수중구조물은 구조물 마루가 수면 위로 드러나지 않아 자연경관을 해치지 않으며 해수소통이 원활하게 이루어지는 장점을 가지고 있어 1990년대부터 유럽과 일본을 중심으로 다양한 연구가 이루어졌고, 현장에 적용되고 있다. 현재 우리나라에서도 연안침식 저감 등을 목적으로 수중구조물의 설치사례가 증가하고 있는 실정이다. 그러나 우리나라는 수중구조물에 대한 연구가 상대적으로 미흡하여 해외자료를 이용하여 설계를 수행하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 수중구조물의 기하학적 제원 및 제체 구성재료 등에 따른 해안수리특성에 대한 검토를 수행함과 동시에 수중구조물 피복재의 안정성을 실험적으로 검토하였다. 수중구조물 설계시, 피복재의 안정중량 산정에는 방파제에 적용되는 피복재 안정중량 산정식을 황요하고 있는 실정으로 수중구조물의 안정중량 산정식은 부재한 실정이다. 따라서 본연구에서는 콘크리트블록과 Tetrapod를 적용한 피복재의 안정성을 실험적으로 검토하였다. 또한 콘크리트블록의 거치방법에 따른 안정성도 비교 평가하였다. 수리실험은 2차원 수로에서 진행되었으며, 불규칙파를 적용하였다. 향후 입사각에 따른 피복재 안정성 및 제두부구간의 안정성 검토를 위한 3차원 실험과 해안수리특성 실험도 진행예정이다.

The adsorption characteristics of the methylene blue (MB) were studied using three activated carbons such as ACA and ACB with similar specific surface area (1,185 and 1,105 m2/g), and ACC with relatively high specific surface area (1,760 m2/g). The surface chemical properties of these activated carbons were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicated that ACA had more functional groups (with phenol, carbonyl, and carboxyl etc.) than ACB (with carbonyl and carboxyl) and ACC (with carboxyl). The isotherm data were fitted well by Langmuir isotherm model. The adsorption capacities of ACA, ACB, and ACC for MB were 454.7 mg/g, 337.7 mg/g, and 414.0 mg/g, respectively. As phenol and carboxyl content of the surface on activated carbon increased, MB adsorption capacity was increased. Although ACA had a smaller specific surface area than ACC, the content of phenol and carboxyl group was abundant, so MB adsorption capacity was found to be higher than ACC.

This paper proposes an underwater localization algorithm using probabilistic object recognition. It is organized as follows; 1) recognizing artificial objects using imaging sonar, and 2) localizing the recognized objects and the vehicle using EKF(Extended Kalman Filter) based SLAM. For this purpose, we develop artificial landmarks to be recognized even under the unstable sonar images induced by noise. Moreover, a probabilistic recognition framework is proposed. In this way, the distance and bearing of the recognized artificial landmarks are acquired to perform the localization of the underwater vehicle. Using the recognized objects, EKF-based SLAM is carried out and results in a path of the underwater vehicle and the location of landmarks. The proposed localization algorithm is verified by experiments in a basin.

Acoustic signal is crucial for the autonomous navigation of underwater vehicles. For this purpose, this paper presents a method of acoustic source localization. The proposed method is based on the probabilistic estimation of time delay of acoustic signals received by two hydrophones. Using Bayesian update process, the proposed method can provide reliable estimation of direction angle of the acoustic source. The acquired direction information is used to estimate the location of the acoustic source. By accumulating direction information from various vehicle locations, the acoustic source localization is achieved using extended Kalman filter. The proposed method can provide a reliable estimation of the direction and location of the acoustic source, even under for a noisy acoustic signal. Experimental results demonstrate the performance of the proposed acoustic source localization method in a real sea environment.

2012년부터 상수원 보호구역이나 4대강의 본류로 유입되는 지천의 인근에 있는 하수처리장의 방류수에 대한 총인의 기준을 2 mg/L에서 0.2 ~ 0.5 mg/L로 강화시켰다. 이와 같은 수질 기준의 강화로 기존 하수처리장에서는 총인 처리시설을 추가로 설치하여 운영 중에 있다. 인에 대해 높은 친화성을 지닌 알루미늄을 주성분으로 황산반토나 PAC(poly aluminum chloride)와 같은 응집제를 이용하여 인을 처리하고 있다. 그러나 총인처리시설 유입수의 총인농도 변화에 대응하여 적정량의 응집제를 투입하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 과잉의 응집제가 투입되는 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 총인 처리 과정에서 발생되는 슬러지(이하에서는 총인 농축 슬러지)를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의제거 가능성을 검토하였다. 소화조 상등수 중의 성상은 총인: 16 mg/L, CODMn: 188 mg/L, Al: 1.1 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 성상은 상등액의 경우, 총인: 0.22 mg/L, CODMn: 18 mg/L, Al: 0.05 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 알루미늄 함량은 약 160 g/kg (건조중량)이었다. 이와 같이 총인 농축 슬러지중의 알루미늄은 인과 결합된 안정된 형태이며, 용존상의 알루미늄 이온의 농도는 높지 않은 것으로 나타났다. 그러나 소화조 상등수에 총인 농축 슬러지를 1 ~ 25% (V/V)의 범위에서 주입시킨 경우, 소화조 상등수 중의 총인은 주입량에 비례하여 제거되는 특성을 보였다. 이는 총인 처리 과정에서 과잉으로 투입된 알루미늄의 일부가 황산염이나 염소 이온등과 결합한 상태로 존재하다가, 이들 이온에 비해 알루미늄과 높은 친화력을 지니는 인과 결합함으로서 나타난 현상인 것으로 추측되었다. 이와 같은 결과로부터 총인 농축 슬러지를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의 제거가 가능한 것으로 확인할 수 있었다.

By using non-destructive inspection equipment, ultrasonic and schmidt hammer, this research performed non-destructive inspection of underwater concrete for more efficient management in underwater concrete structures. And based on instrumented rebound hardness and ultrasonic pulse velocity, we developed the underwater concrete structures-strength estimation models using artificial neural network.

PVA-D2EHPA/TOPO beads containing two extractants, di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid (D2EHPA) and trioctylphoshine oxide (TOPO) were prepared for the removal of copper ions from aqueous solution. The prepared PVA-D2EHPA/TOPO beads were characterized by SEM and FT-IR. The removal characteristics of copper ions by PVA-D2EHPA/TOPO beads was investigated using batch and continuous systems. In batch experiments, the maximum removal capacity calculated from Langmuir isotherm model was 18.6 mg/g and the optimal pH was in the range of 4.5 ∼6. The continuous experiments showed that the removal capacity of copper ions increased with increasing inlet copper ion concentrations and bed heights, but decreased with increasing inlet flow rates.

수중통신에서는 다중경로로 인해 심벌간의 상호간섭이 발생하여 시스템의 성능을 저하시킨다. 최근 수중 통신시스템에서는 이러한 열악한 채널환경을 극복하고 전송률을 향상시키기 위하여 등화기 및 채널 부호화와 시공간 부호화 방식의 효율적인 연접 구조가 수중통신에서 MIMO시스템으로 응용되어 연구되고 있다. 수중 MIMO 환경에서 시공간 부호화 방식 중에서는 시공간 블록 부호화 방식과 시공간 격자 부호 화 방식이 있으며, 시공간 격자 부호화 방식이 등화기 및 채널 부호화 방식에 최적이다. 따라서 본 논문에서는 다중경로 채널 환경에서 효율적 인 전송을 위해 터보 Pi 부호화기를 외부부호로 사용하고, MIMO시스템에서 전송 다이버시티와 부호화이득을 동시에 가지는 시공간 격자부호 를 내부부호로 구성한다. 그리고 심볼간 상호 간섭 제거를 위해 Zero Forcing 등화기법을 사용하여 수중채널에서의 시뮬레이션을 통해 성능을 확인하였다.

Seven tetracycline classes of antibiotics were treated using ultraviolet (UV) and UV/H2O2 oxidation. Two different UV lamps were used for the UV and UV/H2O2 oxidation. The performance of the UV oxidation was different depending on the lamp type. The medium pressure lamp showed better performance than the low pressure lamp. Combining the low pressure lamp with hydrogen peroxide (H2O2) improved the removal performance substantially. The by-products formation of tetracycline by UV and UV/H2O2 were investigated. The protonated form ([1 + H]+) of tetracycline was m/z 445, reacted to yield almost exclusively two oxidation by-products by UV and UV/H2O2 oxidation. Their protonated forms of by-products were m/z 461 and m/z 477. The structures of tetracycline’s by-products in UV and UV/H2O2 system were similar.

본 논문은 기존 수중 콘크리트 구조물의 강도관리 및 진단기술의 중요성은 날로 증가함에 따라 개발되고 있는 ROV (Remote Control Vehicle)에 탑재될 수 있는 비파괴 검사 장비를 개발하여 콘크리트 내부의 강도측정을 하고자하였다. 수중화된 슈미트해머와 초음파센서를 통하여 수중에 있는 콘크리트 공시체의 반발경도 및 초음파속도를 계측하여 실제 압축강도 값과 비교하였으며 이를 통하여 수중에서의 강도추정식을 도출하였다. 도출된 3가지 식 중에서 반발경도와 초음파속도를 복합적으로 사용하는 복합식이 가장 정확도가 높았으며 이에 따라 실제 수중에서의 콘크리트의 강도를 추정하고자 할 때 활용 가능성도 높아질 것으로 예상된다.

A highly sensitive analytical method based on stir bar sorptive extraction (SBSE) technique and gas chromatography/tandem mass spectrometry (GC/MS-MS) has been developed, allowing the simultaneous multi-analyte determination of seven UV filters in water samples. The stir bar coated with polydimethylsiloxane (PDMS) was added to 40 mL of water sample at pH 3 and stirred at 1,100 rpm for 120 min. Other SBSE parameters (salt effect and presence of organic solvent) were optimised. The method shows good linearity (coefficients > 0.990) and reproducibility (RSD < 12.9%). The extraction efficiencies were above 84% for all the compounds. The limits of detections (LOD) and limits of quantification (LOQ) were 2.1∼8.6 ng/L and 6.8∼27.5 ng/L, respectively. The developed method offers the ability to detect 8 UV filters at ultra-low concentration levels with only 40 mL of sample volume. Matrix effects in tap water, river water, wastewater treatment plant (WWTP) final effluent water and seawater were investigated and it was shown that the method is suitable for the analysis of trace level of 7 UV filters except of benzophenone (BP). The method developed in the present study has the advantage of being rapid, simple, high-sensitive and both user and environmentally friendly.

In order to remove fluoride ions from aqueous solution, PVC-Al(OH)3 beads were prepared by immobilizing Al(OH)3 with polyvinyl chloride (PVC). The prepared PVC-Al(OH)3 bead was characterized by using SEM, EDS and Zeta potential. Dependences of pH, contact time and initial fluoride concentration on the adsorption of fluoride ions were studied. The optimal pH was in the range of 4～10. The adsorption was rapid during the initial 12 hr, and equilibrium was attained within 72 hr. The adsorption rate of fluoride ions by PVC-Al(OH)3 beads obeyed the pseudo-second-order kinetic model. The maximum adsorption capacity obtained from Langmuir isotherm model was found to be 62.68 mg/g.

This paper describes the design concept of a bio-inspired legged underwater and estimating its performance by implementing simulations. Especially the leg structure of an underwater organism, diving beetles, is fully adopted to our designing to employ its efficiency for swimming. To make it possible for the robot to both walk and swim, the transformable kinematic model according to applications of the leg is proposed. To aid in the robot development and estimate swimming performance of the robot in advance, an underwater simulator has been constructed and an approximated model based on the developing robot was set up in the simulation. Furthermore, previous work that we have done, the swimming locomotion produced by a swimming patten generator based on the control parameters, is briefly mentioned in the paper and adopted to the simulation for extensive studies such as path planning and control techniques. Through the results, we established the strategy of leg joints which make the robot swim in the three dimensional space to reach effective controls.

This paper verifies the performance of Extended Kalman Filter(EKF) and MCL(Monte Carlo Localization) approach to localization of an underwater vehicle through experiments. Especially, the experiments use acoustic range sensor whose measurement accuracy and uncertainty is not yet proved. Along with localization, the experiment also discloses the uncertainty features of the range measurement such as bias and variance. The proposed localization method rejects outlier range data and the experiment shows that outlier rejection improves localization performance. It is as expected that the proposed method doesn’t yield as precise location as those methods which use high priced DVL(Doppler Velocity Log), IMU(Inertial Measurement Unit), and high accuracy range sensors. However, it is noticeable that the proposed method can achieve the accuracy which is affordable for correction of accumulated dead reckoning error, even though it uses only range data of low reliability and accuracy.

수중구조물은 해수면 아래에 건설되어 경관을 유지하며 파랑 에너지 감쇠를 통해 정온역을 형성할 수 있다. 특히 공명 현상에 의한 Bragg 반사를 이용한 다열 수중구조물은 재료량을 대폭 절감할 수 있다는 경제적 장점이 있어 오늘날 파랑으로부터 해안 도시를 보호하기 위하여 많이 사용된다. 그러나 오랜 시간동안의 수중구조물 사이 퇴적 작용은 수중구조물의 성능에 영향을 주어 초기 설계값과 다른 특성을 나타내어 해안 도시 안전에 위협을 가할 수 있다. 본 연구에서는 다열 수중구조물 사이 퇴적에 의한 파랑의 반사율을 고유함수전개법을 이용하여 해석하였다. 정확한 반사율 계산에 필요한 구간의 수를 검토했으며, 소멸파 성분의 개수를 16개로 제안하였다. 수중구조물의 개수가 증가할수록 최대반사율이 증가하며 완전투과를 나타내는 상대수심의 수가 증가하였다. 퇴적 높이가 증가할수록 공명 현상 효과와 최대반사율이 감소하며, 최대반사율을 나타내는 상대수심의 위치 또한 변함을 확인하였다. 또한 퇴적 높이에 따른 반사율 양상이 상대수심마다 상이하였다. 그러므로 다열 수중구조물 설계 시 퇴적에 의한 성능 변화를 고려하거나, 준설작업을 통한 수중구조물 유지보수가 필요하다.

잠제(수중구조물)는 천단부분이 수면 위로 드러나지 않아 자연경관을 해치지 않으며 해수소통이 원활하게 이루어지는 장점을 가지고 있어 1990년대부터 유럽과 일본을 중심으로 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 우리나라는 이에 대한 자료가 부족하여 일본의“인공리프 리프 가이드 북”을 활용하여 설계하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 사석마운드와 콘크리트 블록으로 피복된 불투과성 잠제에 대해 기하학적 형상별 전달특성을 수리실험을 통해 검토하였다. 실험조건은 d0=0.3m, 0.4m, 0.5m; Rc=0.1m, 0.2m; W=0.25m, 0.5m, 1.0m, 2.0m, 3.0m; T1/3=1.0sec~3.0sec (ΔT1/3=0.2sec); H1/3=0.06m~0.22m (ΔH1/3=0.02m)이며, 파고전달율은 Kt=f(Rc/H1/3, B/L1/3, H1/3/L1/3, Rc/d0)의 함수로 제시된다. 실험결과에 의하면 상대 상단수심에 따라 파고전달율의 차이를 확인할 수 있었으며, 동일한 상대여유고 및 파형경사 조건의 경우에도 상대상단수심이 큰 경우에 파고전달율이 크게 산정되었다.

The adsorption ability of wood-based activated carbon to adsorb methylene blue (MB) and crystal violet (CV) from aqueous solution has been investigated. Adsorption studies were carried out on the batch experiment at different initial MB and CV concentrations (MB=150 mg/L～400 mg/L, CV=50 mg/L～350 mg/L), contact time, and temperature. The results showed that the MB and CV adsorption process followed the pseudo-second-order kinetic and intraparticle diffusion was the rate-limiting step. Adsorption equilibrium data of the adsorption process fitted very well to both Langmuir and Freundlich model. The maximum adsorption capacity (qm) by Langmuir constant was 416.7 mg/g for MB and 462.4 mg/g for CV. The thermodynamic parameters such as ΔH°, ΔS° and ΔG° were evaluated. The MB and CV adsorption process was found to be endothermic for the two dyes.

수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사가 생겨 다중경로 현상이 발생한다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원활한 수신을 방해하게 된다. 본 논문에서는 수신신호의 성능을 향상시키고자 수중통신에 적합한 반복부호를 설정하였다. 적용 가능한 반복부호로는 터보 부호와 LDPC 부호, BCJR 기반의 컨볼루션 부호가 있으며, 동일한 부호화율 및 비슷한 부호어 길이에서 터보 등 화기 기반의 성능을 분석하였다. 반복횟수를 5회로 고정하였고, 수중 채널 데이터는 실제 동해 바다에서 송수신 거리가 5Km로 실험을 하였다. 그리고 데이터 속도를 1Kbps에서 측정된 실제 데이터를 이용하였다. 성능 분석 결과, BCJR 기반의 컨볼루션 부호가 가장 적합함을 알 수 있었다.

Flood and scour are one of the major causes of bridge collapse. However, maintenance and inspection techniques still need improvements especially for underwater structures like bridge piers. Conventionally, manual inspection by divers has been carried out for underwater structures of bridges. This has difficulties in gathering accurate and reliable field data under severe environmental conditions. For this reason, underwater inspection is carried out using Side Scan Sonar(SSS) recently. The underwater structure image can be obtained by observing the reflected beam signal from underwater riverbed and surface. Signal and image processing techniques are employed in order to produce a clearer 2D image. Conventional inspection using one Side Scan Sonar is carried out to obtain river bed and underwater structure image. In order to reduce the inspection time, two Side Scan Sonar are used to obtain river bed and underwater structure image simultaneously. Two Side Scan Sonar were used to confirm the usability of the interference effects, which can occur by using the same frequency as the image at the time of collection, through indoor experiment for verification.

The efficiency of coal-based activated carbon in removing methylene blue (MB) and phenol from aqueous solution was investigated in batch experiments. The batch adsorption kinetics were described by applying pseudo-first-order, pseudo-second-order, and first order reversible reaction. The results showed that the adsorption of MB and phenol occurs complexed process including external mass transfer and intraparticle diffusion. The maximum adsorption capacity obtained from Langmuir isotherm was 461.0 mg/g for MB and 194.6 mg/g for phenol, respectively. The values of activation parameters such as free energy (△G˚), enthalpy (△H˚), and entropy (△S˚) were also determined as -19.0∼-14.9 kJ/mol, 25.4 kJ/mol, and 135.2 J/mol K for MB and 51.8∼54.1 kJ/mol, -29.0 kJ/mol, and -76.4 kJ/mol K for phenol, respectively. The MB adsorption was found to be endothermic and spontaneous process. However, the CV adsorption was found to be exothermic and non-spontaneous process.