• 한국포장학회지
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• 제23권3호
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• pp.191-200
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• 2017

적정포장설계는 포장 원자재 사용량 및 폐기물 발생량뿐만 아니라 재료비 및 물류비 절감이 가능하여 포장재의 환경성과 경제성을 모두 충족시킨다. 유한요소해석은 구조해석, 열전달, 유체운동, 전자기 등 다양한 분야에 유용한 도구로 적용되고 있지만, 포장분야에서는 그 적용이 미비하다. 이에 따라 포장분야에 유한요소해석 적용은 컴퓨터 시뮬레이션으로 포장 설계가 가능하기 때문에 향후 연구에 있어 비용과 시간 절약이 가능하며 적정포장설계를 통해 포장 폐기물과 물류비 절감이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 향후 포장분야에서 유한요소해석(FEM) 프로그램을 활용한 연구 설계에 도움이 되고자 하는 목적으로 국내에서 발표된 유한요소해석 관련 논문을 조사하였다. 1991년부터 2017년까지의 국내 학술지 및 학위논문에 게재된 유한요소해석 관련 논문 중 포장과 직접적인 연관성이 있다고 판단된 32편의 논문을 분석하여 연구의 동향을 살펴보았다. 그 결과 각 논문을 사용한 연구주제 및 내용, 유한요소해석 프로그램, 해석방법 등으로 분석하고 향후 포장분야에 활용할 수 있는 방향에 대하여 제시하였다. 포장 영역에 유한요소해석의 적용은 포장재에 가해지는 응력 및 진동해석을 통해 구조변경 및 두께 감량을 가능하게 하고 이에 따라 기계적 강도 향상 및 포장소재 사용량 감소를 통해 적정포장설계로 원가 절감이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 향후 포장 분야의 연구에 있어, 유한요소해석을 함께 병행한다면 경제적이고 합리적인 포장 설계를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 분석과학
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• 제8권1호
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• pp.91-99
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• 1995

축산폐기물의 처리에 이용되는 혐기성 및 호기성 소화법은 복잡한 처리기술과 유지관리 및 과다한 처리비용 등의 문제점이 있으며, 재활용법인 퇴비화는 긴 부숙기간, 수분조절제 사용 및 완숙도 판정의 어려움 등의 문제점이 있다. 이와 같은 축산폐기물의 기존 처리법의 문제점을 탈피하고 축산폐기물을 이화학적 및 위생학적으로 안정화시켜 축산폐기물 자체의 환경 부적인 측면인 악취, 기생충 및 병원균, 혐오감 등을 해소하며 처리물을 토양개량제 또는 유기질비료로 이용할 수 있는 축산폐기물의 안정화 처리 및 자원 재활용공정을 연구하였다. 본 논문은 대표적 축산폐기물의 하나인 돈분을 대상으로 안정화 반응조건을 확립하고 처리물의 안정성, 안전성, 위생성 및 비효성 등을 평가하는 목적으로 수행하였다. 연구결과 최적 안정화를 위한 첨가제의 투여량은 고형분 대비 약 30%, 반응시간은 약 5분이며, 건조는 자연건조 후 강제건조가 적합한 것으로 나타났다. 최종 안정화 처리물은 약알칼리성으로서 유기물 함량은 약 50% 내외, 비료성분인 총 질소, 인산 및 칼리의 합은 약 5.3%였다. 또한 안정화 처리시 암모니아, 황화수소 등의 악취물질이 거의 제거되었고, 일반세균과 대장균은 98% 이상, 기생충은 완전 사멸되었다. 따라서 돈분의 안정화 처리물은 토양개량제 또는 유기질비료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권1호
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• pp.63-72
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• 2020

용존 6가 우라늄은 다양한 화학종으로 존재하며, 화학종의 분포는 수용액의 pH에 의존한다. 산성 및 중성 근처의 pH 환경에서는 대표적으로 UO₂²⁺, UO₂OH⁺, (UO₂)₂(OH)₂²⁺, (UO₂)₃(OH)₅⁺ 화학종이 공존한다. 수용액 속에 비결정성 실리카가 콜로이드 성질의 부유입자 상태로 존재할 때 용존 화학종은 실리카 표면에 쉽게 흡착된다. 이 연구에서는 표면 흡착 화학종의 분포가 용존 화학종의 분포를 따르는지 조사하였다. 시료의 pH 값이 3.5-7.5인 조건에서 3종의 용존 화학종(UO₂²⁺, UO₂OH⁺, (UO₂)₃(OH)₅⁺)과 2종의 표면 흡착 화학종(≡SiO₂UO₂, ≡SiO₂(UO₂)OH^- 또는 ≡SiO₂(UO₂)₃(OH)₅^-)의 시간 분해 발광(luminescence) 스펙트럼을 측정하였다. pH 변화에 따른 각 화학종의 스펙트럼 변화 양상을 비교한 결과로 표면 흡착 U(VI) 화학종의 분포는 용존 U(VI) 화학종의 분포와 다르다는 것을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권1호
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• pp.30-58
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• 2022

고준위방사성폐기물 심지층처분장은 공학적방벽과 천연방벽의 다중방벽으로 이루어져 있으며 각 방벽재 사이의 상호작용에 의해 처분시스템의 전반적인 장기 건전성이 영향을 받게 된다. 특히 공학적방벽재인 압축 벤토나이트 완충재와 천연방벽인 근계암반의 상호작용에 의한 완충재의 침식 및 파이핑 현상은 사용후핵연료의 붕괴열 발산, 지하수 유입 저지 및 핵종 이동 저지의 역할을 수행하는 완충재의 성능을 저하시키기 된다. 처분 초기에 벤토나이트 완충재가 흡수할 수 있는 물의 양보다 많은 유량이 근계암반의 절리로부터 유입되면 잉여 지하수로 인한 수압이 발생하고 이로 인해 완충재 자체 및 갭채움재 주변으로 파이핑 현상이 발생할 수 있다. 또한 지하수와 벤토나이트 완충재의 물리-화학적 상호작용으로 인하여 완충재의 표면의 팽윤 및 겔/졸화로 인하여 완충재의 표면에서 침식이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 침식 및 파이핑 현상이 발생하는 조건과 이로 인한 완충재의 건전성을 명확하게 평가하는 것이 처분장의 장기건전성 평가를 위해 반드시 필요하다. 처분선진국들에서는 주로 실내 및 공학규모 실험이 수행되고 있으며 일부 전산 모델 개발이 진행되고 있는 상황이지만 실험에서 관측된 현상들을 복합적으로 모사할 수 있는 전산 모델은 개발되지 않았다. 국내에서도 다양한 침식/파이핑 시나리오에 대한 연구나 열-수리-역학-화학적 복합거동을 고려한 연구는 수행되지 않았다. 본 기술 보고에서는 현재까지 수행된 국내외 벤토나이트 침식 및 파이핑 연구와 이들이 주로 고려한 영향인자를 파악하였다. 실험값을 검증하기 위해 제안된 전산 모델들을 소개하고 향후 완충재 침식 및 파이핑 현상 규명을 위한 연구 수행 방향에 대해 정리하였다. 본 논문에서 검토한 다양한 시험 및 모델링 사례를 바탕으로 향후 국내 심층처분장환경을 고려한 압축 벤토나이트 완충재 침식 및 파이핑 관련 연구가 필요하다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.491-501
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• 2022

벤토나이트는 고준위 방사성 폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재의 주재료로 고려되고 있다. 처분환경에서 벤토나이트는 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 연구는 제작된 수화거동 실험용 셀을 사용하여 수화 조건에서 벤토나이트의 거동 특성을 X선 단층촬영 기술을 이용하여 평가하고자 하였다. 플라스틱재료로 만들어진 원통형 셀은 상부의 탈착식 캡을 이용하여 시료 상부에 수직응력을 가하거나 팽윤압을 측정할 수 있도록 제작하였다. 수화실험은 건조밀도 1.4 g/cm³, 함수율 20%의 조건으로 제작된 경주 벤토나이트 블록시료로 수행되었다. 샘플의 직경은 27.5 mm, 높이는 34 mm 이며, 수화 실험 중 0.207 MPa의 일정한 압력으로 물을 주입하였으며, 7일 동안 수화실험을 지속하였다. 하루 동안 수화 과정을 거치면서 벤토나이트가 팽창하여 셀 내부의 공간을 채우는 것을 확인하였다. 또한, 샘플의 X선 CT값의 히스토그램 분석을 통해 수화 과정 초기의 샘플 밀도 증가와 이후 점진적인 밀도 감소가 발생함을 평가할 수 있었다. 평균 CT 값, CT값의 표준 편차, CT값 변화량에 대한 분석을 통해 샘플의 수화 과정에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있었다. 즉, 수화 시작 후 2일 동안 시료 하부 및 상부 영역은 밀도가 감소하고 중간 영역은 밀도가 증가하였다. 그 후 수화가 진행되면서 샘플의 각 위치에서의 밀도 변화는 초기 샘플의 밀도와 비교할 때 그 차이가 점차 감소함을 확인하였다. 샘플 내 균열의 형성과정과 이후 감소되는 현상도 X선 단층촬영에 의해 확인되었다.

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.37-46
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• 2024

전 세계적으로 플라스틱 폐기물로 인한 환경문제가 지속적으로 제기되었으며, 코로나19 이후 플라스틱 폐기물은 급증하는 추세이다. 특히 PP와 PE는 전체 플라스틱 생산량의 절반 이상을 차지하며 두 소재의 폐기물량은 심각한 수준이다. 이에 따라 국내외적으로 플라스틱 재자원화를 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있으며, 그중 열분해 기술은 한가지 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 PP와 PE의 열분해 생성 기체에 대한 화학 반응론적 거동을 예측하고자 비응축성 기체의 열분해 거동에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 기존의 열분해 문헌 조사를 통해 얻은 다양한 조성의 탄화수소 화학종을 기반으로 온도와 체류시간에 따라 생성물의 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 온도 및 체류시간이 증가함에 따라 비응축성 기체의 전환을 통해 H₂와 고분자 탄화수소의 생성이 증가하였고 동시에 CH₄와 C₆H₆ 화학종은 감소하여 반응에 참여하는 것을 알 수 있었다. 또한 생성률 분석을 통해 C₂H₄의 분해 반응이 H₂ 생성에 지배적인 반응임을 확인하였고, C₂H₄의 함량이 PP 대비 많은 PE에서 C₂H₄의 분해 반응을 통해 H₂ 생성량이 증가하는 경향을 나타냈다. 향후 수치해석 결과에서 도출된 여러 변수를 통해 플라스틱에서 H₂ 및 탄소의 전환율을 높이는 방법을 실험적으로 확인할 계획이다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제28권2호
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• pp.223-258
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• 2013

필자는 우주조약의 국제법적 의미에 관하여 첫째, 우주활동의 법원칙선언조항, 둘째, 세부조약으로 발전한 조항 그리고 마지막으로 우주조약의 보완사항에 관한 최근 동향으로 분류하여 설명하였다. 1963년 12월 13일 UN총회의 '우주법선언'을 반영한 우주조약은 그 세부조약으로 1968년 구조협정, 1972년 책임협약, 1975년 등록협약을 제정하였다. 2013년 5월 기준으로 102개국이 가입하고 27개국이 서명한 우주조약은 그야말로 우주법의 '마그나 카르타'(Magna Carta) 내지는 우주의 헌법이라고 불릴 정도로 우주법의 가장 기본이 되는 원칙을 담고 있고, 특히 달과 다른 천체를 포함한 우주를 비전유원칙인 '국제공역'(res extra commercium)으로 선언함으로서 우주에 대한 영유권 문제를 종식시켰다는 점에서 큰 의미를 찾을 수 있다. 우주조약이 제정된지 반세기가 되어가는 시점에서 우주조약에서 규정하고 있는 조항 중 우주활동은 모든 국가들의 이익을 위한다는 원칙(제1조), 외기권 우주의 자유로운 탐사와 이용(제1조), 전유화금지(제2조)와 타국의 권리존중(제9조)은 조약법은 물론 모든 국가들을 구속하는 국제관습법과 '강행규범'(jus cogens)으로까지 발전된 조항이라고 할 수 있다. 특히 우주조약은 투명성과 개방성을 규범적으로 요구하고 있다. 이것은 우주활동이 '전세계적 공공 이익'(global public interest)과 관련되어 있음을 시사하고 있다. 이러한 우주에서의 '전세계적 공공이익'에 대한 원리는 국제공동체에게 '대세적 의무'(obligation erga omnes)를 부과하고 있는데, 우주를 모든 인류의 영역이라고 선언한 점, 우주에서의 협력의 의무, 우주비행사를 인류의 사절이라고 한 점, 우주활동에서 해로운 오염을 피하라고 한 점, 우주활동을 국가, 사적 실체 그리고 정부간 조직체(IGOs)로 제한한 점, 우주활동으로 인한 손해배상에 대한 절대책임원칙, 우주에서의 핵무기 및 대량파괴무기 배치 금지, 우주활동의 공개성과 투명성 그리고 국제우주제도의 보편적 적용 등이 이를 뒷받침 해주고 있다. 현재 우주조약의 해석을 두고 많은 논란이 있는 조항들이 있고 제정당시 예상 못했던 우주기술의 발달과 상업화로 인해 보충해야 할 주제도 많이 생겨나서 현재 COPUOS 내에서 1979년 달조약을 포함한 현행 우주관련 5개 조약의 지위검토를 법률소위원회에 의제로 포함시킬 것을 제의하여 1998년 제37차 법률소위원회부터 정식으로 승인받아 현재까지 논의되고 있다. 그러나 필자는 '우주법선언'의 내용들이 이미 국제관습법으로 굳어 졌으며, 이를 거의 반영한 우주조약의 상당부분 조항들이 이제는 국제관습법화 되었고, 심지어는 강행규범(jus cogens)이 된 조항들도 있다는 면에서 우주조약의 성과는 국제법상 매우 큰 의미를 지녔다고 평가하고 싶다. 앞으로 우주조약 이외에 우주관련세부조약들로도 해결하지 못하는 분야들은 COPUOS나 UN을 통하여 보완적인 결의와 선언들로 계속 반영되어야 할 것이며 만일 별도의 조약제정이 불가능하다면 적당한 시기에 우주조약을 포함하여 세부조약의 개정을 통하여 또는 추가의정서를 만들어 보완하면 좋을 것이라고 생각한다. 우주조약은 그 개념들의 모호성 때문에 수많은 학자들로부터 비난을 받아왔지만 그럼에도 불구하고 계속 존속해 왔다는 사실을 간과해서는 안 될 것이다. 현재 우주폐기물과 관련하여 "IADC 우주폐기물 경감 가이드라인", COPUOS의 "우주폐기물감축 가이드라인", 세계국제법협회(ILA)의 "우주폐기물로 인한 피해로부터 환경을 보호하기 위한 국제협약 초안" 등이 우주조약을 보완하고 있고, 분쟁해결에 관하여 세계국제법협회(ILA)가 1998년 타이페이(Taipei) 회의에서 채택한 "우주법분쟁해결에 관한 협약안"을 제시한 바 있고, 2011년 중재재판소(PCA)가 "우주활동관련 분쟁의 중재재판에 관한 선택규칙"을 제정하고, 2012년 우주활동관련 분쟁의 중재재판관을 새롭게 임명하였다는 점은 우주법이 계속 발전되어 가고 있다는 모습을 보여주고 있다. 한편 UNIDROIT(국제사법통일기구)에서는 우주자산의 구입 및 조달에 필요한 담보금 거래시 국제적으로 통일된 담보거래 규칙을 위한 "이동장비국제담보권협약에 대한 우주자산의정서"는 우주조약이 해결하지 못하고 있는 분야는 별도의 조약체결을 통하여도 보완되고 있다는 가능성을 보여주고 있는 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.327-335
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• 2009

지진이 빈번하게 발생하는 지역에서는 비내진상세구조물은 지진 발생시 연약층을 형성하고 취성적 붕괴를 일으키게 된다. 그러나, 기존 구조물을 해체하고 내진상세 구조물을 신축하는 방법은 건설폐기물, 환경오염 및 민원 등 여러가지 문제들을 가지는 등 비경제적 방법이라 할 수 있다. 따라서 기존 구조물이 내진성능을 만족하도록 내진보강에 관한 많은 연구가 이루어졌으며, 이러한 내진보강방법에는 끼움벽, 철골브레이스, 연속벽, 부벽, 날개벽, 기둥/보의 자켓팅 등이 있다. 이 중 끼움벽 골조는 큰 변형과 접합부에서의 회전이 발생하는 골조와, 비교적 작은 변형에서도 전단파괴를 야기하는 끼움전단벽 등 복합적인 거동특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 시스템의 거동특성은 개개의 골조나 벽에서 나타나는 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽의 내진성능을 평가하고자 하였으며, 손상에너지의 효과적 흡수를 위해 변형경화형 시멘트 복합체 (SHCC)를 사용하였다. 실험은 1/3 축소모형의 끼움벽을 반복가력하는 것으로 계획하였다. 실험 결과, SHCC 끼움벽에서는 섬유의 가교작용을 통해 시멘트 복합체 내 응력을 재분배함으로써 미세균열이 발생하였으며, 강도 및 에너지소산능력이 우수한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.283-290
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• 2009

Bottom ash는 플라이애쉬와 달리 거의 대부분이 산업폐기물로 분류되어 화력발전소 회사장에 매립처리 되고 있으나, 그 자체가 갖고 있는 경량성을 이용하여 기포콘크리트의 골재로 활용한다면 중량 감소에 따른 지반침하저감 및 구조물에 작용하는 측방 유동압 및 토압을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 부산자원으로 재활용함으로써 환경보호 및 경제적 자원으로 가치창조할수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 bottom ash 적용에 따른 기포콘크리트의 역학적 특성을 파악하기 위하여 그 적용비율을 변수로 하여 단위용적질량, 공기량, 물-시멘트비 등의 변화, 소요 시멘트량의 특성을 실험을 통해 검토하였으며, 이들이 압축강도에 미치는 영향에 대해서도 평가하였다. 실험결과를 분석한 결과, bottom ash의 적용은 그 적용 비율에 따라 단위용적질량, 공기량, 물-시멘트비, 압축강도에 미치는 영향의 정도가 다르게 나타났으며, 이를 토대로 각 인자별 주요 상관관계를 도출하였다. 또한, 본 연구의 결과를 통해 bottom ash를 경량콘크리트의 골재로 활용할 경우 시공시 필요로 하는 조건에 부합할 수 있는 배합비 선정 안을 제안하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.247-247
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• 2010

본 연구는 주류 제조과정에서 발생하는 생전분발효 부산물을 펠릿(pellet)연료로 전환하는 과정에서 효율적인 방법에 대해 기술한다. 술을 정제하는 과정에서 발생하는 주박을 펠릿화하고 재생청정에너지인 폐자원의 효율성을 높이기 위한 방법을 제안한다. 술을 정제하고 남은 지게미를 주박(酒粕, 술지게미)이라 하고 흔히 부드러운 것을 단단하게 뭉친 알갱이를 펠릿이라 한다. 현재 펠릿화는 폐목재를 분쇄후 성형, 가공하여 목재펠릿을 만들어 상용화하고 있다. 목재펠릿은 성형, 가공하는데 비용이 주박보다 많이 들고 열량도 더 낮음을 확인하였다. 목재소에서 나온 나무(톱밥)와 주박을 열량측정기를 이용하여 측정한 결과로 나무는 약 1850 Kcal이고 주박은 약 1989 Kcal가 측정되었다. 나무는 일반 목재소 세 곳에서 채취한 것이고 주박은 막걸리, 약주 및 청주의 술지게미를 실험에 사용한다. 주류업체에서도 술을 정제하고 남은 주박을 처리하는데 많은 곤란과 비용이 든다. 또한 주박을 해양에 투척하여 처리해 왔으나 2012년부터 해양투기가 금지되어 더욱 처리에 곤란을 겪게 된다. 최근 주박을 토양개량제(비료)로 개발하여 사용하기도 하나 본 연구에서 제안하는 장점은 농산물을 재배해서 주류제조시 발생되는 주박을 펠릿화하여 연료로 사용하고 남은 재를 토양개량제로 사용하는 장점이 있다. 제품의 전체 라이프 사이클을 통해 환경으로 방출되는 모든 것을 가능한 한 0(zero)으로 하는 활동인 제로-이미션(zero-emision)이 된다. 이는 단순히 배출량만을 줄이는 것이 아니라 폐기물을 유용한 자원으로 활용한다는 측면이 가장 큰 이점이 된다. 주박의 효율성을 높이기 위해 주박을 종류별로 주박과 목재를 섞는 방법으로 열량을 측정하였다. 먼저 열량이 높은 순서로 막걸리 주박과 약주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 두 번째 막걸리 주박과 청주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 세 번째 막걸리 주박과 나무 톱밥의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2로 섞어서 열량을 측정하였다. 열량이 높은 순서는 세 번째(2015Kcal), 두 번째(1995Kcal), 첫 번째(1868Kcal)의 순이었다. 가장 열량이 높은 막걸리 주박과 나무 톱밥을 섞은 것이 가장 효율성이 높다. 주박 펠릿의 장점은 친환경적인 소재이고 지속적으로 재생이 가능한 에너지원이다. 더욱이 주박 펠릿은 발열량이 높고 다른 바이오매스 원료에 비해 청정하다는 큰 장점을 지니고 있다. 또한 사용에 소요되는 유지 관리비용을 최소화할 수 있고 자동화가 가능하여 사용에 편리하다. 가격면에서 화석연료에 비해 안정적이고 체적 또한 작아 이송의 큰 장점을 가지고 있다. 현재 펠릿의 경우는 목재펠릿이 제품화되어 있지만 주박을 이용하여 제품의 펠릿화를 통한 연료원으로 사용하는 경우는 전 세계 전무한 상태로 폐자원을 재사용하는 효율성이 제시된다. 향후 과제로 주박을 이용한 펠릿 연료원의 기술이 개발되고 기계적인 시스템을 개발하면 저탄소 녹색성장 신재생에너지 연료의 획기적인 미래형 에너지시스템이 될 것이다.