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흑연 동위원소 비율법의 지표 동위 원소 적합성 연구 (A Suitability Study on the Indicator Isotopes for Graphite Isotope Ratio Method (GIRM))

  • 한진석;장준경;이현철
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.83-90
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    • 2020
  • 흑연 동위원소 비율법(GIRM)은 비핵화 검증 도구로써 흑연감속로의 플루토늄 생산량을 예측하는데 사용된다. 원자로가 가동되면 238U의 중성자 포획 반응에 의해 플루토늄이 생성되어 축적되고 동시에 흑연 내 불순물도 핵반응을 통해 다른 핵종으로 바뀌기 때문에 플루토늄의 생성량과 불순물의 농도는 일정한 상관 관계를 갖는다. 이러한 상관관계에도 불구하고 어느 특정 시점에서의 불순물의 농도는 불순물의 초기 농도에 의존하기 때문에 불순물의 초기 농도가 알려지지 않으면 불순물의 절대 농도만으로 플루토늄 생산량을 예측하는 것은 불가능하다. 그러나 불순물의 초기 동위원소 비율은 초기 불순물 농도에 상관없이 알려져 있기 때문에 불순물의 동위원소 비율과 플루토늄 생산량의 관계는 흑연감속로에서 플루토늄 생성량을 예측하는 유용한 도구가 될 수 있다. 흑연동위원소 비율법의 지표 원소로 Boron, Lithium, Chlorine, Titanium, Uranium 등이 이용되는 것으로 알려져 있다. 위 지표원소의 동위원소 비와 플루토늄 생성량 사이의 상관 관계가 초기 불순물 농도에 의존하지 않는지를 네 가지 다른 흑연 불순물 조성을 이용하여 평가하였다. 10B/11B, 36Cl/35Cl, 48Ti/49Ti, 235U/238U은 흑연의 초기 불순물 농도에 상관없이 누적 플루토늄 생성량과 일관된 상관 관계를 갖는다. 이러한 원소들은 다른 원소의 핵반응에 의해 해당 원소의 동위원소가 생성되지 않기 때문이다. 반면 6Li/7Li과 플루토늄 생성량의 상관관계는 흑연 내 불순물의 초기 농도에 의존한다. 7Li은 6Li의 중성자 포획 반응에 의해서 생성되기도 하지만 10B의 (n, α)반응으로도 생성되는 것이 더 지배적이기 때문에 10B의 초기 농도가 7Li의 생성량에 영향을 미치는 것이다. 따라서 Lithium은 흑연 동위원소 비율법을 위한 지표 원소로 적절하지 않음을 알 수 있다.

일산화탄소의 선택적 산화반응을 위한 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매의 합성과 특성분석 (Preparation and Characterization of $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ Catalysts for Preferential Oxidation of Carbon Monoxide)

  • 이소연;이석희;천재기;우희철
    • 청정기술
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    • 제13권1호
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    • pp.54-63
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    • 2007
  • 고분자 전해질 연료전지에 사용되는 개질 수소 속에는 미량의 일산화탄소가 존재할 수 있으며, 이는 연료전지의 백금 성분의 양극 전극을 비활성화로 이끌며, 그로 인하여 전기 출력이 급격히 떨어지게 된다. 본 연구는 담체의 조성을 달리한 여러 가지 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ (x=0.0-1.0) 촉매들을 합성하고 그들 특성이 분석되었으며, 또한 일산화탄소의 산화반응과 수소 분위기에서의 일산화탄소에 대한 선택적 산화반응을 수행하였다. 이들 촉매들은 수열합성법과 침적-침전법을 조합하여 제조되었으며, XRD, XRF, SEM, TEM, BET, $N_2O$ 분해실험, 산소저장능력 측정 기법 등에 의해 그들의 물리화학적 성질들이 분석되었다. 담체의 조성과 반응물 산소의 과잉정도에 따른 영향들이 여러 반응온도에서 반응활성과 이산화탄소 선택도 등에 의해 조사되어졌다. 합성된 여러 조성을 달리한 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매들 가운데 $Cu/Ce_{0.9}Zr_{0.1}O_2$$Cu/Ce_{0.7}Zr_{0.3}O_2$ 두 가지 촉매는 $170^{\circ}C$ 반응온도 부근의 PROX 반응에서 99% 이상의 CO 전환율과 50% 내외의 선택도를 나타내었다. 이와 같은 비교적 완화된 조건에서의 우수한 활성은 높은 산소저장능력을 지닌 $Ce_xZr_{1-x}O_2$ 담체를 사용함으로서 구리촉매의 산호-환원 활성이 증가한 것에 기인하며, 결국 수소분위기에서의 일산화탄소의 산화 반응에 대한 높은 활성과 선택도를 이끌었다.

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에스터화 반응을 이용한 신갈나무 바이오오일 품질 개선 (Upgrading of Quercus mongollica bio-oil by esterification)

  • 채광석;이형원;정한섭;이재정;주영민;이수민
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.975-984
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    • 2018
  • 급속열분해 바이오오일은 사용 용도를 제한하는 바람직하지 않은 많은 특성을 가지고 있다. 낮은 산도, 불안정성, 수분과 산소 함량, 식성 증가, 저장동안에 중합 및 낮은 발열량이 적용을 제한하는 주요 특징이다. 에스터 반응을 이용한 공비 수분 제거는 이 모든 특성을 개선할수 있다. 본 연구에서는 바이오오일의 특성 변화를 알아보기 위하여 0.3~1.4 mm 크기의 신갈나무 시료 500 g을 $550^{\circ}C$에서 2초 동안 급속열분해하여 바이오오일을 제조하였다. 제조된 바이오오일을 감압(100 hPa) 조건에서 30 min 동안 비휘발성 알콜인 n-butanol 처리하였다. 제조 오일의 수분, 점도, 고위발열량, 산도, FT-IR 및 GC/MS을 분석하였다. 수분은 91.4 % 감소(from 31.5 % to below 2.7 %), 점도는 65.8 % 감소(from 36.5 to 12.5 cP), 발열량은 96.8 % 증가(from 3,918 to 7,712 kcal/kg), 산도는 1.3 증가했다(from 2.7 to 4.0). FT-IR 및 GC/MS 분석결과 불안정한 산성물질, 알데히드, 케톤 및 저급 알콜이 안정된 목표 물질로 변환한 것으로 나타났다. 특히 실험 수행 과정에서 급속열분해 바이오오일의 수분 함량이 상당히 감소했다. 이렇게 개선된 품질 개선된 급속열분해 바이오오일은 표준보일러와 열병합발전소(CHP)의 연료로 이용이 가능하다.

경주 벤토나이트의 수리-열-역학적 특성 및 핵종 유출 저지능 (Hydraulic-Thermal-Mechanical Properties and Radionuclide Release-Retarding Capacity of Kyungju Bentonite)

  • Jae-Owan Lee;Won-Jin Cho;Pil-Soo Hahn
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.87-96
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    • 2004
  • 고준위방사성폐기물 처분장의 완충재 후보물질 선정을 위해 경주 벤토나이트를 대상으로 수리특성, 팽윤특성, 열적특성, 역학특성 및 핵종유출 저지특성을 조사하였다. 실험결과, 압축 벤토나이트의 수리전도도는 $10^{-11}$ m/s 이하로 매우 낮았으며 건조밀도가 증가할수록 감소하였다. 팽윤압은 0.66 ㎫∼14.4 ㎫ 사이의 값을 보였으며 건조밀도에 따라 증가하였다. 건조밀도가 1.4 Ms/㎥ ∼ 1.8 Mg/㎥1.4 일때, 열전도도, 열축압축강도 (unconfined compressive strength), 탄성계수 (Young's modulus of elasticity), Poisson 비는 각각 0.80 ㎉/m $h^{\circ}C$ ∼1.52 ㎉/m $h^{\circ}C$, 0.55 ㎫ ∼ 8.83 ㎫, 59 ㎫ ∼ 1275 ㎫, 0.05 ∼ 0.20의 값을 나타내었다. 압축벤토나이트에 대한 핵증 확산계수는 산화 환경에서 측정되었으며, 주어진 실험조건에서 삼중수소 (H-3)는 1.7${\times}$$10^{-10}$ $m^2$/s ∼ 3.4${\times}$$10^{-10}$ $m^2$/s. 양이온 핵종 (Cs, Sr , Ni)은 8.6${\times}$$10^{-14}$ $m^2$/s ∼ 1.3${\times}$$10^{-12}$ $m^2$/s, 음이온 핵종 (I, Tc)은 1.2${\times}$$10^{-11}$ $m^2$/s ∼ 9.5${\times}$$10^{-11}$ $m^2$/s, 악티나이드 핵종은 3.0${\times}$$10^{-14}$ $m^2$/s ∼ 1.8${\times}$$10^{-13}$ $m^2$/s 사이의 값을 나타내었다. 이때 확산계수는 모든 핵종에 대해 압축벤토나이트의 건조밀도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.

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쌀 품종별 약주의 유기산, fusel oil 함량 및 항산화활성 비교 (Comparison of the organic acids, fusel oil contents and antioxidant activities of Yakju with the additions of various rice cultivars)

  • 허창기;이중원;김용두
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.365-371
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    • 2013
  • 쌀을 원료로한 전통주의 우수성을 밝히고자 일반계통 3종, 통일계통 2종 및 태국산 인디카 품종 1종 등 총 6종에 대한 약주의 이화학적 특성과 DPPH radical 소거활성 및 SOD 유사활성 등 항산화활성을 측정하였다. 쌀 품종에 따른 약주의 시료구별 pH는 일미벼와 한아름벼로 담금한 약주의 pH가 4.14와 4.07로 다른 시료구에 비해 높았고, 그 외 시료구는 3.92~3.98이었다. 총산 함량은 태국산 쌀의 인디카 품종으로 담금한 약주의 총산 함량이 0.56%로 가장 높았다. 환원당 함량은 국내산 일반계통 품종과 통일계통 품종은 2.12~2.59%로 비슷하였으나, 태국산 인디카 품종은 3.59%로 다른 시료구에 비해 다소 높았다. Ethanol 함량은 통일계 품종인 한아름벼를 이용해 담금한 약주가 19.14%로 가장 높았고, 태국산 인디카 품종으로 담금한 약주는 13.97%로 가장 낮았다. 유기산 함량은 태국산 인디카 품종으로 담금한 약주가 3,491.8 mg%로 가장 높았으며, 주요 유기산은 lactic acid였다. 쌀 품종에 따른 fusel oil 총량을 보면 태국산 인디카 품종으로 담금한 약주가 1,270.35 mg/L로 가장 높은 함량을 보였고, Fusel oil 류 중 2-butyl alcohol이 가장 많은 함량을 보였다. 시료별 DPPH free radical 소거능은 태국산 인디카 품종으로 담금한 약주에서 소거능이 높았고, 일미벼 및 한아름벼로 담금한 약주는 상대적으로 약하였다. SOD 유사활성 또한 태국산 인디카 품종으로 담금한 약주가 60.10%로 가장 높았으며, total polyphenol 함량 역시 태국산 인디카 품종으로 담금한 약주가 국내산 품종으로 담금한 약주에 비해 약간 높았다. 쌀품종에 따른 약주의 항산화 활성을 비교한 결과 국내산 품종과 태국산 품종 모두에서 활성이 확인되었다.

영광원자력발전소 주변의 지형 및 지질에 따른 $^{137}Cs$ 분포 및 거동에 관한 연구 (Distribution and Behavior of $^{137}Cs$ According to topography and nature of the soil around Yeong-Gwang NPPs,)

  • 한상준;이경진;김희근
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제2권4호
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    • pp.271-278
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    • 2004
  • 본 연구에서는 국내 원전이 위치한 지역의 토양에서 $^{137}Cs$의 축적 경향을 파악하기 위하여 원전이 위치한 영광군 관내의 평지와 고산지대인 금정산, 불갑산 및 영광원전으로부터 원거리에 위치한 내장산 등을 대상으로 토양중 $^{137}Cs$의 화학적인 특성과 고도에 따른 $^{137}Cs$의 축적 경향을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 일반적으로 국내 토양 중 $^{137}Cs$의 농도는 불검출 ${\~}252\;Bq/kg-dry$의 범위 내에 있으며 본 연구에서 측정한 평지부분과 고산지대인 원전으로부터 2 km 떨어진 금정산, 약 20 hn 떨어진 불갑산 및 원거리에 위치한 내장산에서도 지금까지의 $^{137}Cs$농도 범위에 들었다. 그러나 고산지대는 평지에서와는 다르게 고도가 증가함에 따라 $^{137}Cs$농도도 증가하는 경향을 보이고 있고, 정상 부분이 하부 부분보다 더 높게 나타났고 영광원전 인근 일반평지부분보다는 $^{137}Cs$의 농도는 $2{\~}6$배 정도 높은 경향을 나타내었다. 연구결과 $^{137}Cs$의 분포는 지형적 요인(고도) 및 토양의 화학적 요인(양이온치환용량)과 상관성이 큰것으로 나타났다. 지형적 요인으로는 주로 고도를 들 수 가 있는데 높은 고도의 산의 경우 대기중 $^{137}Cs$이 토양에 침투되는 기회가 커짐으로 동일한 토질 조건의 평지 토양에 비해 높은 $^{137}Cs$준위를 나타내었다 토양의 화학적 요인으로는 양이온치환용량이 주요 인자임이 규명되었다. 양이온치환용량은 침적된 $^{137}Cs$을 토양에 고정시키는 능력을 나타내며 같은 지형조건에서 높은 양이온치환용량을 가진 시료가 낮은 양이온치환용량을 가진 토양에 비해 $^{137}Cs$농도는 높은 값을 보였다.

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일산화탄소중독(一酸化炭素中毒)의 진료대책(診療對策) 수립(樹立)을 위한 추계학적(推計學的) 연구(硏究) (A Stochastic Study for the Emergency Treatment of Carbon Monoxide Poisoning in Korea)

  • 김용익;윤덕로;신영수
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제16권1호
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    • pp.135-152
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    • 1983
  • Emergency medical service is an important part of the health care delivery system, and the optimal allocation of resources and their efficient utilization are essentially demanded. Since these conditions are the prerequisite to prompt treatment which, in turn, will be crucial for life saving and in reducing the undesirable sequelae of the event. This study, taking the hyperbaric chamber for carbon monoxide poisoning as an example, is to develop a stochastic approach for solving the problems of optimal allocation of such emergency medical facility in Korea. The hyperbaric chamber, in Korea, is used almost exclusively for the treatment of acute carbon monoxide poisoning, most of which occur at home, since the coal briquette is used as domestic fuel by 69.6 per cent of the Korean population. The annual incidence rate of the comatous and fatal carbon monoxide poisoning is estimated at 45.5 per 10,000 of coal briquette-using population. It offers a serious public health problem and occupies a large portion of the emergency outpatients, especially in the winter season. The requirement of hyperbaric chambers can be calculated by setting the level of the annual queueing rate, which is here defined as the proportion of the annual number of the queued patients among the annual number of the total patients. The rate is determined by the size of the coal briquette-using population which generate a certain number of carbon monoxide poisoning patients in terms of the annual incidence rate, and the number of hyperbaric chambers per hospital to which the patients are sent, assuming that there is no referral of the patients among hospitals. The queueing occurs due to the conflicting events of the 'arrival' of the patients and the 'service' of the hyperbaric chambers. Here, we can assume that the length of the service time of hyperbaric chambers is fixed at sixty minutes, and the service discipline is based on 'first come, first served'. The arrival pattern of the carbon monoxide poisoning is relatively unique, because it usually occurs while the people are in bed. Diurnal variation of the carbon monoxide poisoning can hardly be formulated mathematically, so empirical cumulative distribution of the probability of the hourly arrival of the patients was used for Monte Carlo simulation to calculate the probability of queueing by the number of the patients per day, for the cases of one, two or three hyperbaric chambers assumed to be available per hospital. Incidence of the carbon monoxide poisoning also has strong seasonal variation, because of the four distinctive seasons in Korea. So the number of the patients per day could not be assumed to be distributed according to the Poisson distribution. Testing the fitness of various distributions of rare event, it turned out to be that the daily distribution of the carbon monoxide poisoning fits well to the Polya-Eggenberger distribution. With this model, we could forecast the number of the poisonings per day by the size of the coal-briquette using population. By combining the probability of queueing by the number of patients per day, and the probability of the number of patients per day in a year, we can estimate the number of the queued patients and the number of the patients in a year by the number of hyperbaric chamber per hospital and by the size of coal briquette-using population. Setting 5 per cent as the annual queueing rate, the required number of hyperbaric chambers was calculated for each province and for the whole country, in the cases of 25, 50, 75 and 100 per cent of the treatment rate which stand for the rate of the patients treated by hyperbaric chamber among the patients who are to be treated. Findings of the study were as follows. 1. Probability of the number of patients per day follows Polya-Eggenberger distribution. $$P(X=\gamma)=\frac{\Pi\limits_{k=1}^\gamma[m+(K-1)\times10.86]}{\gamma!}\times11.86^{-{(\frac{m}{10.86}+\gamma)}}$$ when$${\gamma}=1,2,...,n$$$$P(X=0)=11.86^{-(m/10.86)}$$ when $${\gamma}=0$$ Hourly arrival pattern of the patients turned out to be bimodal, the large peak was observed in $7 : 00{\sim}8 : 00$ a.m., and the small peak in $11 : 00{\sim}12 : 00$ p.m. 2. In the cases of only one or two hyperbaric chambers installed per hospital, the annual queueing rate will be at the level of more than 5 per cent. Only in case of three chambers, however, the rate will reach 5 per cent when the average number of the patients per day is 0.481. 3. According to the results above, a hospital equipped with three hyperbaric chambers will be able to serve 166,485, 83,242, 55,495 and 41,620 of population, when the treatmet rate are 25, 50, 75 and 100 per cent. 4. The required number of hyperbaric chambers are estimated at 483, 963, 1,441 and 1,923 when the treatment rate are taken as 25, 50, 75 and 100 per cent. Therefore, the shortage are respectively turned out to be 312, 791. 1,270 and 1,752. The author believes that the methodology developed in this study will also be applicable to the problems of resource allocation for the other kinds of the emergency medical facilities.

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지열 난방시스템을 이용한 분만돈사의 난방효과 분석 (Evaluation on Heating Effects of Geothermal Heat Pump System in Farrowing House)

  • 최희철;박재홍;송준익;나재천;김민지;방한태;강환구;박성복;채현석;서옥석;유영선;김태원
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.205-215
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    • 2010
  • 지열히트펌프를 이용한 축사용 냉난방시스템을 개발하고 농장 적용성을 검토하기 위하여 330 $m^2$ 규모의 농장에 개발 시스템을 설치하여 돈사에서의 난방 이용효과를 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 지열 난방시 부하량은 24,104 kcal이었으며 농장시험 지열이용 냉난방시스템의 제원은 히트펌프 용량은 10 USRT 였으며, 상부 덕트형 30,000 kcal 홴코일유니트를 사용하였으며 FCU의 풍량은 90 $m^3$/분 이었다. 2. 지열 난방 1주령시 외부 최고기온 $14.2^{\circ}C$, 최저 영하 $9.3^{\circ}C$일때 시험구는 평균 $21.5^{\circ}C$로서 대조구 $19.8^{\circ}C$에 비하여 높았다. 3. 지열 난방 시험돈사의 먼지 농도는 PM10 185.3, PM2.5 40, PM1.0 $23.4{\mu}g/m^3$으로 대조구 PM10 481.4, PM2.5 47, PM1.0 $28.2{\mu}g/m^3$에 비하여 낮았다.4. 지열 난방 시험돈사의 유해가스농도는 $CO_2$ 1,470, $NH_3$ 10.6, $H_2S$ 0.05 ppm으로서 대조구 $CO_2$ 2,025, $NH_3$ 23.3, $H_2S$ 0.69 ppm에 비하여 유의적으로 (p<0.05) 낮았다. 5. 지열난방시 복당 이유두수는 10.5두로 대조구 10.4두에 비하여 높았으며 이유시체 중도 6.93 kg으로 대조구 6.86 kg에 비하여 컸으며 특히 온도가 낮은 대조구에서 모돈사료 섭취량이 99.6 kg으로 시험구 88.2 kg 보다 유의적으로 (p<0.05) 많았다. 6. 지열 난방시 외부기온과 지하수 순환량에 있어서 외부기온이 낮을 경우 1일간 8.4-12.9톤으로 지하수 순환량이 많았다.