펄스동전기를 이용한 오염토양의 중금속 처리 특성 연구

최상일 광운대학교 2009 국내석사

기존의 물리화학적 처리 기술을 이용하여 중금속 오염 토양을 처리하는 기술로는 in-situ soil flushing과 ex-situ soil washing이 알려져 있으나 투수성이 낮은 토양에서는 투입하는 세척제의 흐름이 원활하지 못하고 비교적 세공이 큰 지점으로 흐름이 형성되는 편류현상이 발생하여 처리 효율이 감소되는 주요 문제점이 발생하고 있다. 최근 이에 대한 해결 방법으로 동전기(electrokinetic)를 이용한 기술이 개발되고 있으나 적용상의 어려움이 있어 기술적 보완이 필요하다. 주요 원인은 장기간 운전 시 토양의 저항 증가와 전극의 부식으로 인하여 전력소비가 증가하고 안정적인 운전이 어려워지는 문제점을 들 수 있다. 이에 중금속으로 오염된 토양을 효율적이고 경제적으로 처리하기 위하여 펄스파워가 인가된 동전기 시스템을 이용한 토양의 중금속 처리 효율을 검 토 하였다. 직류전원이 인가된 일반 동전기는 장기간 운전 시 토양 셀에서 나타나는 저항 증가에 따른 전류량 감소 및 투입전력 감소 현상이 있으나, 펄스 동전기는 일정한 저항을 유지하여 전력 감소 현상 없이 안정적 운전 가능함을 확인하였다. 본 연구를 바탕으로 투수성이 낮은 오염토양의 in-situ/ex-situ 처리에 타 기술대비 경쟁력이 높다고 판단된다. 주요 적용분야는 중금속 오염토양 처리 분야 (광산 폐기물 및 주변 농경지, 산업단지, 군부대, 하상침적토, 슬러지) 이며 유류 오염토양 분야 (철도차량기지, 민군 차량정비창, 석유/전자 산업단지) 에도 적용이 가능하다고 예상한다. The technology using of conventional physical & chemical methode for remediation of contaminated soil by heavy-metals has been well known as in-situ soil flushing and ex-situ soil washing. However, It can make some problem that above technologies are applied to the soil having low water permeability, which can be brought on undesirous solution flow in soil area and decreasing treatment efficiency, finally. Recently, in order to solve these problems the technology of electrokinetic treatment is being developed but there are still several difficulties of field application left over for successful commercialization. The major causes of difficulties are the increase of electric resistance inner soil for a long term operation continuously and electrode corrosion as a resulted from low life time of anode, which can bring on the rise of power consumption and the difficulty of stable operation. Pulse-powered electrokinetic system has been developed as new methode to treat contaminated soil by heavy-metals in consideration of high performance and economic efficiency. Pulse powered EK system has been identified that stale operation maintained without reduction of electrical power, keeping constant electrical resistance during a long time operation, while DC powered EK system indicated that the reduction of current amount and electrical power occurred as electrical resistance increased in the same period. As the result of comparing Lab. test with Pilot plant test by using the same soil samples, their removal efficiency of heavy-metals in soil and consumed electric energy per unit removal amounts proved to be similar with each other about 90% level. This study can be applied from contaminated soil by heavy-metals (ex : tailing area, industrial area, military area, waste sludge) to contaminated soil by waste oil (ex : a railroad car area, vehicle maintenance area, petroleum or electronics industrial area).

폐무정형 알루미늄산화물을 이용한 지하수내 비소 및 양이온 중금속 흡착제거특성

박연종 광운대학교 대학원 2008 국내박사

This study examined the potential reuse of powdered wastes (PW) as an adsorbent. The PW was generated as by-products from local chemical companies on Korea, manufacturing decorative interior products. As aluminum hydroxide, which is a predominant component in the PW, could themally be converted to various mineral types of aluminum oxides depending on the calcination temperature, the adsorptive characteristics as well as adsorption capacity of the calcined PW(CPW) for adsorbates could be affected. To activate the PW, calcination was performed for 3 h at 550℃, 750℃ and 950℃, respectively. The amorphous aluminum oxide was formed when the PW was calcined at 550℃ and then continous increase of the crystallinity was observed up to 950℃. The adsorption capacities for arsenate decreased as the calcination temperature increased from 550℃ to 950℃. The BET surface area of the CPW was significantly decreased from 175.5m2/g to 46.5 m2/g and the surface sites density was reduced drastically from 7.84×10-4M to 6.05×10-5M as the calcination temperature increased. The competitive adsorption properties of two cationic heavy metal ions on the CPW550 was evaluated. From batch adsorption tests cadmium ions (10:0, 2:8, 5:5, 0:10)at the constant total metal concentration of 1×10-4M, little variation of copper adsorption was noted but cadmium removal was retarded as the molar ratio of cpper/cadmium incresed. This result suggests that copper ion has more strong adsorption affinity on the surface of CPW550 than cadmium ion. Meanwhile, in anionic binary system consisted of sulfate and arsenate, the removal of arsenate on the CPW550 was somewhat retarded as the sulfate concentration increase from 50 to 400 mg/L at initial ratio time. However the CPW550 exhibited similar removal of arsenate in all range of sulfate concentration after 180 min, which indicates than that the co-existing sulfate affects on the adsorption kinetics af arsenic on the CPW550. Surface complexation model was used to describe adsorption behavior on the CPW550 with MINEQL+ which assumed the surface complexation as inner-shpere. The model prediction was successfully fitted with experimental adsorption data and adsorption may occur via inner-sphere complex formation. This agrees with FT-IR spectroscopic studies and adsorption experiment with variation of ionic predominantly inner-shpere sulface complexes. The peak appeared at 837cm-1 in FT-IR spectra was corresponded to Al-O-As vibrations. In case of cationic adsorption, adsorption behavior even quite below the PHzpc also supperts the fomation of inner-shpere complexes. IN order to investigate the applicability of the CPW On the real wastewater. The CPW550 was applied to four different abandoned mine drainage such a Cheongu, Songcheon , yangja, and Samkwang. The adsorption of arsenate on Chenju abandoned mine drainage , satisfying wastewater quality criteria. The arsenate removal from Chenju mine drainage 74.4% within 10 min in the presence of 410 mg/L sulfate and over 90% of arsenate removal was obtained after 3 hr. The results of all experiments suggest that CPW can be effectively used as a good adsorbent for the removal of arsenate in the view point of the potential reuse of powdered wasted. 본 연구는 건축자재와 장식자재 등을 제조하는 국내 화학공장에서 산업부산물로 발생되는 연마분진 폐기물을 재활용하고 감량화하기 위한 방안으로써 흡착제로서으 재이용성을 평가하였다.연마분진 폐기물의 주성분은 수산화 알루미늄으로서 가열처리되면 반응성이 높은 알룹미늄산화물로의 전환이 이루어지게 되는데, 가열과정에서 다양한 알루미늄산화물의 형태로 전이가 될 수 있으며 이로 인해 흡착특성의 변화 및 흡착효율에 영향을 줄 수 있게 된다. 연만분진의 흡착능을 활성화 시키기 위하여 원료를 550℃, 750℃, 950℃fh 유지하며 3시간 동안 하소를 수행하였다. 표면 분석결과 550℃로 가열처리한 연마분진은 무정형 알루미늄산화물의 특성을 나타내는 것으로 확인되었으며 하소온도를 750℃와 950℃fh 증가시킴에 따라 무정형 알루미늄 산화물의 결정성은 서서히 증가되는 거승로 나타낫다. 비소(V)에 대한 흡착실험결과, 단위흡착제당 제거도니 비소(V)의 양은 550℃dptj 하소된 무정형 알루미늄산화물(CPW550)의 경우 43.9 mg/g으로 가장 높게 나타났으며 하소온도가 증가함에 따라 비소(V)의 흡착능의 감소경향을 확인하였는데, 이와 같이 하소온도에 따른 연마분진 제거율의 차이는 각 온도조건에서의 무정형 알루미늄산화물의 결정성 증가에 따른 비표면적의 차이가 주요하게 작용한 것으로 사료되었다. 하소온도를 550℃에서 950℃fh 증가시킴에 따라 무정형 알루미늄산화물의 비표면적은 175.5m2/g에서 4.65m2/g로 급격하게 감소되는 것으로 나타났으며 표면자리농도 역시 7.84×10-4 M에서 6.06×10-5M로 감소되는 것으로 나타났다. CPW550을 이용하여 양이온 중금속들에 대한 경쟁흡착특성을 조사한 결과, 구리와 카드뮴이 동시에 존재하는 이성분계 양이온 중금속 흡착의 경우 총농도를 1×10-4M로 유지한 상태에서 구리와 카드뮴의 물농도 비율을 10:0, 2:8, 5:5, 0:10으로 변화시켯을 경우 CPW550에 대한 구리의 제거율은 유사하게 나타난 반면에 카드뮴의 경우 흡착친화력이 구리보다 약하여 구리의 물농도 증가에 따라 카드뮴 제거율이 다소 감소되는 것으로 나타났다. 비소(V)와 황산이온의 음이온 화학종에 대한 이성분계 경쟁흡착실험에서는 비소(V)를 1mg/L로 고정시킨 후 황산이온의 농도를 50-400mg/L로 변화시켰을 경우 황산이온의 농도가 증가함에 따라 초기반응 시간대에서는 CPW550에 대한 비소(V)의 흡착능을 다소 억제시키는 것으로 확인이 되었으나, 반응시간 180분 이후에는 모든 황산이온의 농도 조건에서 비소제거율의 차이가 유사하게 나타나 황산이온은 비소제거시간에 더 영향을 주는 것으로 나타났다. 폐무정형 알루미늄산화물의 표면흡착결합 반응을 예측하기 위하여 MINEGL+모델링 프로그램으로 모사한 결과, 흡착 실험결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며 표면흡착결합은 주로 inner-sphere 형에 의한 표면착화를 따를는 것으로 사료되었다. 이러한 inner-shpere 형에 의한 표면흡착결합 결과는 FT-IR을 이용한 분광학적인 분석과 0.02-0.1 M의 이온세기 변화에 따른 비소(V) 흡착실험에서도 확인이 되었으며, 837cm-1에서 Al-0-AS의 inner-shpere 결합을 갖는 것으로 사료되었다. 양이온 중금속에 대한 흡착실험에서는 무정형 dkffnalsbadmnl 표면전하가 흡착질 전하와 같아 전기적 반발력에 의해 흡착이 영향을 받는 pH 조건에서도 주로 inner-sphere의 강한 화학적 결합에 의해 비교적 높은 흡착효율을 나타낼 수 있는 것으로 사료되었다. 실제 자연계의 복합이온 성분에 대한 흡착특성을 평가하기 위하여 폐광산 주변 지하수 및 갱내수에 대한 폐무정형 알루미늄산화물의 적용가능성을 조사하였다. 적용 광산은 비소(V) 농도가 비교적 높은 전주광산,송천광산,양자광산,삼광광산 등 4개의 폐광산을 선택하였으며 인근 지하수 및 갱내수를 채취하여 회분식 흡착실험을 진행하였다. 실험결과 고농도의 물질들이 다양하게 존재하고 있는 전주광산 주변 갱내수의 경우 비소(V)의 제거율이 다소 떨어지는 것으로 나타났으나 전체적으로 방류수 수질기준을 만족시킬 수 있는 양호한 제거효율을 보였으며 특히 황산이온이 410mg/L 로 고농도로 존재하더라도 10분 이내에 74.7% 이상의 비소(V) 제거효율을 보였으며 3시간이 경과한 후에는 90%이상의 제거효울을 나타내었다. 결론적으로, 본 연구의 목적과 관련하여 연마분진 폐기물의 재ㅑ활용 적용가능성르 분석한 결과 연마분진을 이용하여 제조된 폐무정형 알루미늄산화물의 경우 안정성과 비소(V)의 흡착성에서 우수한 것으로 판단되었으며 경쟁이온과의 흡착경쟁에서도 유?±튄? 실제 폐수에 대한 적용성이 높을것으로 판단되었다.

3D 컨볼루션을 이용한 시간 구분 네트워크 기반 행동인식

서정민 단국대학교 대학원 2019 국내석사

본 논문에서는 영상데이터를 입력으로 받았을 때, 입력 영상이 어떤 행동을 하는 영상인지 분류하는 문제인 행동인식 문제를 다루고, 이를 해결하기 위한 방법으로 3D convolution 연산 하나로 시-공간적 특징을 추출하고 이에 TSN구조를 접목시킨 3D-TSN을 제안한다. 3D-TSN은 기존 3D convolution 기반의 행동인식 알고리즘과 비교하여 입력 형태는 같지만 입력을 만들어내는 방식이 달라져야 한다. 3D-TSN은 segment별로 입력 데이터를 샘플링 할 때, 시간 축으로 연속된 프레임들을 샘플링 해서 짧은 시간 정보를 학습하도록 했고, TSN구조를 사용하여 시간 축으로 멀리 있는 프레임에 대해서도 학습하도록 했다. 본 논문에서는 제안한 방법론에 대한 실험을 위해 HMDB-51 데이터 셋을 사용하였다. 그 결과 3D-TSN과 3D convolution을 이용하여 행동인식을 한 결과를 비교하면 같은 네트워크를 사용하였을 때 기준으로 3~4%정도의 성능향상이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또 입력 데이터의 시간 축 길이를 변화하며 실험하였을 때, 3D-TSN이 3D-ResNet과 비교하여 입력데이터로 들어가는 프레임 숫자 변화에 더 강인한 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로 3D-TSN에 optical flow를 이용한 네트워크와 two-stream으로 구성한 결과 최대 73.59%의 성능을 확인할 수 있었다. In this paper, we deal with the action recognition problem, which classifies the input image as the action image when the image data is input. We propose a 3D-TSN that combines TSN structure with 3D convolution. 3D-TSN has the same input format as the 3D convolution- based action recognition algorithm, but the way of generating the input should be different. When sampling an input data in a segment, the 3D-TSN samples the consecutive frames on the time axis to learn short time information and also uses the TSN structure to learn about frames far in time. In this paper, we use the HMDB-51 data set to test the proposed methodology. As a result, it was confirmed that there is a 3 ~ 4% performance improvement over the 3D convolution result. In addition, when we experimented with changing the frame number of the input data, we can confirm that it is more robust to the change of the frame number entering the input data by comparing with the 3D-convolution. When the 3D-TSN and the optical flow were constructed as a two-stream network, the maximum performance was 73.59%.

토양세척 및 안정화를 이용한 비소오염토양 처리에 관한 연구

최연수 광운대학교 대학원 2016 국내석사

Due to the different chemical characteristics of Arsenic from Cadmium, Lead, Copper, many different remediation methods have been applied to the arsenic-contaminated soil. In many cases, general particle size range of soils were tested. Very small size soil particles after soil washing (0.075mm below) are usually treated as waste material (arsenic concentration 55.4 mg/kg). In this study, the best avaliable technology to reduce the remediation cost was investigated on the 0.01 ∼ 0.075mm particle size range soil. In this study, (1) portland cement and calcium oxide (Ca(OH)2) were applied as stabilization agents. And (2) phosphate(PO43-) and portland cement/calcium oxide were sequentially applied as washing agent and stabilization agents, respectively. 87.8% stabilization effect was achieved when portland cement (20%, weight ratio) was applied. And when calcium oxide (5%, wt) and portland cement (20%, wt) were applied, 93.4% stabilization effect was achieved. Wasing efficiency was 69.0% after re-wasing using 2M KH2PO4. When calcium oxide (5%, wt) was applied to rewashing soil (Sample B-2), total stabilization effect was 99.5%. Therefore, when the remediation of small size particle arsenic-sontaminated soil is needed, several methods are applicable depending on the stabilztion efficiency. (1) portland cement and calcium oxide were applied as stabilization agents. And (2) phosphate and portland cement/calcium oxide were sequentially applied as washing agent and stabilization agents, respectively. 비소는 카드뮴, 납, 구리 등의 여타 중금속과는 상이한 화학적 특성으로 인해 다양한 정화기법을 적용한 사례들이 있으나, 대부분의 경우 일반적인 범주의 입경을 갖는 오염토양을 대상으로 하였다. 본 연구에서는 세척 후 미세토양 중 세척효율이 낮아 폐기물로 처리해야 되는 0.075mm 이하의 비소농도 55.4 mg/kg의 미세토양 중 0.01 ∼ 0.075mm의 토양을 대상으로 최적 처리 방안에 대한 연구를 진행하였으며, 이를 통하여 폐기물 발생량을 최소화하므로써 정화비용을 절감하는 기대효과를 얻고자 하였다. 대상토양에 대하여 (1) 포틀랜드 시멘트와 수산화칼슘을 안정화제로 적용하는 경우의 안정화율과 (2) 인산염을 적용하여 추가 토양세척을 실시한 후 안정화제를 복합 적용하는 경우의 안정화율을 비교 평가하였다. 포틀랜드 시멘트 20%(중량비)를 안정화제로 적용한 경우 87.8% 안정화율을 보였으며, 수산화칼슘 5%(중량비)와 포틀랜드 시멘트 20%(중량비) 적용시 93.4%의 안정화율을 나타냈다. 2M KH2PO4를 사용하여 대상토양을 재세척하였을 때 세척효율은 69.0%를 나타내며, 세척후 토양에 수산화칼슘 5%(중량비) 안정화제를 복합 적용한 경우(시료 B-2) 전체적으로 99.5% 안정화율 보였다. 따라서 비소로 오염된 미세토양의 경우, 요구되는 안정화율에 따라 (1) 포틀랜드 시멘트와 수산화칼슘과 같은 안정화제를 적용하여 안정화만 실시하거나 (2) 인산염을 이용하여 토양세척을 실시한 후 안정화제를 복합 적용하는 방안을 선택적으로 사용할 수 있음을 알 수 있다.

(A) robust face recognition system with single sample per person problem

이용걸 Dankook University 2019 국내박사

Mg-Fe 층상 이중 수산화물을 이용한 비소 흡착 처리

이나리 광운대학교 대학원 2018 국내석사

비소는 매우 독성이 강한 오염 물질로 생태계에 방출되면 인체 건강에 심각한 악영향을 미칠 수 있다. 최근 미국과 유럽 등 여러 국가에서 비소에 대한 규제가 강화되고 있어 비소 제거에 대한 연구는 많은 주목을 받고 있다. 비소 제거 기술은 침전, 멤브레인, 이온교환, 흡착처리 등이 있는데 그 중 가장 많이 사용되는 기술은 흡착처리 기술이다. 본 연구를 통하여 여러 흡착제 중 제조 방법이 비교적 용이하고 제조단가도 저렴한 층상 이중 수산화물(Layered double hydroxide : LDH)의 비소 흡착능을 확인하였다. Mg과 Fe이 결합된 Mg-Fe LDH를 각 Mg/Fe 몰농도비를 1.5:1, 2:1, 3:1로 제작하여 비소 흡착 실험을 수행하였다. 실험 결과 Mg/Fe 비율이 2:1인 경우 흡착 효율이 제일 양호함을 알 수 있었다. Mg-Fe LDH를 가지고 As(Ⅲ)와 As(Ⅴ)의 흡착 등온, 시간에 따른 흡착 농도 변화, 온도에 따른 흡착 농도 변화 등의 실험을 통하여 비소 흡착능을 확인하였다. 비소 용액의 pH를 조절하지 않았을 때, Mg-Fe LDH는 As(Ⅲ)보다 As(Ⅴ)에 대한 흡착능이 더 높았다. pH에 따른 흡착능을 비교하기 위하여 pH를 조절하여 As(Ⅲ)는 최종 pH 8 ~ 9, As(Ⅴ)는 최종 pH 6 에서 Mg-Fe LDH에 대한 비소 흡착능이 가장 높은 효율을 나타내는 것을 확인 하였다. pH가 9 이상일 때, Mg-Fe LDH의 양전하가 줄어들고 음전하로 대전되어 전기적 발반력에 의해 비소 흡착량이 감소하게됨으로 판단한다. 또한 실제 공정에 대한 적용성을 판단하기 위하여 비소 0.3 mg/L 용액을 제조하고, Mg-Fe LDH의 사이즈를 325, 194, 106 μm로 세 가지의 Rapid small scale column test를 수행하였다. Mg-Fe LDH의 사이즈 325 μm은 20,130 (Bedvolumes : BVs), 194 μm은 19,600 BVs, 106 μm은 19,400 BVs을 처리 하고 파과점(0.3 mg/L)에 도달하였다. Mg-Fe LDH에 대한 비소 흡착은 Langmuir 흡착등온식에 잘 부합되었고 Langmuir 흡착등온식에 따른 Qmax (mg/g) 값은 As(Ⅴ)의 Mg/Fe 2:1 LDH에서 56.79 mg/g으로 가장 높게 나타났다. 온도에 따른 비소 흡착 농도변화 실험을 통하여 25 ~ 40 ℃ 범위에서 25 ℃일 때, Mg-Fe LDH에 대한 비소 흡착은 가장 좋은 효율을 나타내며, 그 이상 온도가 높아지는 경우 효율이 감소한다는 것을 확인했다. 열역학 파라미터인 △Go 값은 - 5.69 ~ - 1.03 kJ/mol로 Mg-Fe LDH에 대한 비소의 흡착반응이 물리적 흡착임을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 Mg-Fe LDH의 비소 흡착제로써 활용 가능성을 확인하였으며, 본 연구는 저비용 고효율 비소 흡착제 개발 및 상용화를 위한 기초 자료로 활용 될 것으로 판단된다.

딥러닝 기반 스마트 깔창의 다양한 센서를 이용한 보행패턴 분류

이성신 단국대학교 대학원 2018 국내석사

본 논문에서는 스마트 깔창에 내장된 압력 센서 어레이, 가속도 센서 어레이, 자이로 센서 어레이를 이용하여 보행 데이터를 측정하고, 심층 컨볼루션 신경망(deep convolutional neural network, DCNN)을 이용하여 추출한 보행 패턴의 특징을 바탕으로 보행의 종류를 분류하는 방법을 제안한다. 이를 위해, 연속적인 보행에 대한 측정 데이터를 단위 걸음으로 분할한 후 노이즈 제거 및 정규화 하는 전처리를 수행하였으며, 각 센서 어레이의 데이터 별로 독립적인 DCNN을 구성하여 특징맵을 추출하였다. 그런 다음, 각각의 특징맵들을 결합하여 분류를 위한 최종 완전 연결 네트워크를 구성하여 보행의 종류를 분류하였다. 걷기, 뛰기, 빠르게 걷기, 계단 올라가기와 내려가기, 언덕 올라가기와 내려가기의 7종류 보행 데이터를 실측하여 분류 실험을 해 본 결과, 제안한 방법이 90% 이상의 높은 분류율을 보이는 것을 확인하였다. In this paper, we propose a method to classify gait types using sensors embedded in smart insole. A pressure sensor array, an acceleration sensor array, and a gyro sensor array were used for gait measurement, and gait pattern features were extracted using deep convolution neural network (DCNN). The measured data for the continuous walking is divided into unit steps and pre-processing is performed to remove noise and normalize data. Then, the feature maps are extracted by constructing independent DCNN for each sensor array data. Finally, each of the feature maps was combined to form a fully connected network for classification of the gait type. Through the experiments for the 7 types of gait, it was confirmed that the proposed method showed high classification rate of 90% or more.

변분 오토인코더를 이용한 적대적 생성 네트워크 학습의 안정성 개선

이제열 단국대학교 대학원 2019 국내석사

Unlike the discriminative model, the generative model has a characteristic that enables generation of new data by learning the distribution of data and has been attracting attention for its performance in powerful functions that can not be made with the discriminative model. Despite its theoretical necessity, the development of the generative model, which has to solve more complex problems than the discriminative model, was relatively slow. In recent years, deep learning has dramatically improved the performance of decision models, and researches have been carried out to apply them to learning of generative models. - 52 - Using these deep learning methods, we have developed a generative model with a neural network model based on Standard Function Approximator and a generative model based on Stochastic Gradient Descent (SGD) on a large amount of data. It is called a deep generative model. GANs (Generative Adversarial Networks), a kind of deep generative model, proposed a competitive network of two neural network models that can indirectly learn data distribution while minimizing assumptions on data distribution. In particular, among the deep generative models, it was noticed for its exceptional result. Although GANs learning is generally unstable, the amazing quality of data conserved in high-dimensions is not only useful in many applications, but also in solving many difficult problems in modern machine learning researches. Therefore, it has become one of the core ideas in the field. As a matter of fact, the need for researches in improving the biggest problem of learning instability while maintaining the quality has been increased. In this paper, we propose a method to solve learning instability, a presented problem of GANs, by combining it with VAE (Variational Autoencoder) which is another deep generative model. We define a new objective function that combines GANs and VAE, which is a deep generative model based on an autoencoder that can be reliably learned, to solve the problem by solving vanishing gradient problem, which is one of the key reasons of GANs learning instability. We show that we can successfully combine VAE and GANs and that using this new structure can simultaneously achieve two key goals of a deep generative model, which are stable learning and good quality products, in our experiments 생성 모델(generative model)은 결정 모델(discriminative model)과 달리 데 이터의 분포를 학습하여 새로운 데이터를 생성할 수 있는 특성을 가진 모델 로 결정 모델로는 할 수 없는 강력한 기능들을 수행할 수 있어 꾸준히 주목 받아 왔다. 그 이론적 필요성에도 불구하고, 결정 모델보다 더 복잡한 문제 를 풀어야 하는 생성 모델의 발전은 상대적으로 더뎠다. 최근 몇 년간 딥러 닝 방법이 결정 모델들의 성능을 급격하게 개선하였는데, 이를 생성 모델의 학습에도 적용할 수 있도록 하는 연구가 진행되었으며 이런 딥러닝 방법을 사용하여 보편 함수 근사기(standard function approximator)로서의 인공신경 망 구조를 가지면서 대량의 데이터에 대해 미니 배치 기반의 SGD(Stochastic Gradient Descent) 기반의 방법으로 학습할 수 있는 생성 모델을 심층 생성 모델(deep generative model)이라고 한다. 심층 생성 모델의 일종인 GANs(Generative Adversarial Networks)은 데이터 분포에 가정을 최소화 하면서 간접적으로 데이터 분포를 학습할 수 있는 두 신경망 모델의 경쟁적 네트워크를 제안하였고, 심층 생성 모델 들 중에서 특 - ii - 히 눈에 띄는 훌륭한 품질의 생성물을 만들어낼 수 있어 주목받았다. GANs 의 학습은 일반적으로 불안정하다는 문제가 있음에도 불구하고 고차원 이미 지 데이터에서도 유지되는 GANs의 놀라운 생성 데이터 품질 때문에 여러 어플리케이션들에서 유용하게 사용될 수 있음을 넘어, 현대 머신러닝 연구에 서 여러 어려운 문제들을 풀 수 있는 핵심 아이디어 중 하나로 자리 잡았다. 자연스럽게 GANs의 품질을 유지하면서 GANs의 가장 큰 문제점인 학습 불안 정성을 개선하려는 연구의 필요성이 높아졌다. 본 논문에서는 GANs의 문제점으로 지목되는 학습 불안정성을 또 다른 심 층 생성 모델인 VAE(Variational Auto-Encoder)와의 결합을 통해 해결하는 방법을 제안한다. 우리는 GANs과 안정적으로 학습할 수 있는 오토인코더 기 반의 심층 생성 모델인 VAE를 결합한 새로운 목적함수를 정의하고, 이를 최 적화함으로써 GANs 학습 불안정성의 핵심적인 이유로 꼽히는 그레디언트 소실(vanishing gradient) 문제를 해결하고 GANs을 안정적으로 학습 시킬 수 있음을 확인하였다. 우리는 VAE와 GANs을 성공적으로 결합 할 수 있음을 보이고, 실험을 통해 이 새로운 구조를 이용하면 안정적인 학습과 좋은 품질 의 생성물이라는 심층 생성 모델의 두 가지 핵심 목표를 동시에 달성할 수 있음을 보인다.

한국종단송유관(TKP)의 특성을 고려한 누출검사방법 적용에 관한 연구

박재수 광운대학교 대학원 2013 국내박사

우리나라의 대표적인 정유공장들은 울산, 여수, 대산 및 인천 등 해안지역에 위치하고 있으며, 특히 울산과 여수에서 생산되는 유류는 우리나라 총 생산량의 약 80%를 차지하고 있다. 반면 소비는 40% 이상이 수도권에서 이루어지고 있고, 송유관을 이용한 장거리 수송에 의해 공급되고 있다. 현재 53.4%의 석유제품이 송유관으로 수송되고 있다. 한국종단송유관(TKP)은 1969년에서 1970년 사이 설치되었으며 약 35여 년 동안 운용되었으므로, 시설의 노후와 사고 등으로 인한 유류 누출로 토양오염의 위험성이 매우 심각하다. 폐쇄가 결정된 TKP는 주변의 지형, 건물, 도로 및 각종 시설물 등으로 인하여 토양오염도검사가 불가능한 구간이 대부분이었다. 따라서 대안으로 누출검사를 실시하는 것이 제시되었으나, 현행 누출검사 규정은 높은 압력으로 운용되는 송유관에 적용하기 어려운 매우 낮은 압력으로 명시되어 있어 현행 규정의 누출검사를 시행하는 것이 무의미 하였다. 또한, 지금까지 우리나라에서는 운용 중인 송유관에 대한 누출검사 실시 사례가 없었으며, 더구나 폐쇄를 전제로 한 송유관에 대한 가압시험 방식의 누출검사를 실시한 사례도 세계적으로 유례를 찾아 볼 수 없었다. 본 연구에서는 지하에 설치된 송유관에 다양한 크기의 인공결함을 만들어 운용 압력의 약 10% 정도인 낮은 압력으로 예비실험을 실시하여 누출검사 적용 가능성여부를 알아보았다. 즉 전체 TKP 설치구간 중 98.15km를 21개 구간으로 나누어 약 6kg.f/cm2의 압력으로 누출검사를 실시하여 총 21개 구간 중 52.4%인 11개 구간이 누출되는 것으로 판정하였고, 구간분할 검사를 실시하여 누출위치 파악도 가능한 것으로 판단되었다. 높은 압력으로 운용되는 송유관은 누출이 일어나는 경우 짧은 시간에 많은 양의 석유 제품이 유출될 것이며, 또한 적은 양의 누출이라도 오랜 기간 동안 누출된다면 아주 많은 양이 유출될 것이다. 이러한 측면에서 폐쇄되지 않고 계속 사용하고 있는 나머지 TKP 구간 104 Km와 설치 후 20여년 정도 경과된 SNP 등 우리나라의 여타 송유관에 대한 누유 측정에도 본 연구에서 제시된 새로운 방식의 누출검사방법의 적용이 유효할 것으로 판단된다. Most of the oil refineries in Korea are located in the coastal areas like Ulsan, Yeosu, Daesan, and Incheon. Approximately 80% of total oil products in Korea come from Ulsan and Yeosu and over 40% of them are consumed in the metropolitan area. That is why long-distance transportation is needed and 53.4% of oil products are transported by the pipeline. Because Trans Korea Pipeline(TKP) had been constructed from 1969 to 1970 and operated for approximately 35 years, the risk of soil contamination had been increased due to the oil leak. Soil contamination test could not be applied to the most of closed TKP due to the topography, buildings, roads, and various facilities. Leak test was suggested for alternative. But current leak test regulations are specified for quite low pressure, which is difficult to apply to the pipeline operated at high pressure. In this study, artificial defects of various sizes were made on the pipelines and approximately 10% of the operating pressure (6kg.f/cm2) were applied to check the applicability of the new leak test method. These tests were conducted to 98.15㎞ of TKP. 21 sections were divided and 11 sections of them (52.4%) were decided for leak sections. And leak points were also found. This new leak test method can be applied to other pipelines like still operating TKP (104Km) and SNP

남북한의 지속가능한 환경협력을 위한 방안에 대한 연구

유성찬 광운대학교 대학원 2021 국내석사

친환경적인 한반도를 만들기 위해 남북한이 협력한다는 것은 우리 민족 공 동의 힘으로 미래 후손들의 생명권과 환경권을 지켜준다는 말이다. 즉, 우리 민족의 미래 후손들에게 환경공동체, 생명공동체를 물려주는 것이 남북한 환 경협력의 목표라고 할 수 있다. 남북한의 환경협력은 유엔(UN)의 지속가능 발전 목표 달성뿐만 아니라 향후 남북의 통일을 위해서도 대단히 중요하다. 환경은 비정치적인 분야이다. 일반적으로 환경협력은 인도주의적 성격을 지니고 있어서 북한의 취약계층에 특히 도움이 될 수 있으므로 대북제재 하 에서도 협력사업을 추진할 수 있다고 본다. 따라서 먼저 북한이 동의하고 참 여할 수 있도록 남북환경협력의 단초를 만드는 것이 무엇보다 중요하다. 이 러한 측면에서 지속가능한 남북환경협력이 될 방안들을 도출하여 제시하는 것이 본 연구의 목표이다. 북한은 자존심만 남아 있는 나라라는 말이 있듯이 보편적인 세계시민 시대 에 합치되지 않는 국가체제임이 분명하다. 그러나 이러한 어려움에도 우리는 - 북한과 특수한 동반자 관계라는 차원에서 - 남북환경협력을 추진하여 평 화의 분위기를 지속적으로 유지할 필요성이 있다. 또한, 북한이 받아들일 만 한하고 지속가능하며, 민족적인 명분도 필요할 것이다. 그것이 바로 ‘환경문 제는 곧 민족의 문제이다.’라는 큰 뜻으로 추진될 남북환경 협력사업이다. 북한의 환경오염은 심각하다. 2017년 북한의 대기오염으로 인한 사망률은 인구 10만명 당 238명으로 세계 최고수준이다. 이러한 수치는 우리남한의 10배이며 심각한 미세먼지를 겪고 있는 중국보다도 1.5배 높은 수준이다. 이 렇게 심각한 북한 환경문제를 일시에 해결하기는 어려우므로, 북한에 대한 UN재재 등을 잘 살피어, 여건이 허락하는 선에서 북한환경문제 해결을 위 해 단계별로 추진해 나가는 접근이 필요하다. 남북환경협력은 실사구시(實事求是)적인 사업이다. 즉, 민족의 평화를 위 해 남북한의 명분도 살리고 실천도 해야 하는 일이다. 그러기에 흡수통일을 두려워하는 북한을 의식해 남쪽과의 직접적인 접촉보다는 UN을 통하여 북 한이 환경문제에 관심을 두고 국제사회로 나올 수 있도록, 유엔환경계획 (UNEP)을 활용한 남북환경협력은 매우 중요하다고 판단된다. 국제기구 중 UNEP는 남과 북, 모두와 연결되어 북한 환경개선 사업을 추진한 경험이 있는 유일한 국제기구이다. UNEP에서도 북한의 지속가능발전을 협력하기 위해 나름의 교류와 성과를 내왔다. 북한이 세계의 시민으로서 지구촌에 나 오게 하려면, 지속가능발전도 중요하지만, 어찌 되었든 중단되지 않고 지속 할 수 있는 협력이 선행적으로 유지되어야 한다. 또한, 북한의 입장에서도 남북교류 협력사업을 중단하지 않아야 한다는 자세를 가다듬도록 하는 요인과 명분을 북한에 만들어 주어야 한다. 그 명 분이 투명하고 깨끗한 호흡공동체, 환경공동체, 생명공동체, 친환경적인 한 반도를 우리 민족의 후속들에게 물려주어야 한다는 역사적인 과제가 당대의 남북한 정부의 소명이라는 사실을 지속적으로 주지시킬 필요가 있다. 북한으로서는 경제적 어려움을 타개하는 데에도 환경협력사업을 활용할 수 있을 것이다. 남북환경협력사업이 상호신뢰 속에 추진되는 경우, 일례로 북한의 열악한 물문제를 해결하기 위하여 남한의 기술, 인력과 자본을 활용 하여 북한에 하수처리장, 하수관로, 정수장 등을 건설하고, 수량ㆍ수질문제 등을 개선시킬 수 있을 것이다. 그 대가로 북한의 풍부한 지하자원인 희토 류, 철광석, 석탄 등을 가져올 수 있다. 철도가 연결되는 경우 유럽으로의 운송도 편해져 남북한 모두에게 경제적 이익을 가져올 수 있을 것이다. 그리고 동서독의 환경협력이 동독이 흡수통일된 독일통일에 큰 도움이 되 었다는 인식보다는 동서독의 환경교류협력으로 인해 동서독의 경제적인 상 호이익에 도움이 되었다는 사고에 의식적인 방점을 둔 남북환경협력사업이 어야 하며, 지속가능한 남북환경협력이 되도록 하는 관점이 중요하다. 또한, 북한 환경개선사업의 재원마련 방안으로는 (가칭)북한기술지원신탁 기금을 활용한 환경개선 사업추진이 있으며, 이러한 신탁기금은 환경부 산 하기관 중 북한 환경사업인 개성공단 환경기초시설 운영관리 경험이 있는 환경분야 최대 공기업인 한국환경공단에 신탁기금 운용ㆍ대행을 맡기어 추진 할 필요가 있다고 판단된다. 특히 코로나 19에 공동으로 대처하는 상호협력에서 시작해 기후환경 변화 에 공동 대응하는 등 한반도는 하나의 생명공동체라는 인식으로 남북교류와 협력을 적극적으로 해야 할 시기이다. 장기적으로 남북한 한겨레가 평화롭게 공존하는 통일을 이룩해가려면, 민 족의 영토인 한반도를 친환경적인 평화통일국가로 만들어가는 과정을 민족 통일로 받아들이면 되는 것이다. 정치체제의 통합을 통일로 보는 차원에서 가 아니라, 민족의 영토를 깨끗하고 친환경적인 땅으로 만들어보자는 차원 에서 평화와 통일을 바라보자는 것이다. 거대담론으로서의 정치구조가 아니 라, 주민들의 생존권과 환경권을 지키고 나아가 향후 민족의 생활터전을 잘 만들어 갈 방안을 찾아보자는 것, 이것이 남북의 환경협력이고, 남북환경협 력에 기반을 둔 평화통일노선의 확실한 구축이다. The cooperation between South and North Korea to create an eco-friendly Korean Peninsula is to make Korea that protects the rights to life and environment for future generations. It is the environmental cooperation between the two Koreas that will pass on the environmental and life communities to future generations of our nation. Environmental cooperation between the two Koreas is very important not only for the achievement of the United Nations' goals for sustainable development, but also for the future unification of the two Koreas. Environment is a non-political field. In general, since environmental cooperation has a humanitarian character, it can be particularly helpful for the vulnerable groups in North Korea, and may promote cooperation projects even in situation of the sanction on North Korea. It is important to create a foundation for South and North Koreas’ environmental cooperation so that North Korea can agree and participate. The study also spotlights on the efforts to be made to achieve sustainability between South and North Koreas’ environmental cooperation. North Korea is known to be a country with pride and pride only. Although it is evident that North Korea has a national system that is inconsistent with the universal era of global citizenship. Despite these difficulties, we must maintain a trail of peace by promoting between South and North Korean environmental cooperation because of South Korea’s special partnership with North Korea. It is judged that South and North Koreas’ environmental cooperation using UNEP is significant as the North Korean regime is concerned about environmental issues through the United Nations and emerge as a global society rather than direct contact with the South so as not to fear the unification of absorption. Moreover, historical justification for sustainable cooperation is necessary for North korea is needed a sustainable national historical justification that North Korea can understand. Two Koreas' environmental cooperation project has to be developed based on the understand of 'Environmental issues in Korean peninsula is also the nations' issue of the two Koreas. International organizations believe that North Korea's environmental pollution is serious. The mortality rate from air pollution is 238 per 100,000 people, the world's highest level (World Health Organization, 2017). Also North Korea's figure is 10 times higher than Korea's and 1.5 times higher than China's severe fine dust. Although it is difficult to resolve serious North Korea’s environmental problems at once, it is necessary to take a step-by-step approach in resolving the North Korea’s environmental problems carefully examining the UN sanctions against North Korea. The project between the two Koreas is for the peace of the people, it is necessary to preserve and practice the cause of the two Koreas. It is between South and North Korean exchange and cooperation project that must be resolved through an international organization such as UNEP, rather than a direct contact between North and South Korea, conscious of North Korea fearing absorption and unification. Among the international organizations, the United Nations Environment Program (UNEP) is the only international organization with experience in promoting North Korea's environmental improvement projects in connection with both South and North Korea. UNEP has also made its own exchanges and achievements to cooperate with North Korea's sustainable development. In order for North Korea to emerge as a global world citizen without any inconvenience, sustainable development is important. Moreover, we must build an infrastructure to maintain uninterrupted sustainable cooperation. In consideration of North Korea's position, the project should also give North Korea a factor and justification to cultivate its attitude that it would not terminate the exchange and cooperation between two Koreas. It is necessary to note that the two Korean governments have a historic task to ensure that the outlined justification passed on to the successors of our people. Outlined justifications are a clean breathing community, an environmental community, a life community, and an eco-friendly Korean Peninsula. Environmental cooperation projects could also be used to help North Korea to overcome economic difficulties. As long as the two Koreas’ environmental cooperation project is promoted under a mutual trust, the South's technology and human resources will solve the sewage treatment plant, sewage pipeline, water purification plant, and water quality problems in North Korea. In return, South Korea can bring abundant underground resources such as rare earth, iron ore, and coal from the North. The transportation of the resources to Europe will also be easier bringing economic benefits for the both South and North Korea. Rather than expressing that the experience of environmental cooperation in the East and West Germany has become a stepping stone to the history of German reunification, it is more important to ensure that environmental cooperation projects between the two Koreas are limited to environmental exchange and economic interests in the East and West Germany. Since the history of German unification is portraits as an absorption and unification, it is appropriate to recognize and act as a North Korean regime, which is limited to exchange and cooperation in response to environmental pollution. Only then sustainable Korean environmental cooperation can proceed. In addition, it is necessary to promote an environmental improvement project utilizing the North Korean Technology Support Trust Fund (tentative name) as a way to finance the North Koreas’ environment improvement project. It is necessary to entrust and operate the Trust Fund to the Korea Environment Corporation, the largest public organization in the environment sector of the South with the experience of operating and managing environmental facilities at the Kae-Sung Industrial Complex, a North Korean environmental project among the affiliates of the Ministry of Environment. In particular, it is considered that the South-North Korean environmental cooperation plan is a new opportunity for two Koreas’ cooperation and the most urgent in responding to the COVID-19. Now is the time to actively engage in the two Koreas’ exchanges and cooperation with the perception that ‘the Korean Peninsula is a community of life’, starting with a cooperative response to COVID-19 and coping with the climate change. If the South and North Korea is to achieve unification with peace in the long-term and eternity, the process of making the Korean peninsula, the territory of the nation, an eco-friendly peace unification nation that values citizenship is to be accepted as national unification. The goal is not to see the unification of the two Koreas with the political system, but to look at unification as the mission to keep the Peninsula an eco-friendly territory. It is not a political structure as a grand discourse, but a way to protect the people's quality of life and environment, and moreover, increasing their quality of life in long end. This is the environmental cooperation between the two Koreas, and it is a clear construction of the peaceful unification.