• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.2301-2307
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• 2015

본 연구에서는 산업용수의 처리 및 운용 과정에서 중요한 문제점으로 지목되고 있는 탄산칼슘에 의한 스케일 형성을 제어하기 위해 고전압 임펄스 (High Voltage Impulse, HVI) 기술의 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 전원부, 고전압발생부, 축전기, 스위치 및 임펄스발생기로 구성된 HVI를 제작하여 17kV의 고전압 펄스를 생성시켰다. 반응조에 $Ca^{2+}$을 포함하고 있는 인공 시료를 투입한 후 HVI를 인가하였다. HVI 접촉시간 5분 후에는 $Ca^{2+}$ 초기값의 3.0% 가량만 감소하였으나, 접촉시간 60분 후에는 약 13.7% 가량 감소하였다. HVI 인가로 인해 용액의 온도와 pH는 증가하였고 전기전도도는 탄산칼슘 석출로 인해 감소하는 것을 확인하였다. 칼슘 이온의 감소가 충분하지는 않았지만 전계의 세기 및 접촉시간에 따른 제거율에 간한 구체적인 정보가 얻어진다면, HVI 기술을 적용하여 $Ca^{2+}$ 이온을 탄산칼슘으로 미리 석출시켜 제거하는 연수화 (softening) 공정이나 탈염 기술로 활용할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권1호
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• pp.95-108
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• 2023

Soft soil ground is a crucial factor limiting the development of the construction of transportation infrastructure in coastal areas. Soft soil is characterized by low strength, low permeability and high compressibility. However, the ordinary treatment method uses Portland cement to solidify the soft soil, which has low early strength and requires a long curing time. Microbially induced carbonate precipitation (MICP) is an emerging method to address geo-environmental problems associated with geotechnical materials. In this study, a method of bio-cementitious mortars consisting of MICP and cement was proposed to stabilize the soft soil. A series of laboratory tests were conducted on MICP-treated and cement-MICP-treated (C-MICP-treated) soft soils to improve mechanical properties. Microscale observations were also undertaken to reveal the underlying mechanism of cement-soil treated by MICP. The results showed that cohesion and internal friction angles of MICP-treated soft soil were greater than those of remolded soft soil. The UCS, elastic modulus and toughness of C-MICP-treated soft soil with high moisture content (50%, 60%, 70%, 80%) were improved compared to traditional cement-soil. A remarkable difference was observed that the MICP process mainly played a role in the early curing stage (i.e., within 14 days) while cement hydration continued during the whole process. Micro-characterization revealed that the calcium carbonate filling the pores enhanced the soft soil.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제29권2호
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• pp.126-132
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• 2001

탄산칼륨 포화용액을 감압주입한 후, 염화칼숨 포화용액으로 확산처리하여 제조한 무기질 복합화 목재 중에 있어서 물 불용성의 무기염의 생성상태와 구성성분 및 이들 무기염이 생성된 목재의 방부성능에 대하여 조사하였다. 탄산칼륨 포화용액을 주입한 젖은 상태의 시험편을 염화칼슘 포화용액에 24, 72, 120시간 동안 침지시킨후, 미반응 용액 및 부생성물을 제거하기 위하여 흐르는 수도수에 24시간 세척하는 방법으로 무기질 복합화 목재를 제조하였다. 무기염의 생성은 염화칼슘 포화용액 주입 후, 72시간의 염화칼슘 포화용액 침지처리에서 평균 108.1%의 중량 증가율을 보여 최대치에 이르렀다. 시험편의 가도관 내강에 다량의 무기염이 생성되어 있는 것이 관찰되었으며, 이들 무기염은 물에 의해 용탈되지 않고 X선 분석에 의하여 다량의 Ca 원소의 특성 X선이 검출된 점으로부터 물 난용성의 탄산칼슘인 것으로 추정되었다. 처리 시험편에서는 공시균에 의하여 거의 중량감소가 발생하지 않아 가도관 내강에 생성된 탄산칼슘으로 추정되는 무기염이 목재의 방부성능 향상에 기여하는 것으로 밝혀졌다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권12호
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• pp.1982-1992
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• 2019

The alkaliphilic, calcium carbonate precipitating Bacillus sp. strain AK13 can be utilized in concrete for self-repairing. A statistical experimental design was used to develop an economical medium for its mass cultivation and sporulation. Two types of screening experiment were first conducted to identify substrates that promote the growth of the AK13 strain: the first followed a one-factor-at-a-time factorial design and the second a two-level full factorial design. Based on these screening experiments, barley malt powder and mixed grain powder were identified as the substrates that most effectively promoted the growth of the AK13 strain from a range of 21 agricultural products and by-products. A quadratic statistical model was then constructed using a central composite design and the concentration of the two substrates was optimized. The estimated growth and sporulation of Bacillus sp. strain AK13 in the proposed medium were 3.08 ± 0.38 × 10⁸ and 1.25 ± 0.12 × 10⁸ CFU/ml, respectively, which meant that the proposed low-cost medium was approximately 45 times more effective than the commercial medium in terms of the number of cultivatable bacteria per unit price. The spores were then powdered via a spray-drying process to produce a spore powder with a spore count of 2.0 ± 0.7 × 10⁹ CFU/g. The AK13 spore powder was mixed with cement paste, yeast extract, calcium lactate, and water. The yeast extract and calcium lactate generated the highest CFU/ml for AK13 at a 0.4:0.4 ratio compared to 0.4:0.25 (the original ratio of the B4 medium) and 0.4:0.8. Twenty-eight days after the spores were mixed into the mortar, the number of vegetative cells and spores of the AK13 strain had reached 10⁶ CFU/g within the mortar. Cracks in the mortar under 0.29 mm were healed in 14 days. Calcium carbonate precipitation was observed on the crack surface. The mortar containing the spore powder was thus concluded to be effective in terms of healing micro-cracks.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.17-27
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• 2015

본 연구에서는 식물추출액을 이용하여 요소를 분해한 다음 이로부터 분해된 탄산이온과 수용액 상태의 칼슘이온이 음전하를 띄는 점토를 매개체로 하여 탄산칼슘을 석출시켜 친환경적으로 흙을 고결시키면서 내구성도 향상시키는 연구를 수행하였다. 식물추출액과 요소가 혼합된 제1용액과 칼슘원(염화칼슘)이 용해된 용액에 소량의 점토가 혼합된 제2용액을 깨끗한 낙동강모래에 섞어서 비빈 다음 다짐방법으로 소형 공시체를 제작하였다. 요소와 염화칼슘의 몰농도를 세 종류(1, 5, 7몰)로 달리하였으며, 각 공시체에 점토를 전체중량의 0%, 1%, 3%의 세가지 비율로 혼합하여 공시체를 제작한 다음 실내에서 7일 동안 양생하였다. 양생이 완료된 공시체에 대해 일축압축시험, 내구성시험, SEM, EDX 및 XRD 분석, 그리고 열중량 분석을 실시하여 사질토의 고결 정도와 구조를 분석하였다. 요소와 염화칼슘의 몰농도가 높을수록 점토 함유량이 증가할수록 일축압축강도와 내구성이 증가하는 경향을 보였다. SEM, EDX 및 XRD 분석을 통하여 점토광물 주변에 탄산칼슘(calcite)이 석출되는 것을 확인하였으며, 열중량 분석으로부터 시료 내에 중량대비 탄산칼슘이 1-2% 정도 석출되었다.

• 대기
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• 제29권4호
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• pp.403-416
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• 2019

Precipitation samples were collected at the GAW Stations in Anmyeon-do and Gosan for 10 years (2008-2017) to analyze pH, electrical conductivity and NH₄⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, SO₄^2-, NO₃^-, Cl^-, and F^- ions. From the analysis, the correlation between pH and rainfall, the composition of precipitation and comparison with other regions, and the results of neutralization characteristics by seasonal and pH were determined. In the comparison of ion balance and conductivity for the validation of analytical data, the correlation coefficients were within the range of 0.996~0.999, implying good linear relationship. The volume-weighted pH of the Anmyeon-do and Gosan areas were 4.7 and 4.9, respectively. The pH of the rainfall was affected by washout and rainout in both areas. The ionic strength of precipitation at Anmyeondo and Gosan were 0.42 ± 0.63 mM and 0.37 ± 0.75 mM, indicating about 27.6% and 35.3% of the total precipitation as per a pure precipitation criterion (10^-4 M), respectively. The composition ratio of ionic species were 44.7% and 57.5% for marine sources (Na⁺, Mg²⁺, Cl^-), 40.6% and 22.2% for the secondary inorganic components (NH₄⁺, nss-SO₄^2-, NO₃^-), and 5.6% and 4.0% for the soil source (nss-Ca²⁺), respectively. The neutralization factor of Anmyeon-do and Gosan were 0.43~0.65 and 0.34~0.48, and the neutralization factors of calcium carbonate were 0.15~0.34 and 0.25~0.30, respectively. Thus, both regions have the highest rate of neutralization caused by ammonia. As pH increased in Anmyeon-do and Gosan, change in calcium carbonate became greater than that in ammonia.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권3호
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• pp.347-359
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• 2023

With the development of infrastructure, there is a critical shortage of filling materials all over the word. However, a large amount of silt accumulated in the lower reaches of the Yellow River is treated as waste every year, which will cause environmental pollution and waste of resources. Microbial induced calcium carbonate precipitation (MICP) technology, with the advantage of efficient, economical and environmentally friendly protection, is selected to solidify the abandoned Yellow River silt with poor mechanical properties into high-quality filling material in this paper. Based on unconfined compressive strength (UCS) test, determination of calcium carbonate (CaCO₃) content and scanning electron microscope (SEM) test, the effects of cementation solution concentration, treatment times and relative density on the solidification effect were studied. The results show that the loose silt particles can be effectively solidified together into filling material with excellent mechanical properties through MICP technology. The concentration of cementation solution have a significant impact on the solidification effect, and the reasonable concentration of cementation solution is 1.5 mol/L. With the increase of treatment times, the pores in the soil are filled with CaCO₃, and the UCS of the specimens after 10 times of treatment can reach 2.5 MPa with a relatively high CaCO₃ content of 26%. With the improvement of treatment degree, the influence of relative density on the UCS increases gradually. Microscopic analysis revealed that after MICP reinforcement, CaCO₃ adhered to the surface of soil particles and cemented with each other to form a dense structure.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.661-669
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• 2000

본 연구는 6개 관종으로 구성된 모의순환관로시스템에서 정수의 부식성을 조절하여 관로내의 부식을 저감시킬 목적으로 pH 및 알칼리도 조절 수질제어시스템을 운전하여 관로의 금속용출 저감 및 부식성 지수의 변화를 파악하고, 수질제어에 따른 다른 수질인자들 즉, 미생물, 잔류염소농도, 그리고 소독부산물(THMs) 및 이온류 등의 농도 변화를 평가하고자 하였다. 실험결과, pH 및 알칼리도 조절을 통한 수질제어시스템은 부식성 지수의 변화와 함께 금속의 용출율이 감소하였으며, 소독부산물(THMs)의 형성 및 미생물의 재성장에도 별다른 영향을 미치지 않는 것으로 나타나 수질제어에 따라 관 표면에 형성된 탄산칼슘 피막은 부식저감과 함께 관로내 수질의 안정화를 가져오는 것으로 판단된다. 따라서 pH 및 알칼리도 동시 조절을 통한 부식성 수질 제어시스템은 고형물의 침전 및 용출에 가장 큰 영향을 미치는 pH 및 TIC 등 수질인자들을 안정화시켜 전체적인 수돗물의 수질관리에 매우 효과적일 것으로 사료된다.

• 한국환경과학회지
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• 제9권6호
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• pp.505-509
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• 2000

The purpose of this study was to evaluate the effects of $Ca(OH)_2$ and $CO_2$ additions on the corrosion of metal coupons(ductile iron, galvanized steel, copper and stainless steel). Corrosion rate and released metal ion concentration of ductile iron and galvanized steel decreased by adjusting alkalinity, calcium hardness and pH with $Ca(OH)_2$ & $CO_2$ additions on copper and stainless steel were less than those on ductile iron and galvanized steel. When ductile iron coupon was exposed to water treated with Ca(OH)$_2$&$CO_2$, additions, the main components of corrosion product formed on its surface were $CaCO_3$ and $Fe_2 O_3 or Fe_2 O_4$ which often reduce the corrosion rate by prohibiting oxygen transport to the metal surface.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권2호
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• pp.216-221
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• 2010

본 연구는 탄산칼슘형성세균을 이용하여 시멘트-모래 모르타르의 압축강도증진 및 균열보수의 응용에 연구의 목적이 있다. 독도로부터 분리한 7가지의 탄산칼슘형성세균을 16S rDNA 염기서열을 이용하여 동정했다. 고체배지상의 콜로니 주변부에 형성되는 광물결정을 확인했다. Urea-$CaCl_2$ 배지에서 형성되는 광물의 모양은 종 특이적인 것을 확인했다. Arthrobacter nicotinovorans KNUC601, Microbacterium resistens KNUC602, Agrobacterium tumefaciens KNUC603, Exiguobacterium acetylicum KNUC604, 및 Bacillus thuringiensis KNUC606균주는 인위적으로 만든 모르타르 균열부위를 메우는 것을 확인했다. Stenotrophomonas maltophilia KNUC605가 혼입된 시멘트-모래 모르타르는 음성대조구에 비해 14.7%정도 강도가 증가됐다.