• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.71-77
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• 2022

바이오매스 활용을 높이기 위하여, 쌀겨 기반 활성탄소(RHAC)를 제조한 뒤 질소 플라즈마 표면처리를 수행하여 전기이중층 커패시터(EDLC) 성능을 고찰하였다. 질소 플라즈마 표면처리를 통하여, RHAC 표면에 최대 2.17%의 질소가 도입되었으며 특히, 5 min 동안 반응한 샘플의 경우 pyrrolic/pyridine계 N 작용기의 형성이 우세하였다. 또한, 실리카 제거에 의해 쌀겨 기반 탄소재에 메조기공이 형성되었고 질소 플라즈마 표면처리에 의해 탄소재 표면 거칠기가 증가하여 미세기공이 많이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 순환전압전류법 측정 실험으로부터, 5 mV/s의 전압 주사 속도에서 질소 플라즈마 처리된 RHAC의 비정전용량은 최대 200 F/g로, 미처리 RHAC (111 F/g)에 비교하여 80.2% 향상된 값을 나타내었다. 이러한 결과는 질소 플라즈마 표면처리로 인해 탄소재 표면에 도입된 pyrrolic/pyridine계 질소 작용기 도입과 탄소재 표면 미세기공 부피 향상으로 인한 시너지 효과인 것으로 판단된다. 본 연구는 폐기 자원을 재활용하고, 플라즈마 표면처리법을 통해 이종원소 도입을 한다는 점에서 환경적으로 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권9호
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• pp.3250-3259
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• 2022

A new approach to the use of rice straw as a difficult-to-recycle agricultural waste was proposed. Potassium aluminosilicate was obtained by spark plasma sintering as an effective material for subsequent immobilization of ¹³⁷Cs into a solid-state matrix. The sorption properties of potassium aluminosilicate to ¹³⁷Cs from aqueous solutions were studied. The effect of the synthesis temperature on the phase composition, microstructure, and rate of cesium leaching from samples obtained at 800-1000 ℃ and a pressure of 25 MPa was investigated. It was shown that the positive dynamics of compaction was characteristic of glass ceramics throughout the sintering. Glass ceramics RS-(K,Cs)AlSi₃O₈ obtained by the SPS method at 1000 ℃ for 5 min was characterized by a high density of ~2.62 g/cm³, Vickers hardness ~ 2.1 GPa, compressive strength ~231.3 MPa and the rate of cesium ions leaching of ~1.37 × 10^-7 g cm^-2·day^-1. The proposed approach makes it possible to safe dispose of rice straw and reduce emissions into the atmosphere of microdisperse amorphous silica, which is formed during its combustion and causes respiratory diseases, including cancer. In addition, the obtained is perspective to solve the problem of recycling long-lived ¹³⁷Cs radionuclides formed during the operation of nuclear power plants into solid-state matrices.

• Journal of Platform Technology
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• 제11권2호
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• pp.54-65
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• 2023

전기자동차에 사용되는 배터리는 전기자동차의 특성상 정격용량이 매우 커다란 배터리이다. 전기자동차를 장기간 운행하거나 교통사고로 전기자동차가 폐차되게 되면 전기자동차용 배터리는 폐배터리가 된다. 폐차되는 차량이더라도 전기자동차용 폐배터리에 남아 있는 용량은 다른 용도로 사용하기에 충분하다. 자동차용 폐배터리는 매우 고가이기때문에 재활용 및 재사용이 필요하지만 재활용 및 재사용을 위한 폐배터리 성능등급 측정기준이 부족한 문제가 있었다. 폐배터리의 잔존용량을 측정하는 방법으로 가장 안정적이고 신뢰할 수 있는 방법은 완전 충·방전을 이용하여 배터리의 잔존용량을 측정하는 것이다. 하지만 이러한 완전 충·방전에 방식에 의한 검사 방법은 배터리의 용량에 따라 다르지만 검사하는데 하루 이상이 걸리는 단점을 가지고 있으며 많은 사람들이 이러한 문제를 해결하기 위하여 많은 노력을 하고 있다. 본 논문에서는 전기자동차 배터리에 대한 검사 시간을 줄일 수 있는 방법으로 셀간 전압 편차를 활용한 전기자동차 배터리 잔존용량 분석 기법을 연구 분석하였다. 이를 위하여 완전 충·방전 기반의 용량 측정시스템을 구성하고 코나 폐배터리를 이용하여 실험데이터를 수집하였고 배터리 팩을 구성하고 있는 배터리 셀간 전압 편차와 잔존용량과의 상관관계를 분석하여 배터리 검사에 활용할 수 있는지를 검증하였다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.737-753
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• 2023

폐광산은 자원의 고갈 및 산업환경의 변화로 인해 폐쇄된 유휴공간이다. 이러한 폐광산의 지하공간은 항온성, 차광성, 보안성과 같은 고유 특성을 이용하는 다양한 용도로의 재활용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 폐광산 지하공동의 재활용 방안 가운데 수요가 증대되고 있으며 지역발전에 도움이 되는 데이터 센터 및 폐광지역 주민복지를 증진시키는 공공체육시설에 대한 운용성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 해외 폐광산 내 설치된 데이터센터의 현황 및 지하공간의 이점을 활용한 데이터센터 운용기술을 검토하였다. 또한 우리나라의 폐광산 종류별 지하공간 규모를 고려하여 공공체육시설 중 지역 주민들의 건강과 복지에 이바지할 수 있는 생활체육시설로 선택된 12개 종목에 대해 경기장 설치 적용성을 평가하였다. 이와 같은 폐광산 지하공간의 데이터센터 및 공공체육시설로의 활용은 단순히 산업유산의 재활용이 아니라 지역사회에 새로운 발전 가능성과 기회를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.33-40
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• 2024

해양폐기물 중 하나인 패각의 발생량은 매년 증가하고 있으나, 대부분이 해안 근처에 야적되거나 방치되어 환경적·사회적으로 문제가 되고 있다. 천연 골재 부존량 감소에 따른 골재 대체재로서 패각이 사용된다면 재료 수송에 따른 물류비용을 효과적으로 감축시킬 수 있어 자원 재활용을 활성화할 수 있다. 본 연구에서는 3D 콘크리트 프린팅 기술을 활용한 해양 구조물의 건설 재료로서 패각 잔골재의 사용 가능성을 분석하였다. 패각을 활용한 3D 프린팅 콘크리트는 패각 잔골재와 시멘트 풀 계면 등의 공극 요인으로 일반 콘크리트 대비 낮은 강도를 가지기 때문에 역학적 성능 평가를 위한 미세구조 특성 분석이 요구된다. 유동성, 출력성 및 적층성을 고려하여 3D 프린팅 콘크리트의 배합을 선정하였으며, 패각 잔골재를 활용한 3D 프린팅 콘크리트 시편의 물성과 미세구조를 분석하였다. 시편의 물성을 평가하기 위해 3D 프린터로 압축강도와 부착강도 시편을 제작하였고 강도 시험을 진행하였다. 미세구조를 분석하기 위해 고해상도 이미지를 얻을 수 있는 SEM 촬영을 수행하였으며, 히스토그램 기반 상 분리 방법을 적용하여 공극을 분리하였다. 패각 잔골재 종류에 따른 공극률을 확인하고 확률함수를 활용하여 공극 분포 특성을 정량화하였으며, 패각 잔골재의 종류에 따른 시편의 역학적 물성과 미세구조 특성 간의 상관관계를 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.188-195
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• 2024

최근 환경문제와 골재난의 해결방안으로 건설폐기물을 재활용한 순환골재의 사용이 주목받고 있다. 순환골재의 재활용을 촉진하기 위해 마련된 여러 다양한 방안에도 불구하고, 순환골재는(특히 순환잔골재) 일반골재에 비하여 품질이 떨어지기 때문에, 구조체용 골재로서의 사용은 제한되고 있어, 순환골재 품질 향상에 관한 연구가 시급하다. 본 연구에서는 순환잔골재 품질 향상을 위해 1시간이라는 짧은 시간 동안 다양한 농도의 아크릴 수지 수용액에 순환잔골재의 침지를 진행하였고, 침지가 종료된 순환잔골재의 흡수율 및 진밀도 측정을 통해 적정 침지농도를 선정한 후, 모르타르 시험체를 제작하고 이의 역학적 성능을 평가하여 순환잔골재 재활용을 촉진시키는 처리방법을 제시하고자 하였다. 실험 결과에 따르면, 아크릴 수지 농도가 높아질수록 순환잔골재의 흡수율과 진밀도는 감소하였으며, 흡수율의 경우 아크릴 수지 농도 6~8 % 수준에서 가장 낮게 나타났으나, 아크릴 수지에 침지시킨 순환잔골재 모르타르의 압축강도는 이보다 낮은 농도인 4 %에서 가장 높게 나타나, 높은 농도의 아크릴 수지 사용이 모르타르 압축강도를 오히려 저하시킬 수 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.111-118
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• 2014

본 연구에서는 폐 리튬이차전지의 스크랩으로부터 순도 높은 황산코발트($CoSO_4$) 용액을 회수하고, 회수된 용액을 이용하여 리튬이차전지의 양극활물질인 $LiCoO_2$를 제조하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 황산코발트의 제조는 황산과 과산화수소수를 이용하여 원료물질로부터 금속물질을 녹여내기 위한 침출단계, 가성소다를 이용한 pH 조절로 1차 불순물을 제거하기 위한 중화공정 및 D2EHPA와 $CYANEX^{(R)}272$를 이용하여 2차 불순물을 제거하기 위한 용매추출공정을 거쳐 고순도의 용액을 회수한다. 회수된 황산코발트는 증류수와 희석하여 6 wt.% 황산코발트 용액으로 만들고, 다시 옥살산과 혼합 및 교반 후 건조, 하소 및 리튬의 원료가 되는 $Li_2CO_3$ 분말과 혼합 후 합성 공정을 거쳐 이차전지의 양극활물질인 $LiCoO_2$를 제조하였다. 이를 이용하여 전극을 조립하고, 전기화학적 특성을 평가하였다. 전기화학적 특성은 본 실험에서 합성된 $LiCoO_2$와 상업용 $LiCoO_2$(Aldrich사)를 비교하였으며, 결과는 유사하거나 혹은 합성된 $LiCoO_2$가 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 실험을 통해 양극활물질의 재활용 가능성을 확인하였다.

• 한국가정과교육학회지
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• 제19권1호
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• pp.81-97
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• 2007

기술 가정 교과를 위한 실험 실습실의 여건을 살펴보고, 기술 가정 교과 중 가정영역의 실험 실습에 대한 교사들의 인식을 파악하고, 교사의 전공에 따라 인식의 차이가 있는지 비교 분석하였다. 전국 중학교를 대상으로 기술 가정 교과 교사에게 메일을 발송하여 웹을 통한 설문조사를 실시하였으며, 교사 220명의 응답이 최종 분석에 사용되었다. 자료 분석은 SPSS 프로그램을 이용하여 빈도분석, 일원분산분석, t-test와 던컨의 사후 검증을 실시하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 대부분의 중학교에 가정 실험 실습실이 있지만 그 시설 및 교구 설비 상태는 열악하며 특히 의생활과 주생활영역의 실험 실습실 시설 및 교구 설비는 실질적인 실험 실습을 위해 보완이 시급함을 알 수 있었다. 둘째, 교사가 가정영역 실험 실습 내용이 필요하다고 생각하는 정도는 높았으며 전반적으로 식생활 영역의 필요도를 가장 높게 인식했고, 주생활 영역의 필요도를 가장 낮게 인식하였다. 가정 전공 교사가 타 전공 교사보다 가정 영역 실험 실습을 더 필요하다고 생각하는 것을 알 수 있었다. 셋째, 기정영역 실험 실습 내용의 수준이 학생에게 적합하다고 생각하는 정도는 보통 이상으로 나왔으며 식생활 영역에 대한 실험 실습 내용 수준이 가장 적합하다고 인식한 반면 '주택의 유지와 보수'는 상대적으로 가장 적절하지 알은 것으로 나타났다. 넷째, 가정영역 실험 실습 내용 분량과 수업 시수에 대해 적절하다고 생각하는 정도는 낮게 나타났으며 '옷 만들기와 재활용'은 교사의 전공과 상관없이 수업 분량과 수업 시수의 적절성이 가장 낮게 나타나서 개선이 필요함을 알 수 있었다. 가정 전공교사가 타 전공교사에 비해 실험 실습 내용의 분량과 수업시수의 문제점을 크게 느끼는 것을 알 수 있었다. 다섯째, 가정영역 실험 실습에 대한 학생의 흥미와 관심정도는 보통보다 높다고 교사가 인식하고 있었으며 '조리의 기초와 실제'에 대해 가장 높은 흥미와 관심을 보인다고 생각하는 반면 '주택의 유지와 보수'에 대해서는 학생이 흥미와 관심을 가장 적게 보인다고 생각하였다. 여섯째, 가정영역 실험 실습 내용이 실생활에 도움을 준다고 생각하는 정도는 비교적 높게 나타났는데 식생활 영역이 가장 높게 주생활 영역이 가장 낮게 나타났다. 일곱째, 가정영역 실험 실습 시행정도는 보통으로 식생활 영역>의생활 영역>주생활 영역 순으로 실험 실습이 시행되고 있었다. 가정 전공교사는 비전공 교사 보다 실험 실습을 더 많이 시행하는 것으로 나타났다. 결론적으로 가정영역의 실험실습은 매우 중요한데 제대로 시행되기 위해서는 무엇보다도 시설 및 교구 설비 상태를 개선해야 한다. 또한 의생활과 주생활 영역의 실험 실습이 제대로 이뤄지기 위해서는 실험 실습 내용에 대한 전반적인 검토가 요구되며 이에 앞서 가정 영역 내에서의 교과과정 정비도 필요하다고 본다. 이를 통해서 실험실습 분량의 과다와 수업시수의 부족이라는 문제점도 해결할 수 있으리라 생각한다. 그리고 교사의 전공에 따라 실험실습에 대한 태도에 차이가 있으므로 가정영역은 가정전공교사가 가르치는 것이 바람직하다고 생각한다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제34권4호
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• pp.296-306
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• 2014

본 연구는 농식품 부산물을 TMR 원료로 이용하여 사료비 절감 효과와 축산물 품질향상에 도움이 될 수 있도록 그 이용을 활성화하기 위한 농식품 부산물 발생현황조사 및 분석, TMR 이용 현황 및 문제점 조사, 사료이용 시 문제점 및 법률과 제도적 대안을 제시코자 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 폐기물관리법에서 관리되고 있는 유기성폐기물은 폐식용유 10,488톤, 동식물성잔재물 832,493톤, 동물사체 5,740톤, 동물성잔재물 1,171,892톤, 식물성잔재물 2,172,415톤, 왕겨와 미강 12,905톤 등 총 4,205,931톤이었으며 TMR 원료로 이용할 수 있는 식물성 잔재물과 왕겨 그리고 미강이 전체의 51.7%를 차지하였으며 발생지 별로는 전국 상위 10개 지자체에서 76~100% 발생되고 있어 이의 체계적 수급관리시스템이 필요하였다. 둘째, TMR 원료로 사용되는 10대 주요 농식품 부산물은 콩비지, 미강, 깻묵, 맥주박, 주정박, 맥강, 장유박, 감귤박, 버섯부산물 및 기타 식품부산물(빵, 국수, 과자 등)이었다. 셋째, 농가가 농식품 부산물을 이용하는데 가장 큰 애로사항은 농식품 부산물이 폐기물관리법에 의해 폐기물로 관리되고 있어 이를 사용하기 위해서는 재활용신고나 재활용시설설치 등 법률적 의무가 있어 사료이용 활성화를 위해 폐기물 지위 종료제와 같은 제도 개선과 전국적으로 10여 개의 공적 유통센터 설립이 필요한 것으로 사료되었다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제17권sup호
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• pp.61-68
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• 2011

본 연구는 가축분뇨 처리시설의 평가 및 최적 선택의 의사결정에 있어서, 시설물은 내구성이 있는 자산이므로 내용연수 전 기간에 걸친 비용측면에서의 경제성이 고려되어야 하는 바, 이를 위하여 LCC (Life Cycle Cost) 기법의 적용 가능성을 검토하고자 수행하였다. 경제성의 비교 분석을 위해 양돈 분뇨 1일 100톤 처리규모의 공동자원화시설 설치 공법들 중 4개 공법에 대한 시설투자 및 연간 운영비를 조사하였는데, 초기 투자비는 2,699~3,202 백만원 수준으로 T 공법이 가장 높았고 E 공법이 가장 낮았다. 연간 운영비에 있어서는 378~498 백만원 수준으로 T 공법, J 공법, E 공법, B 공법 순으로 유리한 것으로 조사되었다. LCC 분석을 위해 한국은행 및 통계청의 10년간 ('00~'09) 자료를 이용하여 이자율 (4.7%), 물가상승율 (3.13%), 실질 할인율 (1.52%)를 기준하고, 현가계수 산정을 위해 내용연수를 토목 건축 (30년), 기계 (10년), 전기계장 (15년) 으로 기준하였다. 이를 바탕으로 한 분석 결과, 톤당 운영비로 보면 17,570~18,998원/톤 수준으로서 E공법이 17,570원/톤으로 가장 낮은 반면, B 공법이 20,661원/톤으로 가장 높아 상대적으로 가장 비경제적이었다. 특히 초기투자비가 높더라도 연간 운영비가 낮은 T 공법이 초기투자비는 T 공법보다 낮으나 연간 운영비가 상대적으로 높은 B 공법에 비해 LCC가 낮게 평가되었다. 따라서 가축분뇨 처리시설의 경제적 측면에서의 공법 선택에 있어서는 초기시설투자비 또는 연간 운영비 중 어느 한쪽만 평가하여 결정하기 보다는 LCC 분석을 적용하여 평가하는 것이 합리적임을 알 수 있다. 또한 경제성 분석에 있어서, 불확실성에 따른 LCC 분석 결과의 변화를 파악하기 위해 '00~'09년 간의 할인율 변동폭을 적용하여 민감도분석을 실시한 결과, 변동범위 안에서 변화하더라도 각 대안별 비용우위에 대한 변화는 달라지지 않아 안정적이라고 할 수 있다. 따라서 LCC를 이용한 경제성 평가는 가축분뇨 처리시설의 선택을 위한 의사결정에 유용한 평가 지표가 될 수 있으리라 판단된다. 향후 분석의 신뢰성 제고와 활성화를 위해서는 각 비용요소들에 대해 공신력 있는 데이터베이스 구축이 대단히 중요하며, 아울러 시설평가 시 정성적인 요인도 고려할 수 있는 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것이다.