To increase electrolysis performance, the applicability of seawater to the iron-fed electro-Fenton process was considered. Three kinds of graphite electrodes (activated carbon fiber-ACF, carbon felt, graphite) and dimensionally stable anode (DSA) electrode were used to select a cathode having excellent hydrogen peroxide generation and organic decomposition ability. The concentration of hydrogen peroxide produced by ACF was 11.2 mg/L and those of DSA, graphite, and carbon felt cathodes were 12.9 ~ 13.9 mg/L. In consideration of durability, the DSA electrode was selected as the cathode. The optimum current density was found to be 0.11 A/cm2, the optimal Fe2+ dose was 10 mg/L, and the optimal ratio of Fe2+ dose and hydrogen peroxide was determined to be 1:1. The optimum air supply for hydrogen peroxide production and Rhodamine B (RhB) degradation was determined to be 1 L/min. The electro-Fenton process of adding iron salt to the electrolysis reaction may be shown to be more advantageous for RhB degradation than when using iron electrode to produce hydrogen peroxide and iron ion, or electro-Fenton reaction with DSA electrode after generating iron ions using an iron electrode.

철강 생산으로 인하여 부산되는 철강슬래그 역시 계속적으로 증가하여 2018년에 2,423 만톤에 이르고 있으나 고로슬래그를 제외한 철강부산물은 단순매립 등으로 재활용되고 있어 산업부산물의 유효활용을 통한 자원순환형 사회 구축 및 천연자원 고갈방지를 위해서는 다양한 활용기술 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 한편, 근래 무분별한 해양개발 및 환경오염 등으로 광대한 해양생물의 서식기반이 소실되어 수산자원의 감소현상이 심화되고 있어 이에 대한 대책이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 다량 부산되는 복합슬래그를 천연골재 대체재료로 재활용하는 방안 제시와 해수정화가 가능한 친환경 다공질콘크리트의 배합요인별 공학적 특성 및 적용성 검토연구를 수행하였다. 배합요인별 공극률 시험결과 모든 조건에서 오차범위 2.5%이내의 결과를 나타내었다. 압축강도시험결과 최적 혼입률은 복합슬래그골재 30%, 혼입시 가장 우수한 친환경 다공질콘크리트 제조가 가능하였다. 입상인공Zeolite를 혼입함으로서 침지일수 14일에 총질소 및 총인 농도가 36.8∼54.6%까지 감소하여 입상인공제올라이트의 효과를 확인하였다.

This study was conducted to investigate the effect of salt concentration and turbidity on the inactivation of Artemia sp. by electrolysis, UV photolysis, electrolysis+UV process to treat ballast water in the presence of brackish water or muddy water caused by rainfall. The inactivation at different salt concentrations (30 g/L and 3 g/L) and turbidity levels (0, 156, 779 NTU) was compared. A decrease in salt concentration reduced RNO (OH radical generation index) degradation and TRO (Total Residual Oxidant) production, indicating that a longer electrolysis time is required to achieve a 100% inactivation rate in electrolysis process. In the UV process, the higher turbidity results in lower UV transmittance and lower inactivation efficiency of Artemia sp. Higher the turbidity resulted in lower ultraviolet transmittance in the UV process and lower inactivation efficiency of Artemia sp. A UV　exposure time of over 30 seconds was required for 100% inactivation. Factors affecting inactivation efficiency of Artemia sp. in low salt concentration are in the order: electrolysis+UV > electrolysis > UV process. In the case of electrolysis+UV process, TRO is lower than the electrolysis process, but RNO is more decomposed, indicating that the OH radical has a greater effect on the inactivation effect. In low salt concentrations and high turbidity conditions, factors affecting Artemia sp. inactivation were in the order electrolysis > electrolysis+UV > UV process. When the salt concentration is low and the turbidity is high, the electrolysis process is affected by the salt concentration and the UV process is affected by turbidity. Therefore, the synergy due to the combination of the electrolysis process and the UV process was small, and the inactivation was lower than that of the single electrolysis process only affected by the salt concentration.

본 연구는 시멘트 모르타르속에 매입된 철근주위가 건조될 때 불안정한 전류분포의 영향을 측정하고, 교류 임피던스 특성변화에 대한 영향을 고찰하는 것을 목적으로 한다. 건조과정중 철근의 전기화학적 반응을 측정하기 위해, 두 개의 철근이 매입된 3개의 시멘트 모르타르가 실험을 위해 준비되었다. 주요 변수는 20mm 모르타르 두께를 동일하게 가지도록 하여, 두 철근사이의 간격이 10, 20과 30mm가 되도록 하였다. 해양환경에서 콘크리트 구조물속의 철근 부식속도를 가정하기 위해서, 3개의 모르타르 시험체는 15 사이클의 침지-건조환경(해수에서 24시간 침지와 48시간 실온 건조)에 노출되었다. 부식전위의 변화는 건조중에 용존산소의 확산속도 증가로 인해 귀한 방향으로 이동하는 것이 관찰되었다. 침지-건조환경에서 교류 임피던스는 100kHz에서 1mHz까지 측정되었다. 철근과 모르타르사이의 계면상태를 설명하기 위해 이론적 모델이 제안되었으며, 그것은 용액저항, 전하이동저항과 CPE로 구성된 등가회로를 사용하였다. 철근의 부식이 진행됨에 따라, 저주파수 영역에서 확산 임피던스가 나타났다. 침지-건조 환경중 건조과정에서 이송차가 45o에 가까워지는 현상으로써 전류분포가 불균일해지 는 경향을 보였다.

본 연구에서는 SEAWAT을 이용하여 여수지역의 해수침투 피해 면적을 파악하고, 기후변화 시나리오 적용에 따른 미래의 해수침투 피해 예상 면적을 산출하였으며 해수침투 피해 저감 대책의 피해면적 저감 능력을 분석하였다. 2015년 기준 여수지역의 해수침투 피해 면적은 14.90 km2로 나타났고, 기후변화 시나리오를 적용하였을 때 2099년 여수지역의 예상 해수침투 피해 면적은 RCP 4.5의 경우 19.19 km2이며, RCP 8.5의 경우 20.43 km2로 나타났다. 이에 대한 저감대책으로 인공함양을 고려하였을 때, 총 300 m3/d, 100 m3/d, 50 m3/d의 함양 시나리오를 설정하였을때 RCP 4.5의 경우 해수침투 면적은 평균 7.03%, RCP 8.5의 경우 8.32% 감소하였다. 물리적 차수벽 대책의 경우는 차수벽의 두께를 0.8 m, 1.3 m, 1.8 m 로 설정하였을 때 RCP 4.5의 경우 해수침투 면적은 평균 9.80%, RCP 8.5의 경우 10.30% 감소하였다. 본 연구는 연안지역의 해수에 의한 지하수 오염과 그에 수반한 2차적인 피해를 막기 위한 대비책을 결정하기 위한 정량적인 근거로서 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

In this research work, the effect of seawater in the synthesis of fly ash based geopolymer was investigated. Fly ash as a binder was mixed with alkaline activator. The activator used was a mixture of NaOH solution and liquid sodium silicate. The NaOH solution was prepared by dissolving NaOH pellets in seawater to 10mol/L. In this study, compressive strength testing, X-ray diffraction, mercury intrusion porosimetry, scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy, and analyses for acid- and water-soluble chloride contents were carried out on hardened geopolymer paste samples.

The purpose of this article is analyzing the impacts of seawater surface temperature rise on sea mustard yields of Goheung and Wando coast in Korea, with employing a panel data regression model. Our results show that there has been a negative impacts on sea mustard yields as seawater surface temperature continuously has been rising. Especially if the upward trend in seawater surface temperature since 2005 will be maintained in future, sea mustard yield is expected to decrease by 2.6% per year.

인류의 한정된 석유자원의 개발은 유가의 상승과 함께 필연적으로 심해지역의 유전을 탐사하고 개발하고 있다. 이러한 심해지역에 는 심층수의 온도가 약 4℃이고 표층수의 온도는 약 30℃로 이때의 온도 차이를 이용하여 발전설비를 가동하는 Ocean Thermal Energy Conversion(OTEC) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존의 심해지역에 설치되는 FPSO(Floating Production Storage Offloading; 부유식 생산설비)에서 수심 100m의 해수를 냉각수로 이용하는 조건을 400m까지 변경하는 조건으로 하고, FPSO에서 냉 각수로 사용되고 배출되는 해수를 이용하여 Discharged Thermal Energy Conversion(DTEC) 발전장치를 적용하는 방안을 설계하고 해석하 였다. 기존의 설계 수심보다 깊은 수심에서 냉각수를 취수하여 DTEC 시스템을 적용하면 수심에 따라 보다 많은 전력을 생산할 수 있는 시스 템의 설계가 가능한 것을 확인하였다. FPSO와 OTEC 발전설비의 유사성을 고려하였을 때, 심해지역의 FPSO에 DTEC 시스템을 적용하여 기술을 축적하고 유전의 수명이 다한 뒤에 OTEC 발전설비로 개조한다면 자원개발과 지속가능한 발전이라는 두 가지 중요한 과제를 이룰 수 있을 것이다.

기후변화에 따른 해수면 상승으로 인하여 해안지역의 지하수계에 해수침투가 가중된다. 지하수의 염분농도가 증가하면 지하수면 상부의 불포화 토양에서도 염분 농도가 증가할 수 있으며, 이는 농경지에서 작물피해를 일으킬 수 있다. 해수면이 상승함에 따라 내륙의 지하수위도 함께 상승한다. 이는 불포화 토양층의 두께를 감소시켜 해안 저지대의 경작에 피해를 끼칠 수 있다. 본 연구에서 지하수 해수침투는 3차원 모델, 토양 염류화 평가는 연직 1차원 모델을 합성 적용하여 해안 농경지에 대한 해수면 상승 피해를 평가하는 방법을 개발하였다. 3차원 해수침투 모델에서 지하수면의 수위 와 농도분포를 계산하고 최상부 절점 중에서 염분 농도가 기준 값 이상인 절점에서 지하수면과 지표면 사이의 토양층에서 연직 1차원 모델링으로 토양층의 염분 농도와 불포화대 두께를 계산하였다. 농경지의 토양 염류화는 작물의 뿌리 심도에서 보통 작물의 생육한계 염분농도를 기준으로 판 단하였다. 개발된 모델링 방법을 가상의 간척농경지에 적용하였다. 해수면 상승자료로 IPCC의 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 사용하였다. 평가 결과 는 2050년과 2100년에 대하여 제시하였다. 연구결과 대상지역에서 기후변화 시나리오 RCP 8.5에서 2100년에는 지하수 염류화 피해 면적은 간 척지 육지면적 대비 7.8%, 염류화 토양 면적은 6.0%, 불포화층의 두께가 뿌리심도보다 적은 지역의 면적은 1.6% 증가하는 것으로 분석되었다.

제주용암해수는 미네랄과 영양염류가 풍부한 물로 제주만이 보유한 지하수자원이다. 본 연구의 목적은 제주용암해수의 피부 보습효과를 확인하기 위한 것이다. 피부의 건조함을 막고 수분을 유지하기 위해서는 표피 층의 장벽기능이 정상적으로 기능하고, 표피층 내 수분의 유지와 이동이 원활히 이루어져야 한다. 제주용암해수 를 각질형성세포에 처리한 결과 표피층의 분화과정과 natural moisturizing factor (NMF) 생성과정에 관여하 는 유전자인 필라그린과 caspase-14 유전자의 발현양이 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 막관통 단백질 로 수분의 이동을 조절하는 aquaporin 3 (AQP3) 유전자 발현양과 단백질 발현양도 제주용암해수 처리에 의해 증가하였다. 인공피부를 이용한 실험에서 제주용암해수를 배지에 처리하고 배양한 결과 hyaluronic acid (HA) 의 수용체인 CD44의 발현양이 증가하였다. 본 연구를 통해 제주용암해수는 피부 보습과 관련된 인자들의 발현 양을 증가시켜 피부의 보습기능에 도움을 주는 것으로 사료되었다.

본 연구의 목적은 OPC, GGBFS 그리고 FA를 사용한 삼성분계 시멘트(TBC) 페이스트의 자기치유 특성에 관한 것이다. 초음파속도 (UPV)측정으로 통해 삼성분계 시멘트의 자기치유 능력에 대한 OPC-GGBFS-FA의 영향을 분석하였다. TBC 페이스트는 0.5의 일정한 물-결합 재 비에 GGBFS-FA를 20%, 40% 그리고 60% 치환한 배합이다. 본 연구는 재령 28일(하중 재하 후)이후의 거동에 초점을 맞추었다. 재령 28일 에 휨시험을 통해 사각형의 보 시험체에 미리 균열을 발생시켰다. 시험체들은(균열을 발생시키지 않은 것과 균열을 발생시킨) 60일까지 담수 와 해수에 침지하였다. 시험결과에 따르면 TBC 페이스트의 자기치유 능력은 GGBFS의 혼합률이 증가함에 따라 증가하였다. 이는 GGBFS와 FA는 재령 28일 이후에도 계속해서 수화가 진행되는데, GGBFS와 FA의 수화반응 물질들이 미세구조의 변화와 균열을 폐합한다. 이러한 결과 들로부터, 균열을 발생시킨 모든 시험체에서 자기치유가 일어났고 이는 침지 30일에서 가장 많이 발생하였다. 더구나 담수와 해수에 침지한 시 험체의 치유의 대부분이 침지 30일 동안 일어났다. 해수에 침지한 시험체의 균열 치유는 담수보다 빨랐다. 해수와 담수에 침지한 시험체의 치 유효과의 차이는 해수에 포함된 이온들 때문이다. 더구나 재령효과를 고려한 자기치유효과는 침지 30일까지가 가장 강력하고 그다음엔 차츰 약해졌다.

2015년 체결된 파리협정을 포함하여 이산화탄소 저감을 위한 움직임이 더욱 활발해 지고 있는 실정이다. 6대 온실가스 중 하나인 이산화탄소는 지구온난화에 가장 큰 영향을 미치고 있는 것으로 알려져 있으며, 현재 대한 민국은 2030년 BAU 대비 37% 저감을 목표치로 설정하였기 때문에 효율적인 이산화탄소 기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 담수화산업으로부터 나온 폐해수의 재활용 가능성을 알아보기 위하여 산업적으로 생성된 해수 샘플을 이용한 무기탄산화를 진행하였다. 해수는 일반적으로 Ca2+, Mg2+, Na+ 등을 포함해 다양한 금속이온을 가지고 있다고 알려져 있으며 사실상 무한한 자원으로 간주되기 때문에 이를 이용할 수 있다면 일석이조의 효과를 얻을 수 있을 것으로 보이기 때문에 연구를 진행하였다. 생선된 탄산칼슘의 순도를 높이기 위해 탄산화를 진행하기 이전에 NaOH를 첨가하여 Mg 이온을 Mg(OH)2의 형태로 분리하였다. 남아있는 상등액은 탄산염 형태로 침전될 수 있는 이온 중 Ca 만을 가지고 있기 때문에 CO2가 포화된 MEA를 통하여 CO32- 이온을 공급하여 고순도 CaCO3를 얻고자 하였다. 실제로 전환되는 CO2의 양을 산정하기 위하여 MEA의 CO2 로딩 분석을 진행하였으며 x-ray diffraction (XRD)와 thermogravimetric analysis (TGA) 분석을 통해 생성물의 구성 성분 및 순도를 알아보았다.

Many researchers around the worlds are getting their attention on developing carbon dioxide reduction technologies. In this research, the method to utilize captured carbon dioxide was suggested using industrial wastewater which was produced from refined salt production process. High concentrations of metal carbonates such as calcium, magnesium and so on were contained in them and it could lead to carbon fixation which can lead to utilization of precipitated salts for various purposes. In this research, 30 wt% of monoethanolamine, diethanolamine and methyl-diethanolamine solutions were used as absorbents and precipitated salts were produced as final product. Using X-ray diffraction and Scanning Electron Microscope, crystal structures of the products were verified.

본 연구는 AgX (Ag-함침 X zeolite)에 의해 고방사성해수폐액 (HSW)의 발생초기에 함유되어 있는 고방사성 요오드(131I)의 흡착, 제거를 목표로 수행하였다. AgX에 의한 I의 흡착 (AgX-I 흡착)은 AgX 내 Ag-함침농도가 증가할수록 증가하며, 함침농 도 30wt% 정도가 적당하였다. AgX (Ag-함침 약 30~35wt%)로부터 Ag의 침출농도는 해수폐액에 함유되어 있는 chloride 이 온에 의한 AgCl 침전 등으로 증류수보다 덜 침출 (<1 mg/L) 되었다. AgX-I 흡착은 초기 I 농도 0.01~10 mg/L의 경우 m/V (흡착제량/용액부피의 비)=2.5 g/L에서 99% 이상 흡착제거 되어 I의 효율적 제거가 가능함을 알 수 있다. AgX-I 흡착제거 는 해수폐액 보다는 증류수에서 수행하는 것이 효과적이고, 온도의 영향은 미미한 것 같으며, 흡착평형등온선은 Languir 보 다는 Freundlich 등온선으로 표현하는 것이 양호하였다. 한편 AgX-I 흡착속도는 유사 2차 속도식을 만족하고 있으며, 속도 상수 (k2)는 Ci 증가에 따라 감소하고 있지만, m/V 비 및 온도 증가에 따라서는 증가하고 있다. 이때 흡착 활성화에너지는 약 6.3 kJ/mol 로 AgX-I 흡착은 약한 결합형태의 물리적흡착이 지배적일 것으로 보인다. 그리고 열역학적 매개변수를 평가 (음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 양수 값의 엔탈피)에 의해 AgX-I 흡착이 자발반응(정반응)의 흡열반응이며, 고온에서 반응 이 양호함을 나타내었다.

본 연구에서는 해수 침지 온도에 따른 비소성 시멘트 경화체의 물리적 및 역학적 특성에 대해 비교 분석하였다. 비소성 시멘트는 플 라이애시와 고로슬래그미분말을 6:4, 7:3 및 8:2의 중량비로 혼합하여 수산화나트륨과 액상규산나트륨으로 알칼리 활성화 하여 제작되었다. 알칼리 활성화를 위한 활성화제는 플라이애시와 고로슬래그미분말을 혼합한 중량의 5%로 하였으며, 화학첨가제로 탄산칼슘이 사용되었다. 본 연구에서는 알칼리 활성화된 시험체들을 3가지 다른 온도(5°C, 15°C 및 25°C)의 해수에 각각 침지 시킨 후, 침지 재령 3일 및 28일에 대해 경 화체의 압축 강도, 밀도 및 흡수율을 측정하였으며, 해수 침지 재령 28일에 대해서는 XRD 및 SEM 시험 분석을 실시하였다. 또한, 해수 침지 재 령 28일에 대하여 시험체들 내의 수용성 염화물(자유염화물) 및 산-가용성 염화물(총염화물) 함유량을 측정하여 분석하였다. 본 연구에서 해수 온도별로 침지시킨 플라이애시-고로슬래그미분말 혼합 알칼리 활성화 경화체는 플라이애시 혼합률이 증가함에 따라 밀도 감소, 흡수율 증가 및 강도가 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 플라이애시 혼합률이 증가할수록 시험체 내의 수용성 염화물 및 산-가용성 염화물의 양이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제작된 플라이애시-고로슬래그미분말 혼합 알칼리 활성화 경화체는 노출된 해수 온도 영향으로 인한 강도 차이 는 없는 것으로 판단되며, 플라이애시와 고로슬래그미분말의 혼합중량비에 따라 강도 특성이 달라지는 것으로 나타났다.

The concepts of residence time and flushing time can be used to explain the exchange and transport of water or materials in a coastal sea. The application of these transport time scales are widespread in biological, hydrological, and geochemical studies. The water quality of the system crucially depends on the residence time and flushing time of a particle in the system. In this study, the residence and flushing time in Gamak Bay were calculated using the numerical model, EFDC, which includes a particle tracking module. The average residence time was 55 days in the inner bay, and the flushing time for Gamak Bay was about 44.8 days, according to the simulation. This means that it takes about 2 months for land and aquaculture generated particles to be transported out of Gamak Bay, which can lead to substances accumulating in the bay. These results show the relationships between the transport time scale and physical the properties of the embayment. The findings of this study will improves understanding of the water and material transport processes in Gamak Bay and will be important when assessing the potential impact of coastal development on water quality conditions.

This study provides experimental results of pH restoration of acidified desulfurization seawater by the addition of the alkalinity enhanced seawater and additives (limestone and fly ash). The conservative seawater desulfurization processes use chemical solutions such as caustic soda (NaOH) or calcium hydroxide(Ca(OH)2). The method proposed in this study was aimed at reducing usage of chemicals. A control test was conducted to simulate the existing process without addition of the alkalinity-enhanced seawater and additives (limestone and fly ash). The pH of desulfurized seawater was increased by pH 5.84 through the conservative restoration process (i.e., adding raw seawater and NaOH solution followed by aeration). The 20%, 50%, and 80% of added raw seawater was replaced by the alkalinity-enhanced seawater. From the experimental result, 0.28, 0.89, and 1.05 m3/hr of 48% NaOH solution could be saved when applying the proposed method of the alkalinity enhanced seawater addition. When desulfurized seawater with pH 3.5 was mixed with raw seawater at a ratio of 1:1, the pH of seawater was increased up to pH 6. Therefore, the seawater restoration goal was set as pH 3.5. Experiments were conducted to increase pH of desulfurized seawater to pH 3.5 using additives (fly ash and limestone). Based on these results, the addition of fly ash and limestone to seawater was proved effective for pH restoration of desulfurized seawater.