• 터널과지하공간
• /
• 제17권1호
• /
• pp.17-25
• /
• 2007

전세계적으로 방사성폐기물을 포함한 오염물질 심부처분관련연구는 실험실에서 단위현상들에 대한 관찰 및 자료측정부터 시작하지만, 이 실험자료들은 실제처분장조건을 완벽하게 구비한 상태에서 측정한 것이 아니므로 자료의 검증과 신뢰도 확보가 중요하다. 이런 부분 뿐만 아니라 공학적 규모에서 처분시스템의 성능평가를 위해 지하연구시설을 건설하여 관련연구를 진행하게 된다. 그렇지만, 지하연구시설은 많은 투자비가 든다는 점 외에 환경문제가 중요한 사회적 갈등으로 나타날 가능성이 많다. 이런 지하연구시설을 이용해 실험시 고려해야할 사항들을 검토하고, 세계적인 연구현황과 특징들을 기술하였다. 또, 한국에서 최근 비방사능실험시설로 소규모 지하연구시설을 인허가 받고 본격적인 연구시행단계에 진입하였는데, 오염물질이동관련 연구계획들을 중심으로 소개하였다.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제60권4호
• /
• pp.123-132
• /
• 2018

The purpose of this study was to evaluate the reduction effect of non point source (NPS) pollution in Haean highland agricultural catchment ($62.8km^2$) for 13 BMP scenarios under RCP (Representative Concentration Pathway) 4.5 and 8.5 scenarios. Under the present climate condition, the BMP (best management practices) reduction efficiency of SS (suspended solid), T-N (total nitrogen), and T-P (total phosphorus) showed +25.7%, +4.2%, and +16.1% for VFS (vegetative filter strip), +0.1%, +15.6%, and +5.7% for FC (fertilizer control), and +6.3%, -2.9%, and +3.9% for RSM (rice straw mulching) respectively. In general, effective was the best for SS and T-P reductions, and the FC was the best for T-N reduction. The negative effect of T-N on RSM was induced by increase in infiltration and solute transport to baseflow. Under the future climate change scenarios, the SS, T-N, and T-P reduction efficiency showed the range of +1.9~+11.6%, -1.9~+0.2%, and +5.3~+11.9% respectively. The 3 BMPs (VFS, FC, and RSM) application in the future showed negative and little differences (-0.5~+1.6%) for SS and T-N reduction efficiencies while T-P reduction efficiency showed +0.3~+7.6% comparing with the baseline period. To achieve an increase in the reduction efficiency of future SS and T-N by +2~+10%, the combined application of more than two BMPs is necessary.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
• /
• 제19권4호
• /
• pp.319-325
• /
• 2015

Among solute carrier proteins, the organic anion transporters (OATs) play an important role for the elimination or reabsorption of endogenous and exogenous negatively charged anionic compounds. Among OATs, SLC22A9 (hOAT7) transports estrone sulfate with high affinity. The net decrease of estrogen, especially in post-menopausal women induces rapid bone loss. The present study was performed to search the SNP within exon regions of SLC22A9 in Korean females with osteoporosis. Fifty healthy controls and 50 osteoporosis patients were screened for the genetic polymorphism in the coding region of SLC22A9 using GC-clamped PCR and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Six SNPs were found on the SLC22A9 gene from Korean women with/without osteoporosis. The SNPs were located as follows: two SNPs in the osteoporosis group (A645G and T1277C), three SNPs in the control group (G1449T, C1467T and C1487T) and one SNP in both the osteoporosis and control groups (G767A). The G767A, T1277C and C1487T SNPs result in an amino acid substitution, from synonymous vs nonsynonymous substitution arginine to glutamine (R256Q), phenylalanine to serine (F426S) and proline to leucine (P496L), respectively. The Km values and Vmax of the wild type, R256Q, P496L and F426S were 8.84, 8.87, 9.83 and $12.74{\mu}M$, and 1.97, 1.96, 2.06 and 1.55 pmol/oocyte/h, respectively. The present study demonstrates that the SLC22A9 variant F426S is causing inter-individual variation that is leading to the differences in transport of the steroid sulfate conjugate (estrone sulfate) and, therefore this could be used as a marker for certain disease including osteoporosis.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제31권5호
• /
• pp.645-658
• /
• 2021

Porins are essential for the viability of Gram-negative bacteria. They ensure the uptake of nutrients, can be involved in the maintenance of outer membrane integrity and define the antibiotic or drug resistance of organisms. The function and structure of porins in proteobacteria is well described, while their function in photoautotrophic cyanobacteria has not been systematically explored. We compared the domain architecture of nine putative porins in the filamentous cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120 and analyzed the seven candidates with predicted OprB-domain. Single recombinant mutants of the seven genes were created and their growth capacity under different conditions was analyzed. Most of the putative porins seem to be involved in the transport of salt and copper, as respective mutants were resistant to elevated concentrations of these substances. In turn, only the mutant of alr2231 was less sensitive to elevated zinc concentrations, while mutants of alr0834, alr4741 and all4499 were resistant to high manganese concentrations. Notably the mutant of alr4550 shows a high sensitivity against harmful compounds, which is indicative for a function related to the maintenance of outer membrane integrity. Moreover, the mutant of all5191 exhibited a phenotype which suggests either a higher nitrate demand or an inefficient nitrogen fixation. The dependency of porin membrane insertion on Omp85 proteins was tested exemplarily for Alr4550, and an enhanced aggregation of Alr4550 was observed in two omp85 mutants. The comparative analysis of porin mutants suggests that the proteins in parts perform distinct functions related to envelope integrity and solute uptake.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제53권5호
• /
• pp.1676-1685
• /
• 2021

We develop a new high-fidelity multiphysics model to simulate boron chemistry in the porous Chalk River Unidentified Deposit (CRUD) deposits. Heat transfer, capillary flow, solute transport, and chemical reactions are fully coupled. The evaporation of coolant in the deposits is included in governing equations modified by the volume-averaged assumption of wick boiling. The axial offset anomaly (AOA) of the Seabrook nuclear power plant is simulated. The new model reasonably predicts the distributions of temperature, pressure, velocity, volumetric boiling heat density, and chemical concentrations. In the thicker CRUD regions, 60% of the total heat is removed by evaporative heat transfer, causing boron species accumulation. The new model successfully shows the quantitative effect of coolant evaporation on the local distributions of boron. The total amount of boron in the CRUD layer increases by a factor of 1.21 when an evaporation-driven increase of soluble and precipitated boron concentrations is reflected. In addition, the concentrations of B(OH)₃ and LiBO₂ are estimated according to various conditions such as different CRUD thickness and porosity. At the end of the cycle in the AOA case, the total mass of boron incorporated in CRUD deposits of a reference single fuel rod is estimated to be about 0.5 mg.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.127-127
• /
• 2023

지표수와 하상 경계층에서 발생하는 흐름 교환은 하천, 호소, 연안, 해안 등 자연계에 존재하는 수환경시스템에서 일반적으로 나타나는 수리학적 특성으로서, 흐름 교환이 발생하는 경계층 아래 하상층 영역을 혼합대(hyporheic zone)라 부른다. 수질오염사고 등에 의해 외부의 오염물질이 하천 내 유입될 경우, 혼합대 흐름에 의해 하상층으로 침투되고 지표수 대비 유속이 느린 하상 내 공극 흐름에 의해 거동함에 따라 이들의 하천 내 체류시간이 증가하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 지표수와 하상 흐름을 연계한 수치해석 방법을 적용하여 혼합대가 지표수 내 용질 체류시간에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 연직 2차원 Reynolds 평균 Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Darcy 방정식을 연계하여 지표수와 하상 내 흐름을 해석하였다. 지표수 영역은 RANS 방정식을 이용하여 모의하였고, 지표수 흐름해석에서 얻어진 하상의 압력장을 경계조건으로 하여 Darcy 방정식과 함께 하상 내 흐름을 모의하였다. 여기서 하상의 형태는 자연계 하천에서 일반적으로 관찰되는 사련하상(Ripple bed)으로 모사하였다. 이후, 지표수-하상 연계모의를 통해 얻어진 흐름 결과를 바탕으로 지표수-하상 경계층에서 용질거동을 모의하였다. 흐름 모의결과를 과거 실험자료와 비교한 결과, 지표수 영역 내연직흐름 분포를 정확하게 재현하였고, 동시에 혼합대 흐름 구조에 큰 영향을 미치는 지표수-하상 경계층 압력 분포 역시 관측값과 유사하게 나타났다. 용질거동 해석을 통해 얻어진 용질의 체류시간을 분석한 결과, 혼합대 흐름이 고려된 경우(투수성 하상)와 고려되지 않은 경우(불투수성 하상)를 비교했을 때 전자에서 체류시간 분포의 감수곡선이 길어지고 첨두농도가 감소하는 것으로 나타났다. 아울러, 지표수 영역의 유입부 경계의 평균 유속이 증가함에 따라 최대 체류시간이 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 지표수-하상 경계층에서의 압력 경사가 커져 혼합대 내 유속이 증가함에 기인하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.518-518
• /
• 2023

자연하천에서 오염물질의 혼합 거동은 비균일한 지형학적 요인으로 인해 매우 복잡한 특성을 나타낸다. 일반적으로 오염물질 거동 모델링에서는 수체에서의 혼합을 Fick의 법칙에 따라 유속에 의한 이송과 난류에 의한 확산으로 계산하고, 국부적인 정체현상 등에 의한 non-Fickian 혼합을 야기하는 하천의 특성을 기하학적 지형 형상으로 구현하여 실제 현상에 근접한 혼합 거동을 재현한다. 하지만 계산의 효율성을 위하여 모델링의 차원을 낮추는 경우, 하천의 지형을 경계조건으로 고려할 수 없게 된다. 특히, 1차원 모델링의 경우 하천의 비균일성을 무시하고 1개의 유선으로 간주하며, 이 경우 non-Fickian 물질이동 해석을 위한 추가적인 현상학적 해석이 필요하다. 지난 50년간, non-Fickian 물질이동 해석을 위한 다양한 현상학적 모형이 제시되어 왔다. 하천을 흐름영역과 정체영역으로 구분하고 두 개의 영역 사이의 물질교환 속도를 모델링하거나, Random walk 개념으로 물질이 이동하는 경우와 이동하지 않는 경우를 확률론적으로 모델링하거나, 물질이 정체되었을 때 다시 빠져나오는 시간을 모델링하는 경우가 그 예이다. 본 연구에서는 선행연구에서 제시한 음함수 형태의 현상학적 모형을 기반으로, 수치적 반복계산 없이 상류 경계에서 임의의 형태의 농도곡선(shape-free breakthrough curve)을 갖는 오염물질운(cloud)이 일정 거리를 유하하며 발생하는 변화를 예측할 수 있는 해를 제시한다. 본 연구의 방법론은 추적법(routing procedure)을 활용한 Fickian 혼합 해석, 전달함수(transfer function) 형태의 정체시간분포 해석, 그리고 라플라스 도메인에서의 해석해 유도를 포함한다. 본 연구에서 제시된 해는 2020년 경상북도 김천시에 위치한 감천의 4.5 km 구간에서 수행한 추적자 실험의 현장 자료를 통해 정확도를 검증하여 타당성을 입증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.200-200
• /
• 2021

하천은 용수공급, 관개, 친수활동, 산업활동 등 인간의 활동에 중요한 역할을 한다. 이에 따라 수질관리는 필수적이며 유기물, 중금속, 화학물질 등의 용존물질들은 수질문제에 직접적으로 영향을 미친다. 따라서 하천에서의 용존물질의 혼합 거동을 파악하기 위한 연구가 지난 수십년간 이루어지고 있다. 하천 흐름에 따른 오염물질의 이동 및 확산 거동을 예측하기 위하여 1차원 추적모형이 활용되는데, 그 중 하천저장대 모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용된다. 하지만 TSM은 매개변수에 대한 의존성과 불확도가 크며, TSM의 저장대에서의 농도분포에 대한 지수함수형태의 모델링이 하상간극수역(Hyporheic zone)에서의 저장대 특성을 반영하기에 구조적으로 부정확하다는 단점이 제기되고 있다. 최근 이러한 TSM의 단점을 보완하고 하천에서의 저장대 메커니즘을 보다 정확하게 구현하고자 체류시간분포(residence time distribution)를 이용한 확률론적 저장대 모델링 프레임워크가 등장하고 있다. 본 연구에서는 본류대와 저장대에서의 오염물질의 체류시간분포를 분리하여 해석하고 이를 전달함수(transfer function)를 이용한 합성곱으로 결합한 형태의 프레임워크를 적용하여 모델링하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 2019년 감천의 4.85km 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 실험 당시 유량은 12.9 m³/s로 풍수기에 해당되며 평균 유속은 약 0.6 m/s로 측정되었다. 모형의 매개변수는 추적자 실험으로부터 최적화 기법을 통해 역모델링기법으로 결정하였다. 제안된 모형에 의한 모의 결과를 추적자 실험에서의 농도측정자료와 비교한 결과, 평균 0.988의 결정계수를 보여 매우 높은 정확도를 보이고 있음을 알 수 있었다. 저장대특성을 나타내는 농도곡선의 꼬리부에 대하여 같은 조건에서 1차원 이송-분산(ADE) 모형, TSM의 모의결과와도 비교한 결과 본 모형은 추적자 실험 농도측정 결과와 평균 0.195의 오차율을 보이며, 이는 ADE 모형과 TSM의 오차율인 14.03과 1.866에 비해 매우 정확한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.45-45
• /
• 2022

산업화에 따른 화학물질 사용량의 증가는 담수로의 유해화학물질 유출사고의 위험을 증가시키며, 이러한 사고는 하천수 수질과 수환경 생태계에 심각한 위해와 손상을 야기한다. 이러한 수질사고 발생시 신속 대응을 위해, 하천에 유입된 물질의 거동을 신속하게 예측하는 것이 필요하며 이 경우 1차원 추적모형이 주로 사용된다. 1차원 물질혼합 모형은 하천을 하나의 유선으로 보며, 복잡한 하천흐름의 시스템을 현상학적으로 해석하고, 오염물질의 이송 및 혼합 메카니즘을 모델 매개변수에 반영하여 모형화한다. 이러한 매개변수들은 직접적으로 측정하기 어려우며, 이론에 기반한 매개변수 산정 기법이 구축되지 않은 실정이다. 따라서 대부분의 연구에서는 추적자 실험을 실시하여 유한한 하천구간에서 추적자의 시간-농도곡선(Breakthrough curve, BTC)을 취득하고, 이를 통하여 대상 구간의 매개변수를 역산하는 최적화 기법에 의존하고 있다. 하지만, 모든 하천구간에 대하여 추적자 실험을 수행하여 데이터를 확보하는 것이 어렵기 때문에 최적화 기법의 적용성에 한계가 있다. 본 연구는 흐름정보가 제공되지 않은 미계측 하천구간에서 BTC를 신속하게 예측할 수 있는 회귀모형을 구축하는 것을 목표로 한다. 국내 하천에서 수행한 4회의 추적자 실험으로부터 취득한 28개 구간 케이스의 데이터에 대하여 농도곡선 전처리를 수행하고 14개의 통계적 특징을 추출하였으며, 계측된 흐름특성과의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 대상 구간에서의 BTC의 변화가 추적자의 유하거리에 매우 높은 상관관계를 보였으며, 이를 이용하여 회귀모형을 제시하였다. 제안된 회귀모형을 적용하여 하류의 지점에서의 BTC를 예측하였으며, 1차원 이송-분산 방정식과 하천저장대모형을 활용한 예측결과와 비교하여 검증하였다. 그 결과, BTC의 변화특성을 활용한 회귀적 예측이 하천 지형 및 흐름의 변동성이 작은 구간에서 1차원 혼합모형들을 이용한 예측보다 더 높은 정확도를 보였으며, 이러한 장점은 장거리 예측에서 더 분명하게 나타났다.

• Childhood Kidney Diseases
• /
• 제14권2호
• /
• pp.166-173
• /
• 2010

목 적 : 복막투석환자에서 복막의 용질이동성에 영향을 미치는 요인으로 유전적 요인과 임상적 요인이 있다. 복막평형검사는 복막투석환자의 복막 용질이동속도를 평가하는 데에 유용한 검사로, 본 연구에서는 소아 복막투석 환자에서 복막평형검사 결과를 이용하여 혈관내피성장인자(VEGF)의 유전자 다형성과 복막 용질이동성의 상관관계를 연구하였다. 방 법 : 서울대학교 어린이병원과 삼성서울병원의 소아 복막투석환자 중에서 복막염의 병력이 없고 복막투석 시작한 지 1년 이내에 복막평형검사가 시행된 환자를 대상으로 하였다. VEGF 유전자 -2578 C/A, -14978T/C, -1154G/A, -634G/C, +936 C/T의 단일 유전자다형성분석을 시행하였고 VEGF 유전자 다형성의 분포와 복막평형검사 결과간의 상관관계를 분석하였다. 결 과 : 복막평형검사를 분석한 결과, 4시간 크레아티닌의 투석액/혈장비(D/P creatinine)는 $0.56{\pm}0.13$였고 4시간 투석액/0시간투석액포도당비(D/$D_0$ glucose)는 $0.43{\pm}0.11$였다. 배수체 CTGGC의 이형접합체 또는 동형접합체인 경우가 배수체 CTGGC를 가지지 않은 경우에 비해 높은 4시간 D/P creatinine ($0.67{\pm}0.12$ vs $0.50{\pm}0.09$, P=0.007)과 은 4시간 D/$D_0$ glucose ($0.35{\pm}0.12$ vs $0.47{\pm}0.08$, P=0.037)를 보였다. 결 론 : VEGF 유전자 다형성은 복막 용질이동성에 영향을 미칠 수 있다.