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극 저준위 액체섬광계수기를 이용한 지하수 중 라돈($^{222}Rn$) 측정법 연구
김용제,조수영,윤윤열,이길용,Kim Yong-Je,Cho Soo-Young,Yoon Yoon-Yeol,Lee Kil-Yong 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.5
환경물질에 함유된 극 저준위 알파, 베타핵종의 측정에 효과적인 것으로 알려진 극 저준위 액체섬광계추기(ultra low-level liquid scintillation counter, ULL-LSC)를 이용하여 지하수 중 라돈($^{222}Rn$의 최적 측정방법에 대한 연구를 수행 하였다. 액체섬광계수기의 장점임과 동시에 중요한 실험조건인 파형분석(pulse shape analysis, PSA) 준위의 최적화를 위하여 $^{241}Am$과 $^{90}Sr/^{90}Y$의 두 표준선원을 이용하는 방법과 $^{226}Ra$ 하나의 표준선원과 측정효율 및 백그라운드를 이용하는 방법을 비교 검토하였다. 또한, 섬광 생성을 방해(chemical quenching)하거나 생성된 광자의 광전증배관(photo multiplier tubes, PMT) 도달을 방해(color quenching)하여 결과적으로 측정효율을 저하시키고 최적 PSA 준위와 백그라운드를 변화 시킬 수 있는 지하수 중 불순물의 영향을 조사하였다. 두 종류 혹은 한 종류의 표준방사선 선원을 사용하여 PSA 준위를 조사한 결과 90에서 110이 최적 이었으며 이 범위에서의 측정효율 차이는 5% 미만이었다. 측정효율에 대한 일반 불순물의 영향은 불순물의 농도차이에 따라서 약 10% 정도의 차이가 발생하였다. 소광시 약(quenching agent)으로 클로로포름(chloroform)의 양을 변화시키면서 조사한 결과 측정효율에 대한 영향이 매우 컸으며 클로로포름의 농도가 2%일 때 측정효율은 약 20%가 낮아졌다. Optimal method of radon analysis in groundwater was studied using ultra low-level liquid scintillation counter (ULLLSC) which is well known as an analytical instrument for analyzing the alpha and beta radionuclides in environmental materials. Optimization of pulse shape analyzer (PSA) in operating the LSC was performed with $^{241}Am\;and\;^{90}Sr/^{90}Y$ as well as $^{226}Ra$ Also, the chemical quenching of scintillation generation and the color quenching of the generated photon to photomultiplier tubes (PMT) were determined their effects not only to decrease the analytical efficiency but also to change the optimal PSA level and background due to high ion contents of groundwaters. The optimal PSA level was shown in the range of 90 to 110 with less than 5% error. The effects of high ion contents in groundwater for the analytical efficiency show within 10% error from the different ion contents. The chloroform as a quenching agent was used to determine the analytical efficiency with the different amount, showing that the efficiency decreases 20% using the 2% of chloroform.
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김용제,김태희,김구영,황세호,채병곤,Kim Yong-Je,Kim Tae-Hee,Kim Kue-Young,Hwang Se-Ho,Chae Byung-Gon 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.4
On the basis of a stepwise and careful integration of various field and laboratory methods the analysis of groundwater flow characterization was performed with five boreholes (BH-1, -2, -3, -4, -5) on a pilot site of Natural Forest Park in Guemsan-gun, Chungcheongbook-do, Korea. The regional lineaments of NW-SE are primarily developed on the area, which results in the development of many fractures of NW-SE direction around boreholes made in the test site for the study. A series of surface geological survey, core logging, geophysical logging, tomography, tracer tests, and heat-pulse flowmeter logging were carried out to determine fracture characteristics and fracture connectivity between the boreholes. In the result of fracture connectivity analysis BH-1 the injection well has a poor connectivity with BH-2 and BH-3, whereas a good with BH-4 and BH-5. In order to analyse the hydraulic connectivity between BH-1 and BH-5, in particular, a conspicuous groundwater outflux in the depth of 12 m and influx in the depth of 65 m and 70 m, but partly in/outflux occurred in other depths in BH-5 were observed as pumping from BH-1. On the other hand, when pumping from BH-5 the strong outflux in the depths of 17 m and 70 m was occurred. The spatial connectivity between the boreholes was examined in the depth of 15 m, 67 m, and 71 m in BH-1 as well as in the depth of 15 m, 17 m, 22 m, 72 m, and 83 m in BH-5. 국내 수리지질환경에 적합한 다양한 방법론적 접근을 통해 균열암반에서의 지하수 유동 특성을 해석하기 위하여 금산군 남이면 남이자연휴양림 내 연구지역에서 시험시추공 5개(BH-1, -2, -3, -4, -5)를 대상으로 연구를 수행하였다. 연구지역의 균열발달 특성을 파악하기 위한 기초조사로서 광역 선구조선 분포를 분석한 결과 북서-남동 방향의 연장 성이 좋은 구조선들이 우세하게 분포하는데, 이 영향으로 남북방향으로 배열된 시추공들 사이에 파쇄대의 발달과 연 결성이 좋다. 현장 지질조사, 시추코아 로깅, 물리검층, 전기비저항 토모그래피, 열추적자시험, 유향 유속검층을 통해 각 시추공에 대한 파쇄대 특성 및 시추공 간의 투수성과 상호 연결성을 해석하였다. 시추공 간의 파쇄대 연결성음 분석한 결과 주입정인 BH-1 호공과 BH-2, BH-3은 연결성이 매우 나쁜 반면에 BH-1, BH-4, BH-5 호공은 연결성 이 매우 좋다. 특히, BH-1 호공과 BH-5 호공의 수리적 연결성을 파악하기 위하여 BH-1에서 양수하고 BH-5에서 측정한 경우 심도 12 m 지점에서 강한 지하수의 유출이 있으며 이 외의 지점에서는 부분적인 지하수의 유출업이 있다. 주된 지하수 유입은 심도 65 m와 70 m 지점에서 발생하는 것으로 나타났다. 반면에 BH-5에서 양수하고 BH-1에서 측정한 경우에는 심도 17 m 지점에서 시추공으로부터 강하게 지하수의 유출이 발생하고 있음이 확인되었고, 이외에 70 m 지점에서도 유출이 일어나고 있다. 또한 투수성을 가지는 균열대 중 공간 상호 연결성을 가지는 것으로 확인된 것은 BH-1의 경우 15 m, 67 m, 71 m 지점이며, BH-5는 15 m, 17 m, 22 m, 72 m, 83 m 심도의 균열 혹은 균열대에서 BH-1과 상호 연결성이 있다.
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환형 연소기에서 배기 노즐이 방위각 방향 열음향학 현상에 미치는 영향
김용제(Yong Jea Kim),신동혁(Dong-Hyuk Shin) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.7
본 연구에서는 환형 연소기에서 배기 노즐이 방위각 방향의 열음향학 현상에 미치는 영향을 조사하였다. 준-정상 상태의 질식 조건을 만족하는 배기 노즐의 입구에서의 음향파 경계 조건을 노즐 목에서의 질식 조건으로부터 유도하였다. 이를 이용하여 배기 노즐이 설치된 환형 연소기 내 압력파(음향파) 전파의 이론적, 수치적 연구를 수행하였다. 환형 연소기 내 초기 조건으로 진행파 형태의 압력 진동이 주어졌을 때, 반대 방향으로 진행하는 진행파를 생성하며 연소기 내 압력 진동이 시간이 지남에 따라 감쇄되는 것을 확인하였다. 충분한 시간이 지난 후에 정상파 형태의 압력 진동이 형성되었으며 이 정상파의 압력 마디는 배기 노즐의 위치에 형성되었다. This paper investigated the effects of an exhaust nozzle on azimuthal thermo-acoustics in annular combustors. We extended a derivation for the acoustic boundary condition for the entrance of a quasi-steady choked nozzle. Analytical and numerical studies on an annular combustor with an exhaust nozzle were performed. An initial travelling wave oscillation in the annular combustor was damped and generated a counter-travelling wave. In the long term, a standing wave was formed with its pressure node being established at the location of the nozzle.
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김용제(Yong Jea Kim),신동혁(Dong-Hyuk Shin) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11
본 연구에서는 환형 연소기 내 열음향학 해석을 위한 수치 해석 코드를 개발 및 검증하였다. 1차원 음향 진동을 좌표의 ±방향의 진행파들로 분해하여 음향파 전파의 수치 해석을 구성하였다. 이러한 진행파들의 경계면에서와 배기 노즐이 환형 연소기에 접합된 T-junction에서의 반사와 상호 작용을 모델링하여 경계 조건들을 구성하였다. 개발된 수치 해석 코드를 엄밀해를 갖는 3개의 덕트가 T-junction을 통해 연결된 시스템 내 음향학 해석에 적용하였고 엄밀해와 비교 검증하였다. T-junction 시스템의 엄밀해를 구하였고, 수치 해석의 초기 조건으로 고유 함수 엄밀해를 설정하였을 때 고유 함수 형태의 압력 진동이 유지되며 엄밀해의 모드 형상을 따르는 것을 확인하였다. 또한, 수치 계산이 수행됨에 따라 감쇄와 왜곡이 없는 음향파(압력파)의 전파를 확인하였다. This paper developed and validated a numerical code to investigate the azimuthal thermo-acoustics in annular combustors. We developed a code to solve the acoustic wave equation on piece-wise connected one dimensional ducts. The developed numerical code was applied to the acoustics of a system that is composed of 3 ducts connected at one location, the so-called T-junction. The analytic solution of the system was used to validate the code. Analytic solution were used as initial conditions, and it was observed that the oscillation shape were well maintained and followed analytic mode shapes. We also verified that acoustic waves propagate without dissipation or distortion over time.
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지하수 함양량 추정시 공간상에서의 자료 Sampling 방법에 따른 Minimum Entropy Deconvolution의 적용성에 관한 검토
김태희,김용제,이강근,Kim Tae-Hee,Kim Yong-Je,Lee Kang-Keun 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.3
Kim and Lee(2005)는 기존의 지하수위 변동법과는 달리 지진학에서 관측된 지진파 자료로부터 진원에서의 최초 파형을 추정하기 위해 제안된 방법인 Minimum Entropy Deconvolution(MED) 방법을 이용하여 지하수 함양량의 시간적 변화의 추정 가능성을 검토하였다. 하지만, 이 연구는 MED 자체의 적용 기능성에 대한 검토만을 다루고 있을 뿐, 다양한 경우에 대한 고려는 사실상 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 함양지의 공간적 분포 및 함양지와 수위 관측지점 간의 공간적 분포에 따라 ME 적용성이 어떻게 달라지는가를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 전체 수치모의 영역의 일부에만 지하수 함양량을 적용하고, 함양지로부터 거리에 따라 수치모의 결과를 모니터링 하였다. 이 때 적용된 수리전도도 분포는 균질한 경우와, 수리전도도의 난수장의 경우 두가지를 적용하였다. 각각의 수치모의 결과에 MED 를 적용하여 상대 지하수함양량의 시계열을 추정하고, 이 결과를 원래 가정한 지하수 함양량의 시계열과 상호상관성을 이용하여 비교하였다. 이 때 거의 모든 추정값은 원래 가정한 함양량의 시계열과 0.8 이상의 상호상관성을 보여 주었다. 이와 함께, 필터 길이의 불리적, 수학적 의미를 함께 살펴보았는데, 이를 통해 필터의 길이는 지하수위 변화의 겉보기 모양과 함양지로부터의 거리와 밀접히 관련되는 것을 확인하였다. Kim and Lee (2005) suggested Minimum Entropy Deconvolution (MED) to estimate the temporal sequence of the relative recharge. However this study by Kim and Lee (2005) was just related to the verification of the conceptual approach with MED. In this study, we try to characterize the applicability of MED in the case of spatially heterogeneous recharge (distance from recharge area). Simulated results were recorded with some specific sampling points. Estimated results from this study show higher than 0.8 in cross-correlation with the original recharge sequence. In addition, the physical and mathematical meanings of the applied filter length was also investigated. It was revealed that the length of filter is highly related to the spatial distance between recharge area and the monitoring site, and the apparent shape of hydraulic head change.
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김용제(Yong-Je Kim),원양수(Yang-Soo Won) 한국청정기술학회 2010 청정기술 Vol.16 No.3
염화탄화수소 열분해와 생성물분포 특성을 고찰하기 위해 등온 관형 반응기를 이용해 두 가지 실험을 수행하였다. 첫 번째는 반응분위기에 따른 열분해 특성을 파악하기 위해 H2 또는 Ar 반응분위기에서 dichloromethane (CH₂Cl₂) 분해율과 생성물분포 특성을 고찰하였다. Ar 반응분위기(CH₂Cl₂/Ar 반응계)에서 보다 H₂ 반응분위기(CH₂Cl₂/H₂ 반응계)에서 CH₂Cl₂ 분해율이 더 높았다. 이는 반응성 기체인 H₂ 분위기에서 CH₂Cl₂ 분해를 촉진시키며 수소 첨가 탈염소반응을 통해 탈염소화된 탄화수소화합물을 생성시키며, 다환방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon: PAH)와 soot 생성을 억제하기 때문이다. CH₂Cl₂/H₂ 반응계에서 주요생성물로 탈염소화합물인 CH₃Cl, CH₄, C₂H6, C₂H₄, HCl 등이 생성되었으며, 미량 생성물로 chloroethylene이 검출되었다. CH₂Cl₂/Ar 반응계에서는 탄소물질수지가 낮았으며 특히 반응온도 750 ℃ 이상에서 탄소물질 수지가 더 낮게 나타났다. 주요 생성물로는 chloroethylene과 HCl이 검출되었으며, 미량 생성물로는 CH₃Cl과 C₂H₂이 검출되었다. 고온 Ar 반응분위기에서 CH₄ 주입에 따른 chloroform(CHCl₃) 분해와 생성물분포 특성을 비교 고찰하였다. CHCl₃ 분해율을 비교해 보면 CH₄을 주입할 경우(CHCl₃/CH₄/Ar 반응계)가 CH₄을 주입하지 않았을 경우(CHCl₃/Ar 반응계)보다 분해율이 낮았다. 이는 CHCl₃가 분해되면서 생성되는 활성도가 큰 이중라디칼(diradical)인 :CCl₂가 첨가물로 주입된 CH₄와 반응하여 소모됨으로써 CHCl₃ 분해율이 상대적으로 감소되기 때문이다. Ar 반응분위기에서 CH₄ 첨가 여부에 따라 CHCl₃이 분해되면서 생성되는 생성물 분포는 큰 차이를 나타내고 있었다. 앞에서 고찰된 각 반응계에서 분해율 비교와 생성물 분포특성을 고려하고 열화학이론 및 반응속도론을 기초로 주요 반응경로를 제시하였다. Two sets of thermal reaction experiment for chlorinated hydrocarbons were performed using an isothermal tubular-flow reactor in order to investigate thermal decomposition, including product distribution of chlorinated hydrocarbons. The effects of H₂ or Ar as the reaction atmosphere on the thermal decomposition and product distribution for dichloromethane(CH₂Cl₂) was examined. The experimental results showed that higher conversion of CH₂Cl₂ was obtained under H₂ atmosphere than under Ar atmosphere. This phenomenon indicates that reactive-gas H₂ reaction atmosphere was found to accelerate CH₂Cl₂ decomposition. The H₂ plays a key role in acceleration of CH₂Cl₂ decomposition and formation of dechlorinated light hydrocarbons, while reducing PAH and soot formation through hydrodechlorination process. It was also observed that CH₃Cl, CH4, C₂H6, C₂H₄ and HCl in CH₂Cl₂/H₂ reaction system were the major products with some minor products including chloroethylenes. The CH₂Cl₂/Ar reaction system gives poor carbon material balance above reaction temperature of 750℃. Chloroethylenes and soot were found to be the major products and small amounts of CH₃Cl and C₂H₂ were formed above 750℃ in CH₂Cl₂/Ar. The thermal decomposition reactions of chloroform(CHCl₃) with argon reaction atmosphere in the absence or the presence of CH₄ were carried out using the same tubular flow reactor. The slower CHCl₃ decay occurred when CH₄ was added to CHCl₃/Ar reaction system. This is because :CCl₂ diradicals that had been produced from CHCl₃ unimolecular dissociation reacted with CH₄. It appears that the added CH₄ worked as the :CCl₂ scavenger in the CHCl₃ decomposition process. The product distributions for CHCl₃ pyrolysis under argon bath gas were distinctly different for the two cases: one with CH₄ and the other without CH₄. The important pyrolytic reaction pathways to describe the important features of reagent decay and intermediate product distributions, based upon thermochemistry and kinetic principles, were proposed in this study.
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