화학물질 취급공정에서 발생하는 화학사고를 예방하기 위해 기본적으로 요구되는 위험성 분석 (Risk Analysis)시 공정의 특성을 잘 반영하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 CFD (computational fluid dynamics) 언어를 활용하여 화학공장의 고위험 공정을 대상으로 신뢰성 있는 사고 피해 결과를 분석하고 안전확보 방안을 제시하였다. 이를 위한 방법론적 사례로 화학공장의 RHDS (잔사유수첨탈황공정) 공정을 대상으로 실제공정의 운전조건, 설비 및 장치의 형태와 밀집도, 대기상태, 바람의 영향 등 여러 복합적 변수를 고려하여 FEA (Finite Element Analysis)와 CFD 시뮬레이션을 수행 하여 확산, 폭발 시뮬레이션을 수행하였으며, 3D Scanning 기술, 누출공 크기 산정, 누출량 산정을 위한 CFD 적용 가능성을 검토하였다.

본 연구에서는 CyanoHABs를 제어하기 위해 주요 우점종인 Microcystis aeruginosa에 대한 항균 펩타이드의 살조 활성을 조사하고, 구조적 특이성을 바탕으로 새로운 M. aeruginosa 제어 펩타이드를 제작하였다. 본 실험에서 CAMA 유래 펩타이드 CMA1, CMA2와 Helicobacter pylori 유래 펩타이드 HPA3P, HPA3NT3는 처리 48시간 후 각각 67.3, 73.1, 76.7, 69.8%의 최대 살조 효율을 보였다. 또한, 신규 펩타이드 K160242~5는 처리 48시간 후 각각 64.0, 64.1, 66.4, 70.1%의 최대 살조 효율을 보였다. CA-MA 유래 펩타이드는 처리 24시간 이후 세포의 재성장이 관찰되었으므로 세포 표면과의 정전기 인력을 통해 세포를 응집하고 간접적으로 제어하는 것으로 조사되었다. 반면에, 양친매성 펩타이드는 세포의 재성장이 관찰되지 않았으므로 세포 응집과 더불어 세포 내 침투를 통해 직·간접적으로 세포를 제어하는 것으로 추정되었다. 또한, 펩타이드의 살조 기작 및 효율에는 구성 아미노산의 종류, 수, 구조 및 펩타이드의 분자량, 처리 농도 등이 복합적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 펩타이드를 이용한 CyanoHABs의 제어 가능성을 제고하기 위해서는 정확한 기작과 관련 인자들의 확인 및 증명이 요구된다.

산업현장과 열병합발전 등 다양한 장소에 사용되는 도시가스는 산업안전보건법 정의에 따라 인화성 가스에 해당되며 한국산업표준 KS C IEC에 의해 가스 폭발위험장소가 설정되어 안전하게 관리가 되어야 한다. 본 연구에서는 일반 화학공장에 적용되는 KS C IEC 표준을 저압 도시가스 사용설비 폭발위험성 예측에 합리적으로 적용하기 위해누출공 크기, 환기 등급, 환기 유효성 등의 주요 변수를 도입하였다.CFD 시뮬레이션 적용의 타당성을 평가하기 위해 전산유체역학 (CFD) 시뮬레이션, 가스누출실험, KS C IEC 표준 계산 통해 얻어진 폭발하한계가상 체적을 이용하여 네 가지 다른 조건에서 폭발 위험성을 평가하였다.

MOF는 높은 표면적, 균일한 공극, 크기를 가지는 새로운 클래스의 porous material 이다. MOF는 금속과 organic linker가 coordination 결합에 의해 연결되어 있고, 온도에 대한 강한 안정성을 나타내고, 높은 표면적 때문에 촉매, 분리, 개스저장 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 잠재력이 풍부하다. MOF는 zeolite보다 높은 표면적을 가지고 작용기를 organic linker에 따라 쉽게 바꿀 수 있는 장점 때문에 최근에 많은 관심을 받게 되었다. 다양한 MOF가 합성되었고 CO2/N2 선택도, 흡착량, 수분과 산성가스에 대한 안정성이 분석되었다. 최종적으로 선택된 MOF는 폴리머와 결합하여 하이브리드 멤브레인을 만드는 데에 사용되었다.

본 연구에서는 동물플랑크톤인 Daphnia magna를 이용하 여 유해조류인 Microcystis aeruginosa, Anabaena variabilis, Limnothrix planctonica에 대한 제어 가능성을 평가하였다. D. magna와 유해조류를 공생배양 시킨 경우, M. aeruginosa (80.2±4.2%), A. variabilis (39.7±4.0%) 그리고 L. planctonica (25.9±10.9%)의 순으로 조류 발생 억제효율을 보였 다. 동물플랑크톤의 섭생에 의한 조류 제어 효과 이외에 D. magna의 대사/분비물질의 조류 제어 가능성을 확인할 수 있 었다. D. magna를 배양한 배지를 유해조류 제어에 이용했을 때, M. aeruginosa와 A. variabilis에 대하여 각각 24.9±9.9% 와 8.9±4.0%의 성장 억제효과를 확인할 수 있었다. 하지만, L. planctonica에 대한 성장 억제효과는 나타나지 않았다. 본 연구의 결과를 통하여 동물플랑크톤인 D. magna를 활용한 친환경적 유해조류 제어기술 개발이 가능할 것으로 판단된 다.

Metal organic framework (MOF)는 높은 표면적, 균일한 공극, 크기를 가지는 새로운 클래스의 porous material 이다. MOF는 금속과 organic linker가 coordination 결합에 의해 결합되고, 열적 안정성을 나타내고, 높은 표면적 때문에 촉매, 분리, 가스저장 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 높은 CO2/N2 선택도를 가지는 MOF를 빠르게 분석하기 위해, high-throughput 가스흡착 시스템을 개발하였고, 수십 개의 MOF를 합성하여 선택도, adsorption capacity, diffusivity, 물, 산성가스에 대한 안정성을 분석하여, 선택된 MOF를 폴리머와 결합하여 mixed matrix 멤브레인을 제조 하였다.

이산화탄소는 온실가스로써 대기 중에 축적되어 지구의 온도를 지속적으로 상승시킨다. 화석 연료 기반의 전력 생산에서 발생되는 이산화탄소는 상당량을 차지하며, 향후 수십 년간 화석연료 의존도 는 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 따라서 대기 중으로 배출되는 이산화탄소를 분리하는 기술개발 은 매우 시급하다. 이산화탄소 분리 기술은 크게 전처리, 후처리, 순산소 연소 방식으로 나뉘며, 본 연구 에서는 후처리 제거 공정을 중심으로 제올라이트, 활성탄, MOF 소재의 이산화탄소 분리 특성을 비교하 고, 공정기술에 대해 분석하였다.