사전수화된 토목섬유차수재의 공학적 특성

박종익 인천대학교 대학원 2009 국내석사

은(Ag+)을 이용한 persulfate 활성화 및 유기오염물질 분해 연구

장하이롱 안동대학교 2016 국내석사

20세기 이후 급격한 산업화와 고도화로 인하여 다양한 화학물질이 개발 및 사용되었으며 공업, 농업, 의료, 교통, 주거환경 등 인간의 생활권 전반을 윤택하게 하였다. 그러나 화학물질의 과다사용, 무단배출 및 유출사고 등의 경로로 환경매체로 유입되어 환경오염을 유발하고 있으며, 일부 지역에서는 인간과 생태계에 유해한 영향을 초래하고 있다. 환경 매체는 수질(하천, 호소, 해양 등), 대기(실내, 실외), 토양(지하수)으로 구분될 수 있으며, 각 매체에 따라 오염물질의 작용 및 처리기술 등이 크게 달라진다. 특히 토양-지하수 오염의 경우에는 자연적 저감을 기대하기 어려우며 또한 처리에 많은 시간과 노력이 요구된다. 지난 30여년간 유기오염물질에 대한 토양-지하수 오염은 큰 문제로 대두되어 왔다. 현재까지 많은 오염지역이 복원되었음에도 수천 곳 이상의 오염지역이 남아있으며1), 매년 수천 곳의 오염이 발생하고 있는 것으로 알려져 있다2). 지난 20여년간 다양한 새로운 기술들이 개발되었으나, 일부 오염지역에서는 여전히 효과적인 처리가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 토양-지하수오염 복원기술은 매우 다양하며, 크게 물리적, 화학적, 생물학적 처리방법으로 구분할 수 있다 (Table 1-1) 3). 아울러 각 처리공법은 기술적 장, 단점 또는 경제적 특성을 가지므로 오염물질의 종류와 농도, 토양 및 지하수의 물리, 화학적 특성, 오염부지의 사회적, 환경적 특성 등을 고려하여 실제 오염부지에 적용된다. 물리-화학적 토양오염복원기법 고형화 및 안정화(solidification/stabilization) 토양증기추출법(soil vapor extraction) 공기주입확산법(air sparging) 토양세척법(soil washing) 토양세정법(soil flushing) 동전기법(electrokinetic separation) 투수성반응벽체(permeable reactive barriers) 열처리법(thermal treatment) 자연저감기법(monitored natural attenuation) 원위치화학적산화법(in-situ chemical oxidation) 생물학적 토양오염복원기술 생물학적통풍법(bioventing) 토양경작법(land farming) 원위치생물복원법(in-situ bioremediation) 식물복원기법(phytoremediation) Table 1. 주요 토양-지하수 오염복원공법 3) 1.1 원위치화학적산화법(In-situ Chemical Oxidation, ISCO) 다양한 토양-지하수 오염복원기술 가운데 원위치화학적산화법(In-situ Chemical Oxidation, ISCO)은 유기오염물질에 대하여 신속하고 광범위한 적용이 가능하며 4-8), 비교적 간단하게 오염공정을 설계할 수 있다. 일반적인 처리 개념은 Figure 1.1과 같이 구성할 수 있다. ISCO는 일부 선진국을 중심으로 다수의 연구 및 기술개발이 수행되었으며, 미국의 경우 superfund site를 통하여 많은 현장적용 사례를 찾을 수 있다 4). ISCO에서 주요하게 사용 되는 산화제로는 과산화수소(H2O2), 과망간산(MnO4-), 오존(O3), 과황산(S2O82-) 등이다. 각각의 산화제는 반응성, 안정성, 산화력 등 물리, 화학적 장, 단점을 가지며, 이에 공학적 이용 시 다양한 고려사항을 가지고 있다. 과산화수소의 경우 그 자체로도 강력한 산화제이나, 철 이온(Fe2+, 또는 Fe3+)의 촉매 반응을 이용하여 수산화라디컬(˙OH)을 생성하는 펜톤 반응 (Fenton’s reaction) 9)을 유도하여 유기오염물질을 분해하는 기술이며 활성화 반응은 아래 식 (1)과 같다. Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + ˙OH (1) 펜톤 산화법에서 발생되는 수산화라디컬은 매우 강력한 산화력을 가짐은 물론 다양한 유기오염물질과 높은 반응성을 가진다 (Table 2). 또한 산화제의 분해산물에 의한 오염을 고려할 필요가 없으며, 사용되는 촉매 또한 철 이온을 이용하므로 매우 친환경적인 산화제로 평가된다. 그러나 토양-지하수환경에서 토양 내의 철 이온과 반응하여 과산화수소가 활성화 반응이 시작하며, 또한 연쇄반응을 통하여 과산화수소가 스스로 분해 되는 문제점을 가지고 있다. 이에 토양 내 오염지역에 도달하기 전 다량의 과산화수소 소모가 이루어지게 되며, 주입되는 산화제의 양에 의한 경제적 문제 또는 효과적인 처리가 이루어지지 않는 기술적 문제점을 가지고 있다. 과망간산을 이용한 산화법은 ISCO에서 가장 전통적인 방법으로 토양 내에서의 높은 안정성과 현장적용 시 공학적 편리함이 가장 큰 장점으로 들 수 있다. 그러나 좁은 범위의 유기물질과 반응하는 것이 문제점으로 들 수 있다. 오존은 가스 형태로 주입되는 산화법으로써 높은 산화력을 가지며, 불포화수대 토양의 유기오염 처리에 효과적이다. 그러나 오존은 쉽게 분해되며, 물에 대한 용해도가 낮아 지하수 또는 포화지역의 오염 처리에는 제한적이다. 또한 다른 ISCO공법에 비하여 초기 시설비가 과다하게 소요되며, 안전상의 주의가 요구된다. 과황산은 최근에 ISCO에 적용된 산화제로써 2000년대 이후 미국의 ‘Superfund’ 지역의 복원을 중심으로 일부 적용되기 시작하여 일부 토양 복원업체를 중심으로 사업화가 이루어진 상태이다 4).   Figure 1. ISCO 공정도, A) 지하수 오염복원, B) 토양 오염복원 1.2 과황산의 특성 과황산은 기존의 산화제(과산화수소, 오존, 과망간산 등)와 비교하여 토양 내에서 더욱 효과적인 산화제로 평가된다. 과망간산에 비하여 더 많은 유기오염물질에 대하여 높은 반응성을 보여주며, 과산화수소에 비하여 토양 내에서 매우 안정하다. 또한 오존과 비교하여 지하수나 포화수대의 유기오염물질의 처리에도 효과적이다. 즉 기존의 산화제들이 가지는 주요 문제점들을 전반적으로 개선할 수 있는 산화제로 평가할 수 있다. 과황산은 2.01 V의 표준산화전위를 가지는 산화제이며 (식 2), 이는 과산화수소, 과망간산에 비해 높으며, 오존에 비해 조금 낮은 정도이다 (Table 3). 또한 일부 유기오염물질과 직접적으로 반응하는 것으로 알려져 있으나, 유기오염물질 분해속도는 비교적 느린 것으로 알려져 있으며, 반응물질의 범위도 넓지 않은 것으로 알려져 있다5-6). S2O82- + 2e- → 2SO42- (2) 그러나 과황산 활성화 반응을 통하여 2.5 V의 표준산화전위를 가지는 강력한 활성종을 발생시킬 수 있으며, 이 때 발생되는 활성종에 의해 다양한 유기오염물질을 빠르게 분해 할 수 있다고 알려져 있다7-8, 11). S2O82- + activator → 2SO4-‘ (or SO4-‘ + SO42-) (3) Table 2. ISCO 주요 산화제의 공학적 특성3) Oxidant Reactive Species Form Persistence Permanganate MnO4- Powder/liquid > 3 months Hydrogen peroxide OH∙, O2∙, OH2∙, OH2- Liquid minutes – hours Ozone O3, OH∙ Gas minutes – hours Persulfate SO4-· Powder/liquid hours – weeks Table 3. 주요 산화제의 표준산화환원전위 10) Chemical species Standard redox potential (V) Relative strength (chlorine = 1) Hydroxyl radical(OH.) 2.8 2.0 Sulfate radical 2.5 1.8 Ozone 2.1 1.5 Sodium persulfate 2.0 1.5 Hydrogen peroxide 1.8 1.3 Permanganate(Na/K) 1.7 1.2 Chlorine 1.4 1.0 Oxygen 1.2 0.9 황산 라디컬은 짧은 발생시간 동안 유기오염물질을 강력하게 산화시킬 수 있다. 또한 염화에틸렌, 클로로페놀, PAHs, VOCs와 같은 넓은 범위의 유기오염물질을 분해할 수 있다11). 황산 라디컬은 친전자성 물질이므로 아미노기 (-NH2), 수산화기 (-OH), 알콕시기 (-OR)과 같은 electron-donating groups을 가지는 물질과 반응하는 경우 반응속도는 더욱 증가하게 되며, 이와는 반대로 electron withdrawing groups을 가지는 나이트로기 (-NO2), 카르보닐기(C=O)와 반응하는 경우 그 반응속도는 느려지는 것으로 알려져 있다5). 초기 과황산 연구에서는 염소의 존재가 반응속도를 느리게 한다고 여겨졌으나, Bennedsen 등의 2012년 연구에서 염소나 탄산염에 의한 반응속도에의 특별한 영향은 없다고 보고하고 있다11).   1.3 과황산 활성화법과 ISCO의 적용 대표적인 과황산 활성화 방법으로는 열, 빛, 염기조건, 전이금속을 이용하는 방법이 있으며, 그 반응식은 아래 식 4-7과 같이 알려져 있다12-25). 최근에는 자연적으로 존재하는 금속산화물을 또한 활성화 반응을 유도할 수 있는 것으로 알려져 있다26). 그러나 최근까지도 명확한 활성화 매커니즘은 밝혀지지 않은 것으로 평가된다4, 11). 발생된 황산 라디컬은 다른 화학종과 연쇄반응을 일으킬 수 있으며, 물환경에서 식 8-9와 같이 물 또는 수산화 이온과 반응하여 수산화 라디컬을 발생시킬 수 있다. 이는 용액의 pH에 크게 영향을 받게 된다. 산성영역의 pH에서는 황산 라디컬이 우점종이며, 염기성영역의 pH에서는 수산화 라디컬이 우점종이 된다4). S2O82- + heat/UV → 2SO4-• (4) S2O82- + 2H2O + OH- → HO2- + 2SO42- + 3H+ (5) HO2- + S2O82- → SO4-• + SO42- + H+ + O2-• (6) S2O82- + Mn+ → SO4-• + SO42- + Mn+1 (7) SO4-• + H2O → OH• + SO42- + H+ (8) SO4-• + OH- → OH• + SO42- (9) 기존의 활성화 방법들은 각각의 장단점을 가지고 있으며, ISCO에 적용하는데 있어 여러 한계점 가지고 있다. 광활성화법 (photo activation)은 식 4와 같이 라디컬 발생이 효율적이며 반응속도 등 운전이 용이하며, 다양한 데이터가 축적되어 있다. 그러나 지중에서 활성화를 유도하는 것은 거의 불가능하며, 지상에서 활성화하여 주입하는 경우 활성종이 오염지역에 주입되기 전에 다량 소모되는 문제를 가지고 있다. 열적활성화법 (thermal activation) 또한 라디컬 발생이 효율적이나 지중에서 적용하는 경우 비효율적 에너지가 소요되며 또한 토양환경에 열오염을 야기할 수 있다. 염기적활성화법 (base activation)은 토양환경에는 비교적 쉽게 적용할 수 있으나 식 5-6과 같이 라디컬 발생 효율이 낮으며, 또한 토양의 pH가 변하여 토착미생물 사멸 등 2차 오염이 염려되는 기술이다. 전이금속 활성화법 (transition metal activation)은 식 7과 같이 과황산 활성화를 유도할 수 있다. 전이금속을 활성화제로 사용하는 경우 토양환경에 적용이 용이하며, 사용되는 대표적 전이금속인 2가 철 (Fe2+)에 의한 환경적 영향도 크지 않아, 현재 ISCO에 적용하는 대표적인 활성화법이다. 그러나 2가 철은 촉매가 아닌 반응물로 작용하여 지속적인 주입이 요구되며, 활성화 반응 초기에 과황산이 과소모 되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 최근에는 EDTA 등과 같은 킬레이트제를 같이 주입하여 전이금속의 반응성을 낮추어 과황산 과소모를 예방하기도 한다. 그러나 주입되는 킬레이트제에 의한 2차오염 문제와 경제적 부담을 동시에 가지고 있는 실정이다. 가장 최근에 연구된 활성화 방법으로 영가철 (zero valent iron)을 이용한 과황산 활성화법은 토양환경에 적용하기 적합한 기술이며, 기존의 투수성 반응벽체 (Permeable Reactive Barriers, PRBs)와 병행하여 사용이 가능하여 향후 적용성이 매우 큰 기술로 평가할 수 있다. 그 매커니즘이 명확하지 않으나, 용출되는 2가철에 의한 활성화 반응은 명확한 메커니즘 가운데 하나이다 (식 7). 즉 영가철이 2가철 발생원이 되며, pH 조절에 의해서 반응속도 제어가 가능하다. 그러나 낮은 pH 조건에서는 2가 철 이온이 다량으로 용출되어 과황산 과소모가 일어나게 된다. 이외에도 초음파(sonification)를 이용한 활성화 방법과 Cu, Mn 등의 금속이온, 그리고 토양 내의 마그네타이트, 헤마타이트와 같은 철 산화물을 이용한 활성화 방법 등이 있다. 그러나 대부분 초기 연구수준이며, 과황산 활성화 효율 또는 오염물질 제거 속도가 비교적 낮은 것으로 알려져 있다.   1.4 은 이온(Ag+)를 이용한 과황산 활성화 과황산은 활성화 반응은 은 이온에 의해서도 가능하며, 활성화 메커니즘은 앞서 기술한 전이금속 활성화법과 같으나 많은 연구가 이루어 지지 않은 활성화법 가운데 하나이다. 활성화 반응은 아래 식 10과 같으며, 식 10-15와 같이 개시반응 및 라디컬 전달 연쇄반응이 이루어지며, 식 16-17과 같이 라디컬의 재조합 반응으로 연쇄반응이 종료된다27-28). Ag+ + S2O82- → SO4-• + SO42- + Ag2+ (10) Ag+ + S2O82- → 2SO42- + Ag3+ (11) Ag+ + Ag3+ → Ag2+ (12) SO4-• + H2O → HSO4- + OH• (13) Ag3+ + 2H2O → 2OH• + Ag+ + 2H+ (14) Ag2+ + H2O → OH• + Ag+ + H+ (15) 2OH• → H2O2 (16) 2H2O2 → 2 H2O + O2 (17) 은 이온을 이용한 과황산 활성화 반응은 다른 전이금속 활성화법과 몇 가지 다른 특징을 가진다. 먼저 2가 또는 3가 상태로 산화된 은 이온은 식 14-15와 같이 물 또는 다른 유기물과 반응하여 1가 상태로 환원될 수 있다. 1가 상태로 환원된 은 이온은 다시 과황산 활성화 반응을 유도시킬 수 있으며, 이는 다른 전이금속이 반응물로 지속적인 주입이 필요한 것과 반하여 촉매로써 작용할 수 있음을 의미한다. 또한 은 이온이 환원되는 과정에서 물과 반응하여 수산화 라디컬을 생성하거나 또는 유기오염물질을 직접적으로 분해 할 수 있다. 이는 기존의 전이금속을 이용한 과황산 활성화법의 근본적인 문제점을 해결할 수 있는 방법인 것과 동시에 일부 오염물질에 대하여 반응속도가 더욱 향상될 수 있다32-36).   1.5 연구목표 최근 국내외 여러 지역에서 유기오염물질에 의한 토양오염이 확인 되고 있다. 군사시설, 지하유류저장시설, 산업단지 인근부지 등이 대표적인 오염 확인지역이며, 이외에도 확인되지 않은 오염이 상당히 존재하는 것으로 추정된다. 미국 등 선진국을 중심으로 오염된 토양의 복원에 상당한 관심을 가지고 많은 복원사업을 수행 중에 있으며, 이에 경제적이며 친환경적인 토양오염복원기술의 개발이 요구되고 있다. 유기물로 오염된 토양의 복원을 하기 위해서 물리적, 화학적, 생물학적 처리 등 다양한 기술을 이용할 수 있으나, 경제적이고 빠른 처리를 위해서 ISCO는 매우 효과적인 기술로 평가 할 수 있다. ISCO에 사용 가능한 산화제 가운데 과황산은 기존의 여러 산화제가 가지는 문제점(예, 과산화수소의 토양 내 낮은 안정성, 과망간산의 유기오염물질과의 좁은 적용성 등)을 해결할 수 있는 대안으로 평가된다. 그러나 과황산은 활성화 과정에서 일부 문제점을 가진다. 지중에서 활성화 반응을 유도하기 위해 2가 철과 같은 전이금속을 사용하고 있으나, 2가철은 촉매로 작용하지 않아 지속적으로 주입해 주어야 하며, 또한 초기 과황산 과소모를 유발하여 EDTA 등 킬레이트제를 추가로 주입하여야 하는 문제점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 기존의 활성화법이 가지는 한계점을 극복하기 위하여 은 이온을 이용한 활성화법을 연구하고자 하며, 활성화 특성을 상세히 연구하기 위하여 황산 라디컬에 반응성이 높은 아니졸 (KSO4∙- = 4.9 X 109)과 반응성이 낮은 것으로 알려진 나이트로벤젠 (KSO4∙- < 106), 그리고 대표적인 지하수 오염물질인 트리클로로에틸렌을 모델 오염물질로 하여 연구를 수행하였다.

군 지역에서의 비점오염 특성

김종수 호남대학교 산업경영대학원 2007 국내석사

우리나라에서의 수질관리는 1980년대 중반까지 주로 도시하수, 공장폐수 등 점오염원에 치중한 나머지 유역 전반에 걸쳐 발생되는 비점오염원에 대해 관심을 기울이지 못하고 적절히 관리되지 못했다. 근대화이후 우리나라는 끊임없는 도시와, 산업화의 진전으로 토지개발이 가속화되고 비점오염원이 수질에 미치는 영향도 커졌으며 비점오염원의 중요도가 증가되었다. 정부에서도 2004년 3월 정부합동으로 “4대강 비점오염원 관리 종합대책”을 수립하여 비점오염원을 제도적으로 관리하게 되었다. 군부대는 다수가 상수원지역에 위치하고 군의 특성상 부대공사, 훈련, 작전시 불가피한 자연훼손 발생이 가능하고 병영생활로 인한 대규모 환경오염 유발요인이 상존하고 있다. 이러한 환경오염을 인식한 군은 국제적인 환경보전 움직임에 적극적으로 부응하기 위하여 환경정책을 강화시켜 나가고 다양한 환경오염 방지활동을 위해 노력하여 왔으나 아직까지 비점오염원에대한 인식이 확산되어있지 않고 비점오염원의 발생을 억제하거나 확산을 방지하기 위한 대책이 마련되지 않았다. 따라서 본 연구는 군 지역에서의 비점오염의 발생유형을 크게 진지 / 훈련장 지역, 집단 거주 지역, 군에서 운용하는 각종 정비공장 및 병원 등의 전투근무지원시설지역, 기타지역으로 구분하여 비점오염원 관리방안을 제시하고자 하였다. 진지 및 훈련장은 주로 산지에 위치하므로 토사유출을 최대한 억제해야 하고 토양침식이 많은 지역은 인공습지, 저류지 등 비점오염물질 저감시설을 설치하여 훈련장으로부터 배출되는 오염부하량 저감시켜야 한다. 집단 거주 지역은 불투수층의 면적을 줄이고 유출수는 습지를 통과하도록 함으로서 수질개선과 경관개선의 효과를 동시에 달성할 수 있으며 소규모 군부대 주둔지 및 격오지는 간이 오수정화시설 운용시 주기적인 여재교체 / 침전물 제거하고 갈대, 미나리, 노랑꽃 창포 등 정화식물을 식재하여 수질오염을 예방하여야 하며 특히 지자체 하수처리시설과 연계하여 처리 할 수 있도록 하수도 정비 기본계획 수립시 하수처리 구역에 포함되도록 협조하는 등 대책을 강구해야 한다. 전투근무지원 시설은 폐기물등에서 발생하는 오염물질로 인한 토양오염등의 2차오염을 방지하기 위하여 오염물질 발생지역는 불투수층으로 설계하여 오염물질이 토양에의 침투를 방지하며 강우시 유출수를 집수한후 유수분리기를 통하여 오염물질을 제거토록 하여야 한다. 공사장에서의 비점오염원 관리는 오염방지대책을 수립하여 공사계획 반영될 수 있도록 하고 토양침식의 억제, 침식발생시 토사유출 관리, 토사침전관리를 통해 오염을 최소화할수 있으며 골프장은 적정 비료와 농약의 사용을 준수하고 초기우수의 오염물질을 처리하기 위하여 저류지를 조성하여야 한다. 결론적으로 군이 환경보전을 위해 많은 노력을 기울여 왔으며 앞으로도 환경보전의 파수꾼으로서의 역할을 다할 것으로 판단된다. 그러나 군 주둔지역의 특성상 최근 군의 환경오염 실태에 대한 외부의 관심과 민원이 증가되고 있는 실정을 고려할 때 환경보전 노력의 향상이 필요하며 앞으로 그 중요도가 증가되고 있는 비점오염원에 대한 관심을 높이고 이에 대한 대책을 조기에 수립하고 준비함으로써 군의 환경보전활동에 좀 더 발전이 있었으면 한다. Today increased national and international concern for the environment, coupled with tightly national criteria, are generating increased interested in nonpoint source wastewater loading. Military areas are located in water source conservation area and the pollution in military activity increased. The characteristics of nonpoint source are divided the following. 1. In encampment and training area, the outflow control of soil is necessary, the wetland constructed for the outflow of soil and nonpoint source. 2. In living area, the impermeability area constructed for soil conservation and the scene, the constructed wetland is used for the small wastewater treatment plant. 3. In supporting area, the waste control is necessary for outflow of nonpoint source in rain. In future, the detail study on the characteristics of nonpoint source is necessary for seasonal and rainfall loading.

연안 표사계 관리를 위한 비사 이동에 관한 실험적 연구

김영민 명지대학교 대학원 2024 국내박사

본 연구의 목적은 풍동실험과 이미지 분석을 통해 각 해안 환경 요인(함수율, 조개껍질, 식생)이 비사이동에 미치는 영향에 대해 검토하고 정량적 평가를 수행하는 것이다. 이를 위해 이미지 분석을 이용한 비사 질량플럭스 산정 기법을 제시하였으며, 해안 환경 요인이 비사 질량플럭스에 미치는 영향에 대해 분석하였다. Particle Tracking Velocimetry(PTV) 기법을 통해 비사 입자의 위치를 추적하고 이동속도를 산정하였으며, 이미지에 촬영된 입자의 개수와 입경을 계산하여 농도를 산정하였다. 계산된 비사의 이동속도와 농도 단면을 통해 비사의 질량플럭스를 산출하였으며, 각 해안 환경 요인에 따른 질량플럭스 변화를 분석하여 해안 환경 요인이 비사 이동에 미치는 영향을 제시하였다. 우선 해안 환경 요인이 없는 건조한 모래를 대상으로 분석을 수행하였다. 비사의 이동속도는 고도가 높아짐에 따라 증가하는 지수함수 형태의 단면을 가지는 것으로 나타났으며, 농도는 감소하는 멱함수 형태의 단면을 가지는 것으로 나타났다. 건조조건에서 산정된 질량플럭스를 타 연구의 비사이동식과 비교한 결과 Kok et al.(2012)의 공식과 거의 일치하는 것으로 나타났다. 측정 데이터로 분석된 Kok et al. (2012) 식의 매개변수 변화를 분석하였으며, 이를 토대로 각 해안 환경 요인이 비사이동에 미치는 영향에 대한 고찰을 수행하였다. 함수율 실험은 1,3,5% 조건으로 수행되었다. Kok et al. (2012) 공식의 경험적 매개변수인 는 함수율에 따라 선형적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 함수율 5% 조건에서 80%로 크게 감소하였다. 또한 임계전단속도()의 실험 상수 를 통해 함수율에 따른 임계전단속도 변화를 분석하였다. 임계전단속도의 실험 상수 는 지수의 형태로 증가하는 것으로 나타났으며, 0.101-0.129로 건조조건의 0.1보다 큰 값을 가지는 것으로 나타났다. 이는 함수율에 의해 공급이 제한됨으로써 질량플럭스가 낮게 산정되어 가 감소하였으며, 비사 이동이 시작되는 임계전단속도가 증가하였음을 나타낸다. 함수율에 따른 비사의 이동속도와 농도 데이터를 비교한 결과 농도는 함수율에 따라 오더가 낮아질 정도로 크게 감소하였으나, 이동속도는 거의 차이를 보이지 않았다. 젖은 모래는 비사의 공급을 제한하는 환경으로 농도를 크게 감소시키지만 이동속도의 경우 거의 자연 건조 모래 수준으로 건조된 모래가 이동하기 때문에 이동속도는 건조모래와 크게 차이가 발생하지 않은 것으로 판단한다. 이는 함수율은 비사의 공급을 제한함으로써 농도에 큰 영향을 주어 질량플럭스를 감소시키는 공급 제한 환경 요인임을 의미한다. 조개껍질은 4, 6, 10%의 피복도를 가지는 조건을 대상으로 실험을 수행했으며, 임계전단속도 실험 상수 는 함수율 조건과 비슷한 경향성을 가지는 것으로 나타났으며, 는 멱함수의 형태로 함수율 조건과는 다른 경향성을 나타냈다. 매개변수 변화를 통해 조개껍질이 비사이동에 미치는 영향에 대해 분석한 결과 는 최대 56% 감소했으며, 는 0.119으로 최대 19% 증가한 것으로 나타났다. 비사 이동속도는 조개껍질 피복도가 높아짐에 따라 감소하는 경향이 있었으나 차이는 크지 않았다. 농도는 피복도가 증가함에 따라 감소하는 경향이 발생하였다. 이는 함수율과 마찬가지로 조개껍질은 공급을 제한하여 비사 이동을 저감하며, 임계전단속도를 증가시키는 환경 요인임을 나타낸다. 함수율과 조개껍질의 매개변수 변화를 토대로 결과의 민감도를 비교한 결과 비사 이동에 미치는 영향은 함수율이 조개껍질에 비해 더욱 민감한 환경 변수임인 것으로 판단된다. 하지만 보다 자세한 비교를 위해서는 복합적으로 작용하는 환경에서의 실험 결과와 현장 관측과의 비교 연구가 수행될 필요가 있을 것으로 판단된다. 식생 등과 같은 거칠기 요소에 의한 유효조도 변화 실험도 수행했으나, 거칠기 요소에 의해 풍속 단면의 기울기가 증가하는 효과가 발생하여 전단속도가 과대 산정되는 결과를 보였다. 이는 풍동 수로의 상단 커버의 영향으로 발생된 것으로 판단된다. 풍속 단면이 급격하게 변하며 전단속도()가 과대 산정되는 경향을 보였다. 전단속도가 과대 산정될 경우 와 의 매개변수 역시 과대·과소 산정된다. 따라서 거칠기 요소 실험을 위해서는 본 연구의 풍동 수로보다 큰 규모의 수로와 유연한 형태의 식생 결과와 비교 등이 필요할 것으로 판단되며, 이는 추후 연구를 통해 보다 상세히 검토될 필요가 있을 것으로 판단된다. 본 연구는 풍동 실험을 통해 해안 환경 요인이 비사이동에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 각 해안 환경 요인이 질량플럭스와 임계전단속도에 미치는 영향을 심층적으로 검토하였다. 실험을 통해 해안 지역에서의 비사이동에 대한 통찰력을 제공하고, 해안 환경 요인이 비사이동에 미치는 상호작용을 이해하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다. 향후 연구를 통해 함수율, 조개껍질 등 복합적인 환경 요인에 의한 비사이동 실험과 현장 관측과의 병치를 수행한다면 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 비사이동 모델을 수립하는 것이 가능할 것으로 판단된다. 이는 연안 지역의 관리 및 복원을 위한 중요한 지침과 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. The purpose of this study is to examine and quantitatively evaluate the effects of various coastal environmental factors (e.g., moisture, shell, vegetation) on aeolian transport with wind tunnel experiments and image analysis. To achieve this, a method for estimating aeolian mass flux by image analysis was proposed, and the influence of coastal environmental factors on aeolian mass flux was analyzed. The Particle Tracking Velocimetry (PTV) technique was used to track the positions of aeolian particles and estimate their velocities. Concentration was determined by the number of particles captured in the images. aeolian mass flux was calculated using the calculated velocities and concentration profiles, and changes in mass flux due to each coastal environmental factor were analyzed to assess their influence on aeolian transport. First, analysis was performed on dry sand without coastal environmental factors. The velocity of aeolian showed a profile resembling an exponential function, increasing with height, while the concentration exhibited a profile resembling a power function, decreasing with height. Mass flux was calculated using these two data sets. When compared with the formula for aeolian transport from previous studies by dry conditions, the measured aeolian mass flux almost perfectly matched the formula by Kok et al. (2012), differing only in parameters. The modified formula by Kok et al. (2012) was then used to analyze parameter variations by the measured data. Using this analysis, the influence of each coastal environmental factor on aeolian transport was discussed. Moisture content experiments were conducted under 1, 3, and 5% conditions. , an empirical parameter in the Kok et al. (2012) formula, was found to decrease linearly with moisture content, and significantly decreased to 80% with 5% moisture content. The threshold shear velocity() experimental coefficient was found to increase in an exponential form, and was found to be 0.101-0.129, a value greater than 0.1 in dry conditions. This indicates that the mass flux was calculated low due to supply being limited by moisture content, resulting in a decrease in , and an increase in the threshold shear velocity at which specific transport by moisture content. As a result of comparing the transport velocity and concentration data of aeolian by moisture content, the concentration decreased significantly to the extent of being lowered by an order of magnitude depending on moisture content, but the transport velocity little difference. Wet sand is an environment that limits the supply of aeolian, greatly reducing its concentration. However transport velocity is decided that it is not significantly different from dry sand because aeolian transport almost at the level of naturally dried sand. This means that moisture content does not have a significant effect on the aeolian transport velocity of secretions. However it is an environmental factor that greatly affects concentration and reduces mass flux by limiting supply. Experiments were conducted on seashells with coverage of 4, 6, and 10%, and and were found to have similar trends to the moisture content conditions. As a result of analyzing the effect of shells on aeolian transport through parameter changes, it was found that decreased by up to 56%, and increased by up to 19% to 0.119. This indicates that, like moisture content, shells are an environmental factor that limits supply, reduces aeolian transport and increases threshold shear velocity. As a result of comparing the sensitivity of the results by changes in moisture content and shell parameters, it was suggested that moisture content is a more sensitive environmental variable than shell in terms of its effect on aeolian transport. However, for a more detailed comparison, it is believed that it will be necessary to compare experimental results in a complex environment with field observations. Experiments on changes in effective surface roughness by roughness elements such as vegetation were also conducted. However, the roughness elements had the effect of increasing the slope of the wind velocity profile, resulting in the shear velocity() being overestimated. It is decided that this occurred by the top cover of wind tunnel channel. The wind velocity profile changed rapidly and the shear velocity tended to be overestimated. If the shear velocity is overestimated, the parameters and are also over-or-under-estimated. Therefore, in order to test the roughness element, it is decided that it is necessary to compare the results of a larger-scale wind tunnel than the wind tunnel in this study and the results of flexible vegetation. It is believed that this needs to be examined in more detail through future research. This study analyzed the impact of coastal environmental factors on sediment transport through indoor experiments. It deeply examined the influence of each coastal environmental factor on mass flux and threshold shear velocity. Through this analysis, insights into aeolian transport in coastal were provided, aiding in understanding the interaction of coastal environmental factors on aeolian transport. It is anticipated that establishing a more accurate and reliable aeolian transport model will be possible through future research, which integrates experiments on complex environmental factors such as moisture content and shell with field observations. This is expected to serve as important guidelines and data for the management and restoration of coastal areas.

폐기물매립장의 사면차수체계 안정화 연구

김종인 인천대학교 일반대학원 2007 국내박사

2000년대 以後의 公共아파트 建築에 나타난 親環境的 特性에 관한 硏究

윤대석 금오공과대학교 산업대학원 2010 국내석사

Public housing policy for the administrative system has been developed and influenced by government policy. Public housing policy has the purpose of proving decent, affordable, safe, and sanitary housing to low-income families to offer equal quality of living environment. To achieve the purpose of affordable housing, it is necessary to develop strategies related to "environment-friendly housing" which can integrate three key components including environmental friendliness, economic efficiency and sociality. From many environmental friendly housing strategies, this study investigated the design of road sand sidewalk, the ratio between ground and underground parking lot. In addition, this study also studied the problems associated with walking corridor, water space and the "Flat Type" layout which influenced on air ventilation and a view. From this study, it is possible to recommend environmental friendly housing strategies which can help to minimize those problems and provide environmental friendly housing. In addition, the developed environmental friendly housing strategies can apply for similar types of housing project in the future to provide better living environment to low income families.

流域開發에 따른 非點汚染源의 適正 處理容量 決定

김진관 高麗大學校 2006 국내박사

The pollutant capacity occurred before and after the development of a watershed should be quantitatively estimated and controlled for the minimization of water contamination. The Ministry of Environment suggested a guideline for the legal management of nonpoint source from 2006. However, the rational method for the determination of treatment capacity from nonpoint source proposed in the guideline has the problem in the field application because it does not reflect the project based cases and overestimates the pollutant load to be reduced. So, we perform the standard rainfall analysis by analytical probabilistic method for the estimation of an additional pollutant load occurred by a project and suggest a methodology for the estimation of contaminant capacity instead of a simple rational method. The suggested methodology in this study could determine the reasonable capacity and efficiency of a treatment facility through the estimation of pollutant load from nonpoint source and from this we can manage the watershed appropriately. We applied a suggested methodology to the projects of housing land development and a dam construction in the watersheds. When we determine the treatment capacity by a rational method without consideration of the types of projects we should treat the 90% of pollutant capacity occurred by the development and to do so, about 30% of the total cost for the development should be invested for the treatment facility. This requires too big cost and is not realistic. If we use the suggested method the target pollutant capacity to be reduced will be 10 to 30% of the capacity occurred by the development and about 5 to 10% of the total cost can be used. The control of nonpoint source must be performed for the water resources management. However it is not possible to treat the 90% of pollutant load occurred by the development. The proper pollutant capacity from nonpoint source should be estimated and controlled based on various project types and in reality, this is very important for the watershed management. Therefore the results of this study might be more reasonable than the rational method proposed in the Ministry of Environment.

Evaluation for Reliability-Based Life Cycle Cost Considering Site Environments of PSC-I Girder Highway Bridges : 사용환경을 반영한 PSC-I 거더교의 신뢰도 기반 생애주기비용 산정기법

Ham, Sung-Min Graduate School of Yonsei University 2016 국내석사

The life cycle of a bridge refers to the entire process of constructions, beginning with the planning and design phases, proceeding through the construction of the structure, and concluding with the ultimate demolition and dismantling phases once the structure can no longer provide appropriate functions, defining the end of its service life. Life cycle cost analysis can be used as decision-making tools assisting in the selection of the most reasonable alternative among various bridge repair methods. In this study, a method for evaluating the reliability-based life cycle cost, reflecting various site environments including traffic conditions and corrosion environments, was suggested. To review the application of the suggested method, the PSC-I girder was selected as an example bridge. An analytical procedure that can evaluate the quantitative performance degradation of PSC-I girder bridges, considering traffic conditions and corrosion environments, was proposed. In order to evaluate performance of the bridge, traffic conditions including the annual average daily traffic volume and heavy vehicle volume and the corrosion environments of mild, normal, and severe were considered. According to the method presented in this study, the performance degradation and total LCC are sensitive to the important parameters of traffic conditions, corrosion environments, maintenance alternatives, which may decrease the structural reliability level and increase the user cost caused by bridge failure. Cracks in the PSC-I girder may accelerate the performance degradation and affect the reliability level of the bridge. In addition, the performance degradation when crack repair was assumed to be performed within two years of cracking was delayed by 40 to 50 percent compared to degradation without crack repair. For this reason, concrete cracks on PSC-I girders should be repaired as soon as possible, which is the most resonable measure in terms of improving the overall safety level of the bridge and its life cycle cost. A method to evaluate the reliability-based life cycle cost reflecting the effects of maintenance and site environments was presented. By comparing the economic feasibility of the maintenance alternatives in performing maintenance work with proposed method, the adoption of maintenance alternatives based on the suggested method is deemed resonable. 생애주기비용이란 구조물을 건설하기 위한 계획수립 및 설계단계에서부터 공용수명을 다하거나 제 기능을 발휘할 수 없어 해체 및 폐기단계에 이르기까지의 전 과정을 의미한다. 생애주기비용 분석은 교량의 유지관리 대안 선택 시 다양한 보수·보강 대안들 중 가장 합리적인 대안을 선택할 때 도움을 주는 의사결정 도구로 사용할 수 있다. 본 논문에서는 다양한 사용환경의 교통특성 및 부식환경을 고려한 신뢰도 기반의 생애주기비용 산정 방법을 제시하였다. 제안된 방법의 적용성을 검토하기 위하여 PSC-I 거더교를 대상교량으로 선정하여 교통환경 및 부식환경에 의해 발생하는 성능저하를 정량적으로 나타낼 수 있는 분석절차를 제시하였다. 교량의 성능 분석 시 교통환경을 반영하기 위하여 교통량 및 중차량혼입율을 고려하였으며, 부식환경을 반영하기 위해 온화한 부식환경, 일반적인 부식환경, 심각한 부식환경의 3가지 환경과 균열이 발생하였을 때를 가정하여 대하여 분석을 실시하였다. 본 연구에서 제시하는 방법에 따라 대상 교량의 생애주기비용을 분석한 결과, 생애주기비용은 구조적인 신뢰도 수준을 감소시켜 교량의 파괴를 유발함으로서 사용자비용을 증가시킬 수 있는 교통량 및 중차량혼입율과 부식환경 같은 요소에 민감한 것을 확인할 수 있었다. 또한 균열이 구조물에 미치는 영향을 고려하여 성능저하와 생애주기비용을 분석한 결과 PSC-I 거더에 발생한 균열은 거더의 성능저하에 큰 영향을 미치며, 균열 발생 후 2년 이내에 균열을 보수한다고 가정하였을 때, 균열을 방치하였을 때 보다 성능저하 시점이 40~50%정도 지연되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서. PSC-I거더에 발생한 초기균열을 빠른 시기에 보수를 하는 것이 생애주기측면에서 유리한 것으로 확인되었다. 이러한 분석결과를 적용하여 교량의 유지관리계획을 선정 시 교량의 사용환경을 반영한 생애주기비용을 분석을 통해 다양한 유지관리 계획을 수행하였을 시 얻을 수 있는 편익을 비교함으로서 합리적인 유지보수계획을 수립하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

주거환경개선사업지구 거주자의 의식구조와 주거환경평가에 관한연구 : 경북 상주시 낙양동 사업지구를 대상으로

이동희 금오공과대학교 산업대학원 2010 국내석사

This study focuses on the issues regarding the insignificant effects of housing improvement projects due to lack of determination among residents. To address the problem, the present study examines the consciousness of inhabitants in the area of housing improvement and their evaluation on residential environment based on a questionnaire survey. As a result, the following conclusions have been reached through the analysis in this study: 1) In terms of housing improvement projects, agreement and disagreement rates are similar. Also, respondents prefer moving in apartment houses or single family houses within five years once they join the project. Further, it is temporary housing and low-interest loans that they demand more than anything else. 2) Regarding the satisfaction with housing area, such neighborhood factors as relationship with neighbors, kindness of residents in the neighborhood, and cohesion among residents were found highly satisfactory, while the safety factors including fire, crime and traffic accident prevention facilities turned out very dissatisfactory. The results indicate that satisfaction with housing area will rise if the safety factors are improved. 3) In addition, as those who want to live in housing area are highly satisfied with houses and convenience while their satisfaction level is low in neighborhood and safety factors, it is necessary to raise the level of neighborhood and safety aspects so that existing communities among inhabitants will not fall to pieces. 4) Concerning the necessity of facilities, it was found that most of facilities except joint work-places, welfare centers and child-care centers are needed. Above all, roads, water supply and sewage systems, footpaths, and bathing facilities are required more than anything else. In particular, respondents are more willing to join housing improvement projects if roads and footpaths are repaired, which accounts for the correlation between infrastructure maintenance and the consciousness over improving housing environment. 5) With regard to the correlation between the satisfaction with housing area and the infrastructure, there is a positive correlation with the convenience of housing and the footpaths, that is, the more they are satisfied with the convenience of housing area, the more they demand footpaths. By contrast, there is a negative correlation with the safety and the roads in housing area, so the more they are dissatisfied with safety in housing area, the more they need roads. 6) It was found that respondents are hardly dissatisfied with the infrastructure except roads. In fact, roads were found very dissatisfactory. This implies that to raise the satisfaction level with housing area, it is a must to deal with the dissatisfactory aspects in relation to roads, and that road maintenance is a prerequisite task for housing environment improvement projects.

地球溫暖化에 따른 韓半島 水文環境의 變化 分析

안재현 高麗大學校 大學院 2000 국내박사

Global warming has begun since the industrial revolution and it is getting worse recently. Even though the increase of greenhouse gases such as CO_(2) is thought to be the main cause for global warming, its impact on global climate has not been revealed clearly in rather quantitative manners. However, researches using General Circulation Model(GCM) have shown that the accumulation of greenhouse gases increases the global mean temperature, which in turn impacts on the global water circulation pattern. These changes in global water circulation pattern result in abnormal and more frequent meteorological events such as severe floods and droughts, which are now common around the world and are also referred as an indirect proof of global warming. Korean peninsula also can not be an exception and have had several hydrologic extremes recently. The objective of this research is to predict the hydrological environment changes in the Korean peninsular due to the global warming. A mesoscale atmospheric/hydrologic model(IRSHAM96 model) is used to physically distribute the GCM simulation data into inner domain considering its topography, land use and soil characteristics for the prediction of the possible changes in precipitation and temperature in the Korean peninsula. As results of IRSHAM96 simulation, it has been found that the change of hydrologic conditions would vary a great deal depending on spatial locations and the time of the year. Annual precipitation in the Korean peninsula is also found to be decreased, but the Summer precipitation to be increased as a result of the global warming. And, a conceptual water balance model is also used to analyze the changes in soil moisture, evapotranspiration and runoff in the Geum River Basin, one of the four large river basins in Korea. From the simulation results using the water balance model for 1xCO_(2) and 2xCO_(2) situations, it has been found that the runoff would be decreased in Spring, Winter and Fall, but increased in Summer due to the global warming. Therefore, it is predicted that the frequency of drought and flood occurrences in the Geum River Basin would be increased in 2xCO_(2) condition.