• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.401-412
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• 2016

고수압 조건의 해저터널 공사에 기존의 그라우팅 공법은 제한을 받게 되어 굴착작업이 어려울 수 있으나, 인공동결공법을 적용할 경우 신속한 차수 및 지반보강 효과를 얻을 수 있다. 인공동결공법을 적용할 경우, 동결 조건에 따라 동결토의 거동이 크게 변화하므로 기존의 연구 사례를 바탕으로 해저지반 등 특수한 조건에서 동결토의 역학적 거동을 예측하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인공동결공법의 설계를 위해서는 동결체 형성에 필요한 소요시간 및 동결범위를 산정해야 하며, 해저지반의 경우 간극수 내 염분의 영향을 반영해야 한다. 본 논문에서는 동결토의 열적 특성을 파악하기 위해 인조규사 시료에 대한 실내 열전도도 측정시험과 동결챔버시험을 수행하였다. 동결토와 비동결 포화토 간극수의 염도를 조절하여 동결 과정과 염분에 따른 유효 열전도도를 비정상 열선법을 적용하여 측정하였다. 인조규사 간극수의 염도에 의한 동결특성 변화를 파악하기 위해 동결챔버를 설계 및 제작하였고 이를 통하여 동결 조건을 변화시키며 동결챔버시험을 수행하였다. 동결 조건에 따른 시료내 온도 변화를 분석하고 이를 통해 동결 조건이 사질토의 열전달 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 비동결 포화토의 경우는 간극수가 담수(염도 0%)인 조건과 염수(염도 3.5%)인 조건 모두 유효 열전도도가 유사하게 평가되었으나, 동결토의 경우는 간극수가 염수인 조건이 보다 큰 유효 열전도도를 보였다. 이는 동결챔버시험에서 간극수가 염수인 조건이 담수인 조건보다 동결속도가 더 빠른 결과와 일치한다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권3호
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• pp.249-257
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• 2009

본 연구는 경사지의 토양유실 방지를 위한 관리방안의 하나로 실내 인공강우 장치를 이용하여 PAM에 의한 토양유실 저감 정도와 PAM의 적용가능성을 평가하였다. 인공 시험포의 경사도를 10%와 20%로 설정하고 국내외에서 시판되고 있는 7종류의 PAM을 10 kg $ha^{-1}$과 40 kg $ha^{-1}$ 수준으로 처리한 뒤 PAM을 처리하지 않은 대조구와 비교 평가하였다. PAM(10 kg $ha^{-1}$) 처리는 10%와 20% 경사도의 시험구에서 각각 평균 40%와 21%의 토양유실량 저감효과를 나타냈으며, PAM을 40 kg $ha^{-1}$ 처리한 경우 10%와 20% 경사도의 시험구에서 각각 평균 88%와 85%의 토양유실량 저감효율을 나타냈다. PAM(10 kg $ha^{-1}$) 처리시 10%와 20% 경사지에서 미사와 점토의 유실량은 각각 43% 및 13%로 저감되었고 PAM 처리량의 증가(40 kg $ha^{-1}$)는 경사도 변화에 따라 미사와 점토의 유실을 각각 89 및 86% 저감하였다. PAM 처리에 따른 토양유실량 저감효과는 결과적으로 탁수 발생도 상당히 감소하였는데 주 요인은 미사나 점토와 같은 미립광물과 관련된 것으로 조사되었다. 이상의 결과로부터 PAM 처리는 경사지에서의 토양유실 및 탁도 저감에 우수한 효과가 있는 것으로 판단된다.

• 과학교육연구지
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• 제38권2호
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• pp.302-316
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• 2014

본 연구는 6학년 1학기 산과 염기 단원 중 5차시를 Small-Scale Chemistry를 적용한 실험 수업 프로그램으로 개발하였다. 개발한 프로그램 적용을 경남 창원시에 소재한 Y초등학교 6학년 3개반은 SSC를 활용한 과학수업(n=86)을, 3개 반은 전통적인 실험 수업(n=87)을 진행한 후 학생들의 과학 학업성취도와 과학 학업성취도에 미치는 영향을 알아보았다. 개발한 수업 프로그램을 학생들에게 적용하기에 앞서, 중간학력평가 과학 학업성취도 점수에 대한 t검증을 통해 실험집단과 비교집단 간의 동질성을 확인하였고 실험집단은 2인 1조 또는 개별로, 비교집단은 6명 1모둠으로 구성하여 5차시에 걸쳐 수업을 진행하였다. 그 결과 t-검증을 통한 과학 학업성취도에서 유의확률 0.034로 유의수준 0.05에서 실험집단과 비교집단 사이에 유의미한 차이가 있었다. 추가적으로 전통적인 실험을 한 1개 반과 2명 1조 SSC 적용 실험 수업을 한 1개 반, 개별 SSC 적용 실험 수업을 한 1개 반의 과학 학업성취도를 살펴보았다. 일원배치 분산분석을 통해 살펴 본 결과 F 통계값 3.759, 유의확률 0.027로 유의수준 0.05에서 유의미한 차이가 있었으며, 전통적인 실험반의 평균은 67.58, 2인 1조 SSC 적용 실험반은 75.86, 개별 SSC 적용 실험반은 80.89로 개별 SSC 적용 실험반에서 과학 학업성취도가 가장 높았다. 또한 SSC를 적용한 실험 수업 프로그램을 준비할 때 교사는 수업 준비 및 수업 시간에 대한 부담이 줄었으며, 수업시간 동안 학생활동을 적극적으로 도와 줄 수 있었을 뿐 아니라 학생들의 실험활동도 적극적으로 이루어졌다. 이러한 결과를 통해 SSC 적용 실험 수업 프로그램 개발은 의미가 있으며 기존의 전통적인 실험 방법보다 학생들의 과학 학업성취도를 향상시킬 수 있음을 제시하였다.

• 환경생물
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• 제32권2호
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• pp.112-117
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• 2014

잔물땡땡이(Hydrochara affinis) 유충의 지하집모기(Culex pipiens molestus)와 토고숲모기 (Ochlerotatus togoi)에 대한 포식효율과 먹이선호도를 실험하였다. 포식실험에는 투명한 원통형 용기(지름 100 mm, 높이 40 mm, 수심 15 mm)가 사용되었으며, $25^{\circ}C$에서 24시간 (16L : 8D)동안 진행되었다. 잔물땡땡이 개체당 모기 섭식 효율을 조사하기 위해 각 잔물땡땡이 유충에 대해 서로 다른 먹이조건(1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 및 128개체)을 주었고, 각 조건별로 5회씩 반복실험 하였다. 모기유충 2종에 대한 먹이 선호도를 조사하기 위해 잔물땡땡이 1령 유충에 지하집모기와 토고숲모기 유충 32개체씩을 동시에 투여하여 5회 반복실험 하였다. 실험의 결과 모기유충 2종에 대한 잔물땡땡이 유충의 포식곡선은 로그함수의 곡선으로 나타났으며, 잔물땡땡이 유충의 영기가 증가함에 따라 포식수도 증가하는 것으로 나타났다. 포식곡선으로부터 잔물땡땡이 3령 유충의 1일 최대 포식수를 산출한 결과, 지하집모기는 926개체를, 토고숲모기는 304개체를 포식 할 것으로 추정되었다. Holling's disk equation을 이용하여 추정한 결과, 잔물땡땡이 유충의 영간, 그리고 모기유충의 종간에 모기유충 포식수의 차이가 발생하는 것은 Attack rate보다는 Handling time의 차이에 기인한 것으로 사료된다. Handling time은 잔물땡땡이 유충이 성장함에 따라 급격히 감소하였으며, 토고숲모기가 지하집모기에 비해 2배가량 길게 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제20권1호
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• pp.36-42
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• 2015

해파리에 대한 쥐치의 포식률을 파악하기 위하여 메두사, 에피라, 폴립 단계의 보름달물해파리(Aurelia aurita s.l.)를 쥐치(Stephanolepis cirrhifer)에게 공급하고 포식실험을 수행하였다. 모든 크기의 쥐치는 메두사를 적극적으로 포식하였으며, 포식률은 쥐치의 체중과 비례하였다. 평균 습중량 0.5, 1, 2.2 g의 쥐치 치어는 평균 $0.77{\pm}0.51g\;fish^{-1}h^{-1}$을 포식하였으며, 평균 습중량 150, 344 g의 쥐치 성어는 각각 $9.26{\pm}1.61$, $15.89{\pm}3.67g\;fish^{-1}h^{-1}$을 포식하였다. 유생에 있어서도 평균 습중량 3.7 g의 쥐치가 10분 이내에 100개체의 에피라를 포식하였고, 평균 습중량 2.2 g의 쥐치는 단위체중당 $5.73{\pm}0.59$ polyps $g^{-1}$ of fish $h^{-1}$의 폴립을 포식하였다. 반면에 쥐치 성어는 폴립을 포식하지 않았다. 이와 같은 쥐치의 해파리 포식이 현장에서도 가능한지 알아보기 위해 수행된 먹이 선호도 실험에서, 쥐치 성어는 다른 먹이인 굴(약 60%)과 갯지렁이(약 80%)를 주로 포식하였고 메두사 포식은 약 2%에 불과했다. 하지만 쥐치 치어는 다른 먹이인 곤쟁이류와 함께 에피라, 폴립도 포식하였으며, 폴립에 대해서는 지속적인 포식활동을 보였다. 그리고 쥐치 치어는 주변에 다른 먹이가 있어도 보름달물해파리 유생에 대한 포식이 활발했지만, $11^{\circ}C$ 이하에서는 섭식활동을 중지한 실험결과로부터 $11^{\circ}C$ 보다 수온이 낮은 3-4월경에 발생하는 에피라 유생에 대한 현장에서의 포식 가능성은 낮을 것으로 예상할 수 있다. 반면, 폴립의 경우 수온에 관계없이 연중 서식하기 때문에 현장에서 쥐치 치어의 폴립 포식이 가능할 것이다. 따라서 쥐치를 이용하여 보름달물해파리 구제작업을 시행할 경우, 폴립을 대상으로 하여 쥐치 치어를 이용하는 것이 가장 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제24권2호
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• pp.73-82
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• 2011

본 연구에서는 자연에서 산출빈도가 높은 3가 비소(아비산염)와 two-line ferrihydrite와의 표면흡착반응의 기작을 살펴보기 위하여 3가 비소를 흡착시킨 two-line ferrihydrite에 대한 X선 흡수분광 분석을 수행하였다 연구에 사용된 two-line ferrihydrite는 실험실에서 합성하여 사용하였으며, 산성과 염기성 환경에서의 표면반응 기작을 비교하기 위하여 pH 4와 10에서 연구를 수행하였다. 또한 각 pH 조건별 3가 비소의 흡착농도에 따른 표면반응의 차이를 비교 평가하였다. X선 흡수분광 분석결과에서 얻은 EXAFS 영역에서의 비소 3가에 대한 구조 변수들을 살펴보면 As-O 배위수는 3.1~3.3개 거리는 1.74~1.79 ${\AA}$으로 two-line ferrihydrite 표면에 흡착된 As(III) complex의 구조 단위체가 $AsO_3$임이 확인되었다. As(III)-Fe쌍은 주로 안정된 형태의 bidentate binuclear comer-sharing ($^2C$)의 결합구조를 갖는 것으로 나타났으며, bidentate mononuclear edge-sharing ($^2E$)와 $^2C$가 혼합된 결합구조도 공존하는 것으로 조사되었다. pH 4에서는 흡착농도에 따라 다른 표면구조를 가지는 반면, pH 10에서는 흡착 농도에 상관없이 동일한 표면구조를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 3가 비소와 two-line ferrihydrite의 표면반응은 pH와 농도에 의해서 영향을 받는다는 거시적인(macroscopic) 흡착실험 연구결과가 미시적인(microscopic) X선 흡수분광 결과에 의해서 해석될 수 있음을 의미한다.

• 한국광물학회지
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• 제22권3호
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• pp.177-189
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• 2009

철 (산수)산화물은 높은 반응성과 큰 비표면적 등의 특성을 갖는 이차광물로서 환경관련 산업이나 연구에서 무기 및 유기 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 수착제로 널리 활용되어 오고 있다. 이러한 철 (산수)산화물들 중에서 침철석(${\alpha}$-FeOOH)은 지중에서 가장 많이 분포하고 안정된 광물로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 침철석을 이용하여 비소를 제거하는데 있어서 주요한 기작인 흡착반응에 대하여 알아보았다. 순수한 침철석을 얻기 위하여 실험실에서 합성하였으며, 침철석의 다양한 광물학적, 물리화학적 특성들을 분석하여 비소와의 흡착반응을 해석하는데 이용하였다. 그리고 비소의 화학종별 침철석에 대한 흡착특성을 비교하기 위하여 흡착 등온식을 얻기 위한 평형흡착실험, pH에 따른 흡착실험, 흡착반응속도 실험 등을 수행하였다. 합성된 침철석의 영전하점(point of zero charge, PZC)은 7.6으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해서 상대적으로 약간 높은 값으로 측정되었다. 침철석의 비표면적은 $29.2\;m^2/g$으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해 비교적 낮게 나타나서 흡착력이 다소 떨어질 것으로 예상되었다. 침철석에 대한 친화도는 3가 비소(아비산 이온)가 5가 비소(비산 이온)보다 훨씬 더 커서 동일한 pH 조건에서 3가 비소가 5가 비소보다 침철석에 많이 흡착되는 것으로 조사되었다. pH에 따른 비소 화학종별 흡착특성을 살펴보면 3가 비소는 중성의 pH 범위(7.0~9.0)에서 가장 높은 흡착을 보였으며, 산성 또는 염기성 pH 조건에서는 흡착량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 5가 비소의 경우에는 낮은 pH 조건에서 가장 흡착이 잘 일어났으며 pH가 증가함에 따라서 흡착은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 거시적인 현상은 pH에 따라서 각 비소종의 화학적 존재형태와 침철석의 표면 전하가 변하기 때문에 발생하는 정전기적인 작용에 의한 것으로 생각된다. 침철석과 비소와의 흡착반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모델은 parabolic diffusion 모델인 것으로 평가되었으며, 회귀 분석 결과 5가 비소가 3가 비소보다 반응속도상수가 크게 나타났다.

• 생태와환경
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• 제41권spc호
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• pp.35-41
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• 2008

본 연구는 2006년 6월 22일부터 28일까지 식물성 플랑크톤의 1차 생산력을 알아보기 위하여 영양염 첨가 실험을 실시하였다. 평가를 위한 샘플은 저수지 중앙부에서 총 10L를 채수하였으며, Cubitainer에 각각 2.5L씩 분배하였다. 대조군은 원수를 그대로 사용하였으며, 처리군 1에는 $KH_2PO_4$을 첨가하였고, 처리군 2에는 2배 더 많은 $KH_2PO_4$을 첨가하여 각각 P, 2P가 되도록 하였다. 또한 처리군 3에는 $KNO_3$를 첨가하여 $NO_3-N$가 되도록 하였으며, 처리군 4에는 $KH_2PO_4$와 $KNO_3$을 첨가하여 $P+NO_3-N$가 되도록 하여 7일 동안 변화를 관찰하였다. P(T1)와 2P(T2)가 처리된 Cubitainer의 엽록소-${\alpha}$ 농도는 실험기간 동안 점점 감소하였고, 초기의 농도에 비하여 훨씬 낮은 수치를 보였다. 그러나, $NO_3$(T3)와 $P+NO_3$(T4)가 처리된 Cubitainer의 경우, 초기의 엽록소-${\alpha}$ 농도에 비하여 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났다. 단기 실험의 경우 질소가 일차적인 제한요인으로 작용한 것으로 사료되었다. 장기간에 걸친 TP, TN, TN: P mass ratios의 자료에 따르면, 인이 식물 플랑크톤의 성장에 제한요인으로 작용하였고, 채집된 시기와 장소에 따라 제한염류가 변하는 것으로 연구되어 졌다. 본 연구에서 질소는 1차 제한영양염류로 작용하였고 계절적인 영향에 의한 것으로 사료되었다.

• 생태와환경
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• 제43권1호
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• pp.136-141
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• 2010

본 연구는 국내 대표적 인공호수인 대청호에서의 식물 플랑크톤의 1차 생산력을 알아보기 위하여 실험실과 현장에서 영양염 첨가 설험을 실시하였다. 실험을 위한 샘플을 2009년 9월 대청댐 앞 정수대 지점에서 채수 하였으며, 채수한 샘플은 Cubitainer에 6 L씩 분배하였다. 대조군은(Control) 영양염 처가 없이 원수 그대로 사용하였으며 6개의 처리군(Treatment)에는 $KH_2PO_4$와 $KNO_3$을 이용하여 P, 2P, 4P, $2NO_3$-N, $2NO_3$-N 그리고 질소와 인은 동시에 첨가한 P+$NO_3$-N의 농도로 영양염을 첨가하였다. 엽록소-$\alpha$ (Chlorophyll-$\alpha$)와 총질소(TN), 총인(TP)의 농도 변화를 매일 동일한 시간에 분석을 실시하였다. 단기 영양염 실험에서 인을 첨가해준 실험군은 대조군이나 질소를 첨가해준 처리군에 비해 식품플랑크톤의 성장이 뚜렷이 나타났으며, 이들 간의 높은 유의 수준을 보였다(p < 0.05). 또한 가장 높은 인의 농도를 첨가한 4P 처리군에서 P, 2P 처리군보다 높은 조류 성장률을 보였다. 반면 질소를 첨가한 처리군에서는 조류성장과 유의성을 보이지 않았다(p > 0.20). 염양염 첨가 실험결과 일반적으로 담수 생태계가 인에 의해 제한 된다는 다른 연구결과들과 일치하는 것으로 나타났다. 한편 인과 질소를 동시에 첨가한 처리군에서 가장 낮은 조류 성장률을 보였는데, 이는 제한 영양염이 인에 의해 작용 하더라도 질소와 함께 첨가될 경우 조류 성장 억제 될 수 있는 것으로 사료된다. 과거 장기간 측정된 대청댐의 상대비율 (TN:TP ratio)에 따르면 전체의 95% 이상이 17을 월등히 상회하는 값을 보여(Forsberg and Ryding, 1980), 총인과 총질소의 상대 비에 의해서도 인에 의한 제한 영양염 효과가 나타났다. 결과적으로 대청호의 정수대 부근에서 용존인이 일정량 이상 충분히 유지될 경우, 용존인은 식물플랑크톤의 생산력과 강한 양의 상관관계를 보이는 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권5호
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• pp.549-557
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• 2006

화력발전소에서 발생하는 폐 음이온교환수지를 분해하기 위해 초임계수 산화 특성 연구를 진행하였다. 폐수지는 음이온교환수지와 양이온교환수지가 혼합된 상태로 배출되었으며, 혼합된 폐수지에서 고-액 유동층을 이용하여 음이온수지를 분리하였다. 분리된 음이온 수지는 원소분석과 열분석을 통해 양이온 수지가 혼합되지 않았음을 확인하였다. 음이온수지를 고압 펌프를 이용하여 초임계수 산화 반응 장치에 연속적으로 주입하기 위해 습식 ball mill을 이용하여 분쇄, 슬러리로 제조하였다. 압력 25.0 MP콘 체류시간 2분, 반응 온도 $500^{\circ}C$에서 처리수의 COD는 99.9%이상 분해됨을 확인하였지만, 총 질소 분해율은 41% 정도로 나타났으며, 슬러리에 질산을 혼합하면 처리수의 총 질소가 감소하였다. 처리수의 COD와 총 질소(T-N) 함량을 목적변수로 설정하여 음이온 수지 슬러리를 분해하는 최적 조건을 도출하기 위해 통계적 실험계획법인 중심합성계획법을 적용하였다. 처리수의 COD는 반응 온도 $500{\sim}540^{\circ}C$, 압력 25.0 MPa, 반응기 체류시간 2분 조건에서 $99.9{\sim}100%$까지 충분히 분해되었으며, 온도 변화와 질산 주입량 변화에 영향을 받지 않았다. 그러나 처리수의 총 질소는 질산 주입량의 변화에 대한 영향이 큰 것으로 확인되었다. 처리수의 총 질소는 회귀분석을 통해 질산 주입량의 함수로 나타낼 수 있었으며, 결정계수($r^2$)는 95.8%로 계산되었다.