 제염공정과 제염시약량을 결정하였으며 제염에 의한 부식산화물 용해거동, 방사능 제거거동과 재료부식거동을 조사하였다. 화학제염에 이은 초음파 적용결과, 초기 방사능의 93-95%가 제거되었으며 역지밸브 구성재질인 Type 304 stainless steel, Inconel-600 및 Stellite-6 에 대한 일반부식량은 각각 $ 2.1$\times10^{-2}$ , $6.0\times10^{-2}$ 및 1.7 mil 로써 일반부식 허용한계치의 3.3%, 24.0 % 및 2.7% 수준을 나타내어 제염효과와 재질건전성 면에서 효과적이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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