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폐가스 처리용 바이오필터에 미생물 군집 분석 기법의 적용 (Application of Methodology for Microbial Community Analysis to Gas-Phase Biofilters)

  • 이은희;박현정;조윤성;류희욱;조경숙
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권2호
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    • pp.147-156
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    • 2010
  • 폐가스 처리용 바이오필터의 핵심 요소 기술은 생촉매(미생물), 담체, 설계 운전 기술 및 진단 관리 기술이다. 특히, 바이오필터의 성능은 부하 조건과 바이오필터 내 미생물 군집 구조에 의해 영향을 받는다. 지금까지 바이오필터의 미생물 연구는 대부분 배양법을 기초로 하여 수행되어 왔으나, 최근에 보다 신속하고 정확하게 미생물 군집을 분석할 수 있는 방법들이 제시되고 있다. 본 논문에서는 생리적, 생화학적 및 분자생물학적 미생물 군집 분석 방법과 이를 활용한 바이오필터의 미생물 군집 특성을 조사한 연구사례를 소개하고, 미생물 군집 분석법의 바이오필터에 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Community-level physiological profile 방법은 시료 중에 포함된 종속영양미생물의 탄소기질 이용능력을 기반으로 군집 특성을 조사하는 것이며, Phospholipid fatty acid analysis는 미생물 세포막 지방산을 분석하여 군집 특성을 조사하는 방법이다. 환경시료로부터 직접 추출한 DNA를 활용하는 분자생물학적 분석법에는 "partial community DNA analysis"와 "whole community DNA analysis"가 있다. 전자의 방법은 PCR 과정에 의해 증폭시킨 염기서열을 분석하는 것으로 ribosomal operon 유전자가 가장 많이 활용되었다. 이 방법은 다시 PCR fragment cloning 및 genetic fingerprinting으로 구분되며, genetic fingerprinting 방법으로는 denaturing gradient gel electrophoresis, terminal-restriction fragment length polymorphism, ribosomal intergenic spacer analysis 및 random amplified polymorphic DNA 방법으로 세분화된다. 추출된 전체 군집의 DNA를 분석하는 방법에는 total genomic cross-DNA hybridization, 총 추출 DNA의 열 변성/재결합 방법 및 밀도구배를 이용하여 추출한 DNA를 분획화하는 방법 등이 있다.

초저온 냉각튜브 내 수소기체의 액체수소로의 상변환 분석 (Analysis of Gas-to-Liquid Phase Transformation of Hydrogen in Cryogenic Cooling Tube)

  • 이대원;홍하이응우엔;소명기;나인욱;박동화;김교선
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권1호
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    • pp.49-55
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    • 2018
  • 에너지 위기 시대를 맞이하여 수소에너지가 가장 가능성 있는 대체에너지 중의 하나로 고려되고 있다. 액체수소는 기체수소와 비교하여 단위 부피당 에너지 밀도가 월등히 높으며 수소에너지의 탁월한 저장 방법으로 간주되고 있다. 본 연구에서는 2 상 모델에 기초를 둔 Navier-Stokes 식을 전산유체역학 프로그램을 이용하여 풀었으며, 초저온 냉각 튜브를 통과하면서 기체수소가 액화되는 과정을 분석하였다. 열전도율이 높은 구리관을 초저온 냉각을 위한 관의 재질로 가정하였다. 기체수소의 유입속도를 5 cm/s, 10 cm/s, 20 cm/s로 변화시키면서 냉각튜브 내 유체 온도분포, 축방향 및 반경방향 유체 속도, 기체 및 액체 수소 부피분율 분포를 각각 분석하였다. 본 연구 결과는 향후 액체수소 제조를 위한 기체수소 초저온 냉각기의 설계 및 제작을 위한 기초자료로 활용이 될 것으로 기대된다.

모바일용 저잡음 6축 관성센서 IC의 설계 (Design of a Low Noise 6-Axis Inertial Sensor IC for Mobile Devices)

  • 김창현;정종문
    • 한국통신학회논문지
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    • 제40권2호
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    • pp.397-407
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    • 2015
  • 본 논문에서는 최근 스마트폰이나 웨어러블 디바이스처럼 IoT/M2M 을 위한 여러 종류의 모바일 기기에 사용되는 센서 중에서 각속도를 검출하는데 사용되는 3축 자이로스코프 센서 IC와 가속도를 검출하는데 사용되는 3축 가속도 센서IC를 1 chip으로 하는 6축 관성센서 IC를 설계하였다. 특히 본 논문에는 자이로스코프 센서의 잡음을 분석하고 이를 효과적으로 제거하기 위한 구조를 제안하였다. 자이로스코프 센서는 가속도 센서, 지자기 센서와 더불어 사용자의 동작을 인식하고, 상대적 위치를 추정하기 위한 용도로 사용되는 센서이다. 위치를 추정할 때 사용되는 센서는 아주 작은 잡음이라도 오차로 누적되기 때문에, 정확도를 높이기 위해서 저잡음 IC 설계가 아주 중요한 요소이다. 본 논문에서는 자이로스코프 센서를 모델링하고 MEMS(micro-electro-mechanical system)와 회로에서 발생하는 잡음의 주파수 특성을 분석하여 이를 효과적으로 제거하기 위한 회로 구조를 제안하였으며, 초소형, 저전력 환경에서 사용 가능하면서 잡음 수준이 아주 낮은 3축 자이로스코프 센서와 3축 가속도 센서를 포함하는 6축 1 chip IC를 제작하였다. 제작된 IC는 자이로스코프 센서 잡음의 주요 원인이 되는 quadrature error를 효과적으로 제거하기 위한 회로 구조를 사용하였고, 0.18um CMOS공정을 이용하여 0.01dps/${\sqrt{Hz}}$의 자이로스코프 센서 잡음밀도를 가지는 IC를 제작하였다.

인쇄회로기판 $B^2it$(Buried Bump Interconnection Technology) 구조의 열적-기계적 거동특성 해석 (Thermo-mechanical Behavior Characteristic Analysis of $B^2it$(Buried Bump Interconnection Technology) in PCB(Printed Circuit Board))

  • 조승현;장태은
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.43-50
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    • 2009
  • 최근 인쇄회로기판(PCB)의 제품트랜드는 박형화, 고밀도화로 대표되지만 휨(Warpage) 억제, 신뢰성확보와 같은 기술적 난제로 인해 박형화와 고밀도화에 많은 제약을 받고 있다. $B^2it$(Buried Bump Interconnection Technology) 공법은 기판의 핵심공정 중 하나인 드릴링 공정이 생략되어 인쇄회로기판을 낮은 제조비용으로 박형화할 수 있는 기술로 개발되고 있다. 본 논문은 $B^2it$공법이 적용된 인쇄회로기판의 열적-기계적 거동특성을 유한요소해석(FEA)을 통해 고찰한 논문으로서 패키징레벨에서 방열효과와 신뢰성 등에 벙프의 재료, 형상 등이 미치는 영향 등을 분석하였다. 해석결과에 의하면 $B^2it$공법이 적용한 인쇄회로기판은 기존 비아구조를 가진 인쇄회로기판에 비해 칩에서 발생하는 열의 확산이 신속하고 패키징의 휨을 억제하는데도 유리하며 칩에서 발생하는 응력도 낮추지만 솔더-조인트의 응력은 증가시키게 된다. 따라서 패키징의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 범프의 형상, 재료 등을 패키징을 구성하고 있는 모든 요소들을 고려하여 최적화하는 것이 필요하다.

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경관훼손지의 생태적 복구방안에 관한 연구 (A Study on the Ecological Restoration Strategies for the Disturbed Landscapes)

  • 김남춘
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.28-44
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    • 1998
  • This study was conducted to suggest the ecological restoration strategies for the disturbed landscapes by theoretical study. Especially, it is aimed to suggest three objectives for restoration by using native plants ; (1) prevention or reduction of wind and water erosion, (2) provision of food and cover for variety of animal species, (3) improvement of the visual or aesthetic quality of disturbed sites. The main results were summarized as follows. 1. Cooperation between restoration ecologists and restoration practitioners is needed to delineate a scientific approach to restoration ; (1) Being aware of published literature that describes similar work and/or establish general principles. (2) Preparedness to carry out proper experiments to test ideas. (3) Preparedness to monitor fundamental parameters in a restoration scheme. (4) Providing information about the behavior of species. (5) Publish results. 2. There are three models of succession in theories of plant succession. The tolerance and facilitation models were recommended to ecological restoration. The inhibition model applies in most secondary succession, but the actual species which are introduced first may inhibit the germination and growth of slower-growing species, or they may prevent the growth of other species whose propagules arrive later. 3. The objectives of erosion control, wildlife habitat provision, and visual quality improvement are not mutually exclusive. However, many revegetation practices in the past have emphasized one of these aspects at the expense of the others. 4. A native plant community can be the model of ecological restoration. By stylization/abstraction of native plant community, trying to learn the most essential characteristics of community types - environmental factors ; dominant, prevalent, and "visual essence" species composition - in order to use such information in restoration. 5. After developing mass/spaces plan, match plant communities to the mass/space plan. In utilizing community grouping, there needs aesthetic ability to understand design elements. 6. Several hydrophytes such as Pennisetum saccharifluous, Themeda triandra, Cirsium pendulum show relatively good germination rates. In case of mesophytes and xerophytes, Arundinella hina, Artemisia princeps, Oenothera odorata and legumes seem to have quick-germinating abilities at barren sites. Pinus thunbergii, Rhus chinensis, Evodia daniellii, Alnus firma and Albizzia julibrissin can be considered as "late succession" woody plants because they show low germinating rates and slow growing habitat. 7. The seeds used for restoration should be collected within a certain radius of where it will be planted. Consideration in genetic issues in the collection and use of germplasm can increase the odds for successful restoration efforts. 8. The useful model in the "drift" pattern occurs so abundantly in naturally evolving landscapes. As one species diminishes in density, a second or third species are increased. Thus, dynamic interactions between species are created. Careful using of "drift phenomenon" in planting was recommended. 9. Virtually no stand of vegetation today is immune from the introduction and/or spreading of exotic species. Therefore, the perpetuation of a restored sites requires conscious monitoring and management. Thus, management would be the most important process in ecological restoration. 10. In order to keep the sites "natural", alternative management strategies would be applied in management ; Atenative management strategies are decelerating successional process, accelerating successional processes or modifying species composition. As management tools, mechanical, chemical, biological or environmental factor manipulation, e.g., fire could be used.

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생체모방기술을 응용한 감성의류용 구조발색사와 직물의 물성 (The Physical Property of the Structural Color Yarn and Fabric for Emotional Garment Using Biomimetic Technology)

  • 김현아;김승진
    • 감성과학
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    • 제15권1호
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    • pp.141-148
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    • 2012
  • 본 연구에서는 생체모방기술을 응용하여 감성의류용 구조발색사를 방사하고, 이를 사용하여 직물을 제직 감량 가공하여 이들의 발색성 및 촉감 물성을 측정하여 감성의류용 용도의 적용성을 확인하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다. 삼각단면을 가진 37층의 폴리에스테르와 나일론을 교호로 적층한 구조발색사의 방사조건을 확립하였으며, 이 세 가지 사의 발색성을 multi angle spectro-photometer로 확인하였다. 그리고 이 사들로 제직한 구조발색 직물 세 가지의 겉보기 색차와 반사율을 분석한 결과, 700nm에서 400nm까지의 파장에서 발색성을 확인하였다. 또한, 직물의 밀도와 조직이 다른 세 가지 구조발색 직물을 제직하고 감량 가공 처리하여 직물 역학특성치에서 촉감을 측정한 결과, $100^{\circ}C$, 60분 감량 처리한 시료가 최적설계(194ends/in ${\times}$ 105picks/in) 및 감량 조건임을 확인할 수 있었다. 그리고 감량 처리 시 온도와 처리시간 증가에 따라 감량률이 13%에서 최대 23%까지 증가함을 확인할 수 있었다. 이때 직물의 신축특성, 굽힘강성 및 전단강성은 감소하며 압축특성은 증가하는 현상을 보였다. 그리고 최적설계조건인 1번 직물시료를 $100^{\circ}C$, 60분 감량 처리할 때 촉감이 가장 우수하며 일본 몰포 직물보다 더 우수한 촉감치를 얻었다.

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버섯재배사의 공조시스템 설계에 대한 연구 (A study on the design of air conditioning system in the mushroom cultivation greenhouse)

  • 류경진;손재환;한창우;나규동
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권2호
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    • pp.743-750
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    • 2017
  • 온실에서 버섯을 재배할 때 균일한 온도 분포가 되도록 하는 것이 중요하다. 지하 공기를 이용하여 비닐 하우스, 버섯재배사에 일정 온도의 공기를 공급하며 균일하게 유지하게 한다. 버섯재배사 구조는 7단 4열의 다배열 균상들 사이의 공기 흐름을 원활히 하고 위, 아래 균상 간의 환경 차이를 방지한다. 0.5m/s의 속도로 유입되는 공기는 초기 내부온도 간의 차이에 따라 밀도 차에 따른 부력에 의한 효과 역시 무시할 수 없으며, 온실내의 유동 해석을 통해 적정 온도가 균등하게 분포하도록 FCU(Fan Coil Unit)와 Fan의 위치를 정해야 한다. 본 연구에서는 유동해석을 통해 FCU와 Fan으로 구성된 샌드위치 단열 패널형의 버섯재배사의 공조시스템을 설계할 수 있었다. 그리고 재배사 내부의 온도 및 유동 해석을 통해 FCU(유입구)와 Fan(출구)의 위치가 서로 다른 Case에서 유입되는 공기의 순환 경로가 길어지면서 비교적 균일한 온도분포를 갖는데 유리함을 알 수 있었다. 따라서 이러한 환경 개선을 통해 버섯의 생육 및 품질 균일성을 도모할 수 있었다.

국산 압축벤토나이트 완충재의 온도에 따른 팽윤압 특성 연구 (Temperature Effect on the Swelling Pressure of a Domestic Compacted Bentonite Buffer)

  • 이지현;이민수;최희주;최종원
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.207-213
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    • 2010
  • 국산 칼슘 벤토나이트를 대상으로 온도가 팽윤압에 미치는 영향을 관찰하였다. 벤토나이트를 건조밀도 1.6 g/$cm^3$으로 압축하고, 0.69 MPa의 일정한 수압으로 증류수를 공급하여 팽윤압을 측정하였다. 온도 영향 실험은 $25^{\circ}C$, $30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $70^{\circ}C$, respectively. The Ca-bentonite showed a sufficiently high swelling pressure of 5.3 MPa에서 승온조건과 감온조건으로 수행하였다. 압축 벤토나이트가 물과 접촉하여 상온에서 5.3 MPa의 충분히 높은 팽윤압이 작용하는 것을 실험적으로 확인하였다. 팽윤압은 온도가 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. 승온조건과 감온조건에서의 온도에 따른 팽윤압 거동에 차이를 보이며, 승온조건에서 온도에 따른 변화가 심하게 나타났다. 향후 온도 조건 외에 벤토나이트의 압축밀도 변화, 지하수 조성에 따라 팽윤압 특성이 어떻게 변화하는지에 대해 평가한다면, 앞으로 국내 고준위 폐기물 처분장의 개념 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 본다.

도시공원 이용권 분석을 통한 수원시 공원서비스의 적정성 평가 (Evaluation of Supply Adequacy of Park Service in Suwon-si by Urban Park Catchment Area Analysis)

  • 김현;김예성;이다솜;김지엽
    • 한국조경학회지
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    • 제43권2호
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    • pp.114-124
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    • 2015
  • 도시에서 도시공원은 여러 측면에서 도시민의 삶의 질 향상에 기여하고 있으며, 도시계획 시설로서 도시공원의 중요성은 점점 높아지고 있다. 본 연구에서는 수원시를 대상으로 도시지역에서 공원서비스의 적정성을 판단하기 위해 공원 이용권 분석 시 분석기법과 토지이용 유형에 따른 차이를 고찰하고 다음과 같은 결론을 도출하였다. 도시공원 이용권율은 버퍼분석과 네트워크 분석 등 분석기법에 따라 이용권율이 현저한 차이를 보이고 있어, 수원시의 경우 네트워크 분석으로 산출한 이용권율은 버퍼분석으로 산출한 이용권율의 41%에 그치고 있었다. 그러나 현재 기초자치단체에서 공원녹지 기본계획 수립 시 버퍼분석을 활용하여 공원 서비스율을 산정하고 있어, 현재 공급되는 공원녹지 면적이 실제 이용자에게 서비스되는 공원녹지 면적보다 넓게 나타날 수 있다는 점이 고찰되었다. 또한 전체 도시면적과 주거 상업면적 등 토지이용에 유형에 따라서 도시공원 이용권의 차이도 도출되어 향후 공원녹지기본계획 수립 지침작성에 있어 이들에 대한 보완이 요구된다. '녹색복지'의 실현을 위해서는 공원면적의 양적 확충도 중요하지만 인구규모, 인구밀도, 토지이용 유형 등 도시특성에 대한 고려가 필요하다.

다공성콘크리트 호안블록의 실규모 실험을 통한 수리안정성 평가 (Evaluation of Hydraulic Stability Using Real Scale Experimental on Porous Concrete Revetment Block)

  • 김봉균;서대석;박준석;김윤용
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제20권2호
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    • pp.122-130
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    • 2016
  • 최근 수십년간의 산업화로 인해 인간중심의 하천 개발이 이루어진 결과, 하천의 직강화 및 복개화 등 오수 및 하수의 배출구로만 활용되어 집중호우 등의 수해가 반복되어 발생하고 있어 이에 대해 하천 및 제방의 사면을 각종 공법을 통하여 손상을 방지하고 있으나, 관련 기준에서는 비탈높이, 최소비탈경사 등 최소한의 기준만 제시하고 있는 실정이다. 또한 홍수해 방지를 위한 가장 중요한 특성인 소류력에 대한 검토는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실규모의 인공실험하천에서 다공성콘크리트 호안블록을 설치하고, 유입유량을 조절하여 각 실험조건에 따른 유속 및 수심을 측정하여 소류력을 평가하였다. 다공성콘크리트블록의 압축강도 및 공극률 시험결과 압축강도는 16.6~23.2 MPa의 범위로 측정되었고, 실측공극률은 10.1%로 나타나 국내 기준을 만족하는 것으로 판단되며, 소류력 시험결과 한계소류력은 $47.202N/m^2$으로, 하천설계실무요령에서 제시된 급류부의 소류력 범위인 $67N/m^2$은 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 하지만 블록 및 기반층의 유실이나 손상이 전혀 관찰되지 않았고, 기존 선행연구를 참고하여 볼때 그 이상의 소류력에도 저항력을 가질 수 있을 것을 추정하여 볼 수 있다. 따라서 추후 실험조건 등을 조정하여 실질적인 한계소류력 측정을 위한 실험을 다시 수행할 필요가 있다고 판단된다.