• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.113-113
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• 2017

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며, 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도, 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상 시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.157-157
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• 2016

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며. 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도. 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정 시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.6B
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• pp.689-694
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• 2006

The system performance of a bioactive foam reactor (BFR), that consists of a foam column using a surfactant and a biodegradation basin containing suspended bacteria, was investigated for the treatment of gaseous toluene or a mixture of four volatile organic compounds (VOCs, benzene, toluene, p-xylene, and styrene). Overall, the BFR achieved stable VOC removal efficiencies, indicating that it can be used as a potential alternative over conventional packed-bed biofilters. Furthermore, a dynamic loading test showed that relatively constant removal was maintained at the elevated loading due to a high mass transfer rate in the foam column. However, as the inlet concentration of VOCs increased, a portion of the VOCs mass-transferred to the liquid phase was stripped out from the biodegradation basin, resulting in a decrease in the overall removal efficiency. In the BFR, the removal efficiency of the individual VOC was mainly determined depending on the biodegradation rate (styrene > toluene > benzene > p-xylene), rather than the mass transfer rate. Consequently, increases in the microbial activity and the volume of the basin could improve the overall performance of the BFR system. Further investigation on microbial activity and community dynamics is required for the BFR when subjected to high loadings of VOC mixtures.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.45 no.6
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• pp.1157-1163
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• 2012

This study was performed a comparative life cycle assessment (LCA) among three rice production systems in order to analyze the difference of greenhouse gases (GHGs) emissions and environment impacts. Its life cycle inventory (LCI) database (DB) was established using data obtained from interview with conventional, without agricultural chemical and organic farming at Gunsan and Iksan, Jeonbuk province in 2011. According to the result of LCI analysis, $CO_2$ was mostly emitted from fertilizer production process and rice cropping phase. $CH_4$ and $N_2O$ were almost emitted from rice cultivation phase. The value of carbon footprint to produce 1 kg rice (unhulled) on conventional rice production system was 1.01E+00 kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ and it was the highest value among three rice production systems. The value of carbon footprints on without agricultural chemical and organic rice production systems were 5.37E-01 $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ and 6.58E-01 $CO_2$-eq. $kg^{-1}$, respectively. Without agricultural chemical rice production system whose input amount was the smallest had the lowest value of carbon footprint. Although the yield of rice from organic farming was the lowest, its value of carbon footprint less than that of conventional farming. Because there is no compound fertilizer inputs in organic farming. Compound fertilizer production and methane emission during rice cultivation were the main factor to GHGs emission in conventional and without agricultural chemical rice production systems. In organic rice production system, the main factors to GHGs emission were using fossil fuel on machine operation and methane emission from rice paddy field.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.27 no.1
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• pp.1-12
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• 2023

Coal gasification is a process of incomplete coal combustion to produce a syngas composed of hydrogen and carbon monoxide. It is one of methods to utilize coal cleanly because the process does not emits nitrogen oxides or sulfur oxides and particulate matters. In addition, chemicals can be produced using syngas. Coal gasification is classified as IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle), Plasma coal gasification and UCG (Underground Coal Gasification). Recently, WGS (Water Gas Shift) reactor and carbon capture system have been combined to gasifier to produce hydrogen from coal. In this study, the coal gasification and method of hydrogen production from syngas was summarized, and the hydrogen production from coal gasification project was investigated.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.4
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• pp.1-21
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• 2021

화석연료의 과도한 사용으로 유발된 기후변화 문제를 해결하기 위해 대체에너지의 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 재생가능하며 친환경적인 수소에너지가 실현가능한 궁극적 대안으로 주목받고 있다. 다양한 수소 생산 기술 중 물의 전기분해를 이용한 수전해 기술은 온실가스와 같은 오염물질을 배출하지 않으며 재생에너지와 연계하여 미이용 전력을 대용량 장주기로 저장할 수 있다는 장점이 있다. 수전해 장치는 수소와 산소를 발생하는 전극과 기체의 섞임을 방지하고 이온을 전달하는 분리막으로 구성되며 그 중 분리막은 수전해 장치의 효율과 안정성을 결정짓는 핵심 부품이다. 본 총설에서는 수전해 기술 중 저온 수전해에 해당하는 알칼라인 수전해(alkaline water electrolysis), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis)와 음이온교환막 수전해(anion exchange membrane water electrolysis)에 사용되는 분리막에 대한 특성을 분석하고 최근 연구 동향에 대해서 다루고자 한다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.39 no.1 s.115
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• pp.73-84
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• 2006

The objective of this study was to analyze long-term temporal trends of water chemistry and spatial heterogeneity for 10 sampling sites of the Yeongsan River watershed using water quality dataset during 1995 to 2004 (obtained from the Ministry of Environment, Korea). The water quality, based on multi-parameters of biological oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), conductivity, dissolved oxygen (Do), total phosphorus (TP), total nitrogen (TN) and total suspended solids (TSS), largely varied depending on the sampling sites, seasons and years. Largest seasonal variabilities in most parameters occurred during the two months of July to August and these were closely associated with large spate of summmer monsoon rain. Conductivity, used as a key indicator for a ionic dilution during rainy season, and nutrients of TN and TP had an inverse function of precipitation (absolute r values> 0.32, P< 0.01, n= 119), whereas BOD and COD had no significant relations(P> 0.05, n= 119) with rainfall. Minimum values in conductivity, TN, and TP were observed during the summer monsoon, indicating an ionic and nutrient dilution of river water by the rainwater. In contrast, major inputs of total suspended solids (TSS) occurred during the period of summer monsoon. BOD values varied with seasons and the values was closely associated (r=0.592: P< 0.01) with COD, while variations of TN were had high correlations (r=0.529 : P< 0.01) with TP. Seasonal fluctuations of DO showed that maximum values were in the cold winter season and minimum values were in the summer seasons, indicating an inverse relation with water temperature. The spatial trend analyses of TP, TN, BOD, COD and TSS, except for conductivity, showed that the values were greater in the mid-river reach than in the headwater and down-river reaches. Conductivity was greater in the down-river sites than any other sites. Overall data of BOD, COD, and nutrients (TN, TP) showed that water quality was worst in the Site 4, compared to those of others sites. This was due to continuous effluents from the wastewater treatment plants within the urban area of Gwangju city. Based on the overall dataset, efficient water quality management is required in the urban area for better water quality.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• v.27 no.5
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• pp.580-602
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• 2011

Volatile organic compound (VOC) emissions in the 2007 CAPSS (Clean Air Protection Supporting System) emissions inventory are chemically speciated for the SAPRC99 (Statewide Air Pollution Research Center 99) mechanism, following the Source Classification Code (SCC) matching method to borrow the U.S.EPA's chemical speciation profiles. CMAQ simulations with High-order Direct Decoupled Method (HDDM) are in turn applied to evaluate uncertainty in the method by comparing the simulated model VOC species to the observations in the Seoul Metropolitan Area (SMA) for a 2007 June episode. Simulations under-predicted ALK1 to ALK4 in SAPRC99 by a factor of 2 to 5 and over-predicted ALK5 by a factor of 7.5 while ARO1, ARO2, OLE1, and ethylene (ETH) are comparable to the observations, showing relative difference by 10 to 30%. OLE2 emissions are roughly 4 times overestimated. Emission rates for individual VOC model species are revised referring to the ratio of simulated to observed concentrations. Impact of the VOC emission changes on the overall ozone prediction was insignificant for the days of which 1-hr maximum ozone are lower than 100 ppb. However, simulations showed ozone difference by 5 to 10 ppb when high ozone above 120 ppb was observed in the vicinity of Seoul. This result suggests that evaluations on individual model VOC emissions be necessary to lead ozone control plans to the right direction. Moreover, the simulated ratios of ARO1 and ARO2 to $NO_x$ are roughly 50% lower than the observed ones, which imply that adjustment in $NO_x$ and VOC emission rates may be required to mimic the real VOC/$NO_x$ condition over the area.

• Resources Recycling
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• v.31 no.4
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• pp.3-11
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• 2022

Owing to the increasing demand for electric vehicles (EVs), appropriate management of their waste batteries is required urgently for scrapped vehicles or for addressing battery aging. With respect to technological developments, data-driven diagnosis of waste EV batteries and management technologies have drawn increasing attention. Moreover, robot-based automatic dismantling technologies, which are seemingly interesting, require industrial verifications and linkages with future battery-related database systems. Among these, it is critical to develop and disseminate various advanced battery diagnosis and assessment techniques to improve the efficiency and safety/environment of the recirculation of waste batteries. Incorporation of lithium-related chemical substances in the public pollutant release and transfer register (PRTR) database as well as in-depth risk assessment of gas emissions in waste EV battery combustion and their relevant fire safety are some of the necessary steps. Further research and development thus are needed for optimizing the lifecycle management of waste batteries from various aspects related to data-based diagnosis/classification/disassembly processes as well as reuse/recycling and final disposal. The idea here is that the data should contribute to clean design and manufacturing to reduce the environmental burden and facilitate reuse/recycling in future production of EV batteries. Such optimization should also consider the future technological and market trends.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.39 no.3
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• pp.132-139
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• 2017

Endocrine disrupting chemicals (EDCs) interfere with endocrine system in organisms, and have different mode of actions compared to conventional chemicals. Therefore, EDCs specific ecotoxicity tests and assessments have been globally developed by some organizations such as OECD, ASTM, and USEPA. In Korea, researches on EDCs and monitoring of EDCs in domestic environments were also continued. However, Korean ecotoxicity test guidelines for EDCs are not suggested till date. The purpose of this study is to review and analyze international ecotoxicity test guidelines for EDCs and the compare ecotoxicity methods and toxicity endpoints among standard test guidelines. We found that there are very limited EDCs specific soil ecotoxicity test guidelines (only in ASTM) compared to aquatic ecotoxicity test guidelines. Currently, fish, amphibian, waterflea, copepoda, earthworm, white worm, springtail, nematode, mite, and midge are suggested as standard ecotoxicity test species for EDCs. Reproduction, hormones, growth, vitellogenin, sex retio and development were proposed as endpoints for EDCs ecotoxicity. This study provided the comparison of EDCs specific ecotoxicity methods and endpoints between standard test guidelines, and suggested the further research to develop the method for assesseing ecotoxicity of EDCs.