In this report, the structural and optical properties of sol-gel derived MgxZn1-xO thin films upon changes in the composition and annealing temperature were investigated. The Mg2+ content and the annealing temperature were varied in the range of 0≤x≤0.35 and 400˚C≤T≤600˚C, respectively. The films exhibited a hexagonal wurtzite structure of a polycrystalline nature. The optical transmittance exceeded 85% and the optical band gap of the film was tuned as high as 3.84 eV at a value of x = 0.35 (annealed at 400˚C), which was evidently the maximum Mg2+ content for the single-phase polycrystalline MgxZn1-xO thin films prepared in this experiment. The optical band gap and photoluminescence emission were tailored to the higher energy side while maintaining crystallinity without a significant change of the lattice constant.

The effect of annealing under argon atmosphere on hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films deposited at room temperature and 300˚C using Radio Frequency (RF) magnetron sputtering has been investigated. For the films deposited at room temperature, there was not any increase in hydrogen content and optical band gap of the films, and as a result, quality of the films was not improved under any annealing conditions. For the films deposited at 300˚C, on the other hand, significant increases in hydrogen content and optical band gap were observed, whereas values of microstructure parameter and dark conductivity were decreased upon annealing below 300˚C. In this study, it was proposed that the Si-HX bonding strength is closely related to deposition temperature. Also, the improvement in optical, electrical and structural properties of the films deposited at 300˚C was originated from thermally activated hydrogen bubbles, which were initially trapped at microvoids in the films.

The effects of the deposition and annealing temperature on the structural, electrical and opticalproperties of Ag doped ZnO (ZnO:Ag) thin films were investigated. All of the films were deposited with a 2wt%Ag2O-doped ZnO target using an e-beam evaporator. The substrate temperature varied from room temperature(RT) to 250oC. An undoped ZnO thin film was also fabricated at 150oC as a reference. The as-grown films wereannealed in temperatures ranging from 350 to 650oC for 5h in air. The Ag content in the film decreased asthe deposition and the post-annealing temperature increased due to the evaporation of the Ag in the film.During the annealing process, grain growth occurred, as confirmed from XRD and SEM results. The as-grownfilm deposited at RT showed n-type conduction; however, the films deposited at higher temperatures showedp-type conduction. The films fabricated at 150oC revealed the highest hole concentration of 3.98×1019cm-3 anda resistivity of 0.347Ω·cm. The RT PL spectra of the as-grown ZnO:Ag films exhibited very weak emissionintensity compared to undoped ZnO; moreover, the emission intensities became stronger as the annealingtemperature increased with two main emission bands of near band-edge UV and defect-related greenluminescence exhibited. The film deposited at 150oC and annealed at 350oC exhibited the lowest value of Ivis/Iuv of 0.05.

Electrical optical switching and structural transformation of Ge15Sb85, Sb65Se35 and N2.0 sccm doped Sb83Si17 were studied to investigate the phase change characteristics for PRAM application. Sb-based materials were deposited by a RF magnetron co-sputtering system and the phase change characteristics were analyzed using an X-ray diffractometer (XRD), a static tester and a four-point probe. Doping Ge, Se or Si atoms reinforced the amorphous stability of the Sb-based materials, which affected the switching characteristics. The crystallization temperature of the Sb-based materials increased as the concentration of the Ge, Se or Si increased. The minimum time of Ge15Sb85, Sb65Se35 and N2.0 sccm doped Sb83Si17 for crystallization was 120, 50 and 90 ns at 12 mW, respectively. Sb65Se35 was crystallized at 170˚C. In addition, the difference in the sheet resistances between amorphous and crystalline states was higher than 104Ω/γ.

본 연구에서는 크루즈선에서 발생하는 오 폐수의 고도처리를 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법을 이용하여 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 질소 인의 고도 처리 효율과 크루즈선이라는 특수 환경과의 접목성을 검토한 결과 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법은 선박환경에 매우 적합한 것으로 평가되었다. 또한 기존의 활성슬러지에 유효미생물의 주입함으로써 슬러지 팽화 등의 문제를 해결할 수 있어 슬러지의 안정성을 확보할 수 있었으며, 미생물 관찰 결과 고도처리에 유리한 미생물종의 출현으로 질소 인의 처리 효율이 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해 총질소와 인의 제거 효율은 74%, 75%로 나타났으며 이러한 결과로 미루어 강화되어가는 해양오염기준을 충만족시킬 수 있을 공정으로 판단된다.

본 연구는 크루즈선에서 발생하는 오 폐수의 생물학적 처리시 야기될 수 있는 악취 문제를 해결하기 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하여 Lab scale 실험을 수행하였다. 악취물질의 저감 정도와 크루즈선이라는 특수 환경과의 접목성을 검토한 결과 유효미생물의 주입은 선박환경에 매우 적합한 공정으로 평가되었다. 기존의 활성슬러지에 유효미생물의 주입함으로써 슬러지 내 미생물의 다양성과 높은 개체수를 확보할 수 있었으며, 미생물 간의 우점종도 악취처리에 유리한 미생물종으로 전환되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 이로 인하여 악취물질의 악취 강도도 20배 이상 낮출 수 있는 것으로 확인되었다.

본 연구는 크루즈선에 적합한 생물학적 오 폐수처리장치 개발을 위하여 SBR, MBR, MSBR 공정을 Lab scale 실험을 수행하여 오염물 처리 효율과 크루즈선이라는 특수 환경과의 접목성을 검토한 결과 MSBR공정이 처리효율과 장치 운영 면에서 가장 적합한 공정으로 평가되었다. MSBR 공정은 처리 대상 물질이 특정 성분에 국한 되지 않고 유기물, 영양염류, 병원성 미생물 처리에 있어 모두 안정적인 효율을 나타내었으며, 소요용적 및 장치의 운영 면에서도 우수한 결과를 나타내어 선박이라는 특수한 현장 적용에 매우 유리한 공정으로 확인되었다. MSBR 공정의 BOD, COD 및 SS 제거 효율은 99%, 98%, 99%로 나타나 IMO의 규제 기준을 모두 만족하였으며, 총질소와 인의 제거 효율도 76%, 59%로 강화되어 가는 해양오염기준을 충만족시킬 수 있는 공정으로 판단되었다.

본 연구에서는 선박오수 고도처리시스템 개발을 목적으로 SBR 공법을 도입하여 선박용 오수처리장치를 제작한 후 성능 평가를 수행하였다. Lab scale 과 Pilot Plant 규모의 기초 실험을 토대로 제작한 시제품은 시운전 결과 IMO의 Res.MEPC.159(55) 성능 기준을 충분히 만족시켰으며, 질소와 인의 동시처리도 가능하여 강화되어 가는 해양환경기준을 충분히 만족시킬 수 있을 것으로 평가되었다. 선박오수와 유사한 실 하폐수를 대상으로 한 제품 가동 결과 유기물의 경우 90% 이상, 질소와 인의 경우 50% 이상의 처리 효율을 나타내었으며, 운전 기간 내내 안정적인 처리 효율을 보이며 선박이라는 특수한 환경과의 접목성도 매우 우수한 시스템으로 확인되었다.

국제해사기구(IMO) 해양환경보호위원회(MEPC)의 회의 결과 새로이 제정된 선박의 밸러스트 수 처리 기준(D2규정)에 부합하는 밸러스트 수 처리 공정의 개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 밸러스트 수 처리 시스템에서 여과공정의 경우 10μm 이상의 미세물질을 시간당 500톤 이상의 대용량으로 처리해야하며, 선내의 좁은 공간에 최소의 부피로 설계되어야 하는 제한요소가 전제되므로 실용적인 처리장치의 개발이 매우 어렵다. 본 연구에서는 이러한 제한요소를 극복하기 위한 방안으로 차세대 자기 역세형 메디아 필터에 관한 연구를 추진하게 되었으며 여재층의 두께에 따른 압력과 유량의 측정변화와 어느 크기의 입자까지 여과할 수 있는지 확인하기 위하여 진공여과 후 여과수 중의 입자의 입도 분석실험을 수행한 결과 원하는 성능옳 얼기 위한 각 메디아별 입자크기와 여재층의 두께를 구할 수 있었다.

선박에서 발생되는 밸러스트수를 전처리하기 위하여 수중에 포함되어 있는 입자상 오염물질과 수중생물체를 자동역세척 여과장치를 이용하여 처리한 결과를 나타내었다. 밸러스트수를 처리하기 위한 전처리의 장점은 입자상의 오염물질을 제거하여 후처리공정의 처리효과를 높이는데 있다. 여과필터의 회전속도가 20rpm에서는 여과압력이 40.5mmHg이고, 40rpm 에서는 36.6mmHg이며 60rpm 이상에서는 35mmHg로 나타나 연속적으로 여과할 수 있었다. 필터의 막힘현상으로 역세 회복압력과 역세간격은 시간의 경과에 따라 조금씩 감소하고 처리유량도 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 회분식 여과처리공정은 자동 역세척을 수행하는 공정에 비해서 처리효율의 저하가 일어났다. 여과 처리를 통하여 70μm이상의 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤을 포함하는 수중생물체를 제거할 수 있었다. 실험결과를 통하여 밸러스트수 처리에 적용 가능한 기술임을 알 수 있었다.

선박에서 발생하는 오·폐수를 처리하기 위하여 생물학적 질소 및 인의 제거공정으로 사용되고 있는 연속 회분식 공정을 이용하여 유기물의 제거 특성과 산소 소모량, 반응조내에서 우점하고 있는 Bacillus sp.균주의 상태를 알아보기 위하여 Lab-sacle로 수행하였다. 반응조에서 COD의 제거효율은 92.0%, 암모니아성질소는 90.0%, 총질소의 제거효율은 84.0%, 인의 제거효율은 93.0%로 나타났다. Bacillus sp.를 이용한 SBR를 사용한 선박폐수의 처리효율은 안정적이었다. 포기시에 SBR 내의 pH는 초기의 8.1에서 30분동안에 pH는 7.0으로 감소하였다. 무산소 단계인 3단계와 4단계에서 pH는 증가하기 시작하여 최종적으로 pH는 7.3으로 유지되었다. TOC제거량에 대한 슬러지 생성량은 약0.36kg·MLSS/kg·TOC으로 나타났으며 낮은 슬러지 발생율과 높은 슬러지 침강성을 나타내었다. 반응조에서 바실러스균의 평균 우점율은 24.2%로 나타났고 각 반응단계에서 안정적인 처리효율을 얻을 수 있어 충분히 우점화 되었다고 판단할 수 있었다.

본 연구는 강우에 기인한 연안역의 토사 및 영양염류 유출에 관한 현지관측과 대안[오끼나와 이시가키섬]이며, 이론 통한 유출지형분석 강우강도·조석과의 영향, 유출입자의 특성(탁도, 입도, 영양염류) 등을 확인하였다. 연안부의 토사 유출과 영양 염류의 농도는 강우강도와 조수간만의 시간적 변화에 따라 지역적 차이를 보였으며, 하천유역 주변 토지 이용형태와 주변 식생의 분포비율에 따라 변화되어지고 있음을 확인할 수 있었다.

선박에서 발생되는 밸러스트수를 전처리하기 위하여 수중에 포함되어 있는 미생물을 복극전해처리시스템을 이용하여 살균처하였다. 전해처리시스템에 유입되는 시료는 정량펌프를 사용하여 상향류로 전극판 사이를 통과하도록 하였으며, 반응시간별로 유량을 조절하여 체류시간을 다르게 하였다. 양극판은 티타늄에 이산화이리듐을 전착한 Ti/Ir02 극판으로 하였으며, 음극판은 스테인리스 스틸판을 사용하였다. 전원공급은 최대 전압이 250V, 전류가 100Amper의 맥류가 전혀 없는 트랜지스트 평활회로를 사용한 D.C. Power Supply를 사용하여 전류밀도를 조절하여 운전하였다. 반응시간에 따라 전류밀도를 0.1~1.0A사이로 변화를 주어 실험한 결과 5초 이내에 E. coli, Bacteria, Bacillus sp.의 미생물이 사멸됨을 확인할 수 있었고, 전극간격은 75mm, 전류밀도 2.0A/dm2, 체류시간을 5초로 하였을 때 제거율이 90%이상이였다. 연구결과를 통하여 밸러스트수 처리에 적용 가능한 기술임을 알 수 있었다.

국제해사기구(International Maritime Organization ： IMO)에서는 선박에서 발생되는 오염물질 등에 대한 규제강화를 위하여 최근 새로운 해사환경협약의 채택 및 발효를 강력히 추진하고 있다. 우리나라는 국제해사기구의 A그룹 이사국으로서의 국제적인 위상과 해양환경 보호를 위하여 현재 발효되고 추진 중에 있는 협약들에 대한 연구와 대처를 효과적으로 하여야 한다. 이 논문은 해양관련 환경규제협약인 패기오염방지협약, 선박의 유해방오도료 사용규제협약, 밸러스트수 배출규제협약, 선박으로부터 오수에 의한 오염방지를 위한 협약 등의 주요 현안을 파악하고 분석하여 이에 따른 대응책을 제시하고자 한다.

수리조선소에서 발생하는 TBT 함유 선박세척폐수의 용매추출 처리기술을 개발하기 위한 기초연구로서 인공 선박세척폐수를 이용하여 선박용 및 자동차용 디젤, 벙커 B유, 신너, 톨루엔, 에테르 등의 여러 가지 용매들의 TBT 추출효율을 비교하였으며, 추출효율에 대한 추출용매의 양 및 교반시간, 강도, pH 등의 추출조건의 영향을 평가하였다. 선박용 경유는 신나, 병커B 등에 비해 상대적으로 우수한 TBT 추출효율을 보였으며, 적정 추출용매 주입량은 폐수 IL 당 용매 10mL로 평가되었다 TBT 추출을 위한 교반강도가 50rpm에서 250rpm으로 증가함에 따라 잔류 TBT 농도는 약 120ppb에서 2.8ppb로 크게 감소하였다 잔류 TBT는 추출 1시간이후 크게 감소하였으며, 5시간 이후부터는 다시 증가하였다. 추출효율에 대한 Ph의 영향은 크지 않았으나, pH 6∼7의 약산성영역에서 양호한 추출효율을 보였다.

본 논문에서는 질소와 인을 동시에 처리할 수 있는 생물학적 처리공정의 하나인 연속 회분식 반응기(SER)를 사용하여 선박에서 발생되는 오ㆍ폐수에 대한 처리 성능을 평가하였다. 본 처리공정에서 Bacillus sp.를 이용하여 질소와 인을 동시에 제거할 수 있었다. 유기물(COD)의 변화는 유입수의 COD의 농도가 370mg/l이고 유출수에서 6.5mg/l 제거효율이 90.5%이상으로 나타났다. 총 질소는 97%정도 제거하였고 총인은 93%정도를 처리하였다. 계면활성제(MBAS)는 93%이상 처리되어 미생물 처리에 대한 저해작용은 관찰되지 않았다.

국제해사기구-해양환경보호위원회 제 46차(외교회의 결정 2001년 10월 5일)회의에서 유기주석계 방오도료 사용금지(2003년 1월 1일 선체 사용금지, 2008년 1월 1일 선체 잔존금지)에 따른 TBT함유 페인트 폐기물의 다량 발생에 대한 처리기술의 개발로 방오 도료 페인트의 최적 처리시스템을 연구하였다. 열분해 반응장치를 이용하여 TBT함유 페인트 폐기물의 열분해 특성 및 처리성능을 평가하였다. TBT함유 페인트 폐기물을 열분해 반응조에서 온도를 1000℃, 반응시간을 1시간 동안 처리했을 때 유기주석이 99% 제거되어 처리효율이 뛰어났다.

본 논문은 국제해사기구 - 해양환경보호위원회 제46차(외교회의 결정 2001년 10월 5일)회의에서 유기주석계 방오도료 사용금지 (2003년 1월 1일 선체 사용금지, 2008년 1월 1일 선체 잔존금지)에 따른 국내 업계의 동향을 조사·분석하고 이를 바탕으로 유해방오시스템 협약과 연계된 국내법 마련(해양환경관리법 입법 방향, 선박안전법의 개정안)과 아울러 국제방오시스템증서 발급 방안, 효과적인 유해방오시스템 규제 방안(항만국 통제의 방안)을 마련하였다.