콘크리트 보의 내력 증강을 위해, 탄소 섬유시트와 유리 섬유시트 등의 보강재를 보의 하부에 접착시킴으로써, 기존 콘크리트 부재를 보강할 수 있다. 이러한 보강법에 대한 다양한 설계 방법 및 적용 기법들이 개발되고 있지만, 보강 후 접착 성능을 포함한 건전도 평가는 아직 실용화되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 콘크리트 보에 부착된 보강재의 박리 여부를 검사하기 위해 전자기파의 모델링 기법을 적용하였고, 이는 박리검사용 실험 장치를 개발하기 위한 토대를 마련하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 3GHz와 5GHz의 가우스 파와 사인 파를 입사파로 사용하여, 박리 두께가 각각 1mm와 3mm 인 콘크리트 시편에 전자파를 보내는 경우를 유한차분 시간영역법(FD-TD method)으로 모델링 하였다. 그 결과, 파형과 중심 주파수에 따라 정확도의 차이는 있었으나 박리의 유무와 위치를 찾아 낼 수 있었다.

The oxidation of methane was carried out in six different configurations of plasma reactors in order to study the radical reactions inside and outside of the plasma zone and to explore the method to control them. Various radicals and reactive molecules, such as CH, CH2, CH3, H, and O(from O2) were generated in the plasma. A variety of products were produced through many competing reaction pathways. Among them. partial oxidation products were usually not favored, because the intermediates leading to the partial oxidation products could be oxidized further to carbon dioxides easily. It is important to control the free radical reactions in the plasma reactor by controlling the experimental conditions so that the reactions leading to the desired products are the major pathways

MPECVD법을 이용하여 다이아몬드 박막을 p형 Si(100)기판 위에 증착하였다. 증착하기에 앞서, 핵생성 밀도를 향상시키기 위하여 40-60μm 크기의 다이아몬드 분말을 사용하여 6분간 초음파 전처리를 행하였다. 이런 전처리 과정 후, 다이아몬드 박막을 900˚C, 40Torr, 1000W microwave power에서 CH4와 h2사용하여 증착하였다. 이렇게 형성된 다이아몬드 박막의 순수도는 Raman spectroscopy로 측정하였으며 박막의 표면은 SEM으로 , 그리고 미세구조와 미세결함은 TEM으로 조사하였다. 반응기체 중 CH4의 농도가 증가함에 따라 다이아몬드의 정형적인 Raman peak와 더불어 다이아몬드가 아닌 제 2상의 peak가 증가하였다. SEM에 의한 박막의 표면은 CH4가 증가함에 따라 박막의 표면이 뚜렷한 결정형상에서 cauliflower 형태로 변화하였다. 다이아몬드 박막의 결함밀도는 CH4농도가 증가함에 따라 증가하였으며 결함 중 대부분은 111twin이였다. 그리고 MTP(Mulitply Twinned Particle)는 5개의 (111)면으로 형성된 결정으로, 5개의 (111)면은 각각에 대해서 Twin되어 있으며 five-fold symmetry를 나타내었다. 계면에서는 다이아몬드내의 결함들이 핵생성 site를 함유한 작은 지역에서부터 V형재로 퍼져 나갔다.

본 연구의 목적은 선상에서 열수광물 내 Au를 효과적으로 용출하기 위한 마이크로웨이브-차아염소 산 용출의 적용 가능성을 파악하는 것이다. 비교용출실험은 마이크로웨이브 질산용출의 유(T1)/무(T2)에 따른 Au 용출율의 영향을 확인하였다. 또한, 기계적 교반에 의한 전통적인 용출(T3)과 마이크로웨이브 용출에 따른 Au 용출율을 비교하였다. 마이크로웨이브 질산용출결과(고액비; 10%, 용출온도; 90oC, 용출시간; 20분), 금속의 용출율은 As>Pb>Cu>Fe>Zn 순으로 높게 나타났으며, 용출잔사 내 Au의 함량은 33.77 g/ton에서 60.02 g/ ton으로 증가하였다. 염화물 용매제를 이용한 비교용출실험 결과, Au의 용출율은 T1(61.10%)>T3(53.30%) >T2(17.30%)순으로 높게 나타났다. 따라서, 해수를 이용하여 제조 가능하고 용출과정에서 발생되는 염소 가스를 포집하여 재이용 가능한 염화물은 Au용출을 위한 최적의 용매제로 예상된다. 또한 마이크로웨이브를 적용함으로써 시간, 효율 및 에너지 측면에서 효과적일 것으로 판단되어진다.

마이크로웨이브 균일분산 시스템을 이용하여 자연생태계에 영향을 주지 않고 잡초종자발아를 제어함으로써 토양 및 수질 오염에 영향을 주지 않는 새로운 개념의 제초제 대안을 제시하고자 한다. 명아주(Chenopodium album var. centrorubrum), 쇠비름(Portulaca oleracea)과 한련초(Eclipta prostrata)의 식물에 대한 마이크로웨이브의 토양 함수량별, 깊이별 조사한 결과 균일 분사된 마이크로웨이브를 이용한 잡초 종자의 발아율 측정에서 마이크로웨이브는 토양 함수량에 따른 종자의 발아 조절에는 토양 함수량 20%, 30%에서 최고의 효율이 나타났으며, 토양의 깊이에는 별 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 마이크로웨이브 조사시간은 30초 이상 조사시 잡초 종자의 발아를 억제 할 수 있는 것으로 나타나 적절한 토양 함수량(20~30%) 및 이에 따르는 30초 이상 조사한 마이크로웨이브의 균일분산 시스템을 통해 제초제를 대신하여 잡초종자발아를 조절할 수 있을 것으로 생각된다.

본 연구목적은 비-가시성 금 정광(Au = 1,840.00 g/t)으로부터 금을 단체분리 시키기 위하여 마이크로웨이브-질산침출 실험을 수행하였다. 이를 위해 질산농도 효과, 마이크로웨이브 침출시간 효과 그리고 시료 첨가량 효과에 대하여 마이크로웨이브-질산침출 실험을 수행하였다. 본 연구의 실험조건에서는 금이 전혀 침출되지 않은 것으로 조사되었다. 불용성-잔류물의 무게는 질산 농도, 마이크로웨이브 침출시간 그리고 시료 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향으로 나타났다. 불용성-잔류물에 대하여 XRD 분석한 결과 석고와 anglesite가 나타나는데 이는 정광에 포함된 방해석과 방연석이 질산용액과 반응하여 생성된 것으로 사료된다. 불용성-잔류물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과 정광보다 금 함량이 최소 1.3배(Au = 2,464.70 g/t)에서 최대 28.8배(52,952.80 g/t)로 높게 나타났다. 그러나 납-시금법에서 회수된 금 함량은 gold nugget effect가 매우 심하게 나타났다. 향후, 마이크로웨이브-질산침출 실험에서 정광의 시료채취 방법을 개선하고, 더 작은 기공 크기의 여과지를 사용하여 침출용액을 여과하고 납-시금법에서 여과지를 태워서 시료로 투입하는 방법을 수행한다면 gold nugget effect를 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구 목적은 비-가시성 금 형태로 산출되는 황화광물 정광을 마이크로웨이브-질산용출하여 황화광물을 효과적으로 용해시키고자 하였고, 고체-잔류물을 납-시금법을 적용하여 금을 회수하고자 하였다. 따라서 질산농도, 용출시간 그리고 시료 첨가량 효과에 대하여 마이크로웨이브-용출실험을 각각 수행하였다. 고체-잔류물의 무게 감소율은 질산농도가 증가할수록 그리고 용출시간이 증가할수록 증가 하였지만 시료 첨가량이 증가하면 무게 감소율이 감소하였다. 마이크로웨이브-질산용출을 수행한 결과 질산농도 6 M에서, 마이크로웨이브 용출시간 18분에서 황철석이 완전히 사라진 것을 XRD 분석에서 확인하였다. 고체-잔류물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과, 질산농도가 증가할수록 그리고 용출시간이 증가할수록 함량이 증가된 금 입자들을 회수하였다. 반면에 시료 첨가량이 증가할수록 금 함량이 감소하는 입자들을 회수하였다.

본 연구는 금 정광에 함유된 비소(As) 및 비스무스(Bi)와 같은 페널티 원소(penalty elements)를 제거하기 위한 목적으로 마이크로웨이브-질산침출을 이용하였다. 또한, 금 정광 시료로부터 금 함량을 증가시키고자 하였다. 침출조건은 페널티 원소의 제거를 향상시키기 위해 질산농도, 침출시간 그리고 고액비를 변화하였다. 실험결과 고체-잔류물에서 시료무게 감소율, 비소와 비스무스의 제거율 그리고 금 함량은 질산농도와 침출시간이 증가할수록 그리고 고액비가 감소할수록 증가하였다. 최대 비소와 비스무스 제거율 및 금 함량이 얻어지는 침출조건은 질산용액의 농도 6 M, 침출시간 5분이었다. 이 때, 고체-잔류물 시료의 무게 감소는 87 %, 비소 제거율은 98.23 %, 비스무스는 거의 제거(100 %)되었고 금 함량은 81.36 g/t에서 487.32 g/t으로 증가하였다. 고체-잔류물을 XRD로 분석한 결과, 질산농도가 증가할수록 황철석 피크들은 사라지고 반면에, 원소 황의 피크들이 증가하였다.

Chemical batch tests were conducted to investigate the amount of nutrients that were released from the wasted activated sludge during microwave heating. For this study, three types of activated sludge were obtained from A2/O, MLE and oxidation ditch (OD) processes. Polyphosphate-accumulating organisms in the activated sludge have a unique trait: they releases phosphate from the cell when they are exposed to high temperatures. The sludge obtained from the A2/O process released the largest amount of phosphate, followed by those from the MLE and OD processes. The release of phosphate increased with increasing polyphosphate content in the sludge under strongly alkaline or acidic conditions. Furthermore, ammonia and heavy metals were released with phosphorous. The largest amount of ammonia was observed from the sludge obtained from the MLE process. The release of heavy metals strongly depends on the pH conditions. Therefore, the chemical analysis results strongly suggest that both phosphorus and ammonia react with Mg2+ or Ca2+ to form metal complexes such as magnesium ammonium phosphate or hydroxyapatite under alkaline conditions.

본 연구 목적은 페널티원소가 포함된 정광을 질산용액으로 마이크로웨이브 용출하여 Bi와 As를 효과적으로 용출하고자 하였다. 정광시료에 대한 페널티원소와 유용금속들의 용출특성을 마이크로웨이브 용출시간, 질산농도 및 정광 첨가량에 대하여 조사하였다. 그 결과 페널티원소인 Bi와 As의 용출률은 마이크로웨이브 용출시간이 증가할수록, 질산농도가 증가할수록 그리고 정광 첨가량이 감소할수록 증가하였다. 정광과 광석광물을 마이크로웨이브 가열하자, Bi가 90% 이상 제거되었고, 황비철석은 자류철석-적철석으로 상변환 되었다. 고체-잔류물에 대하여 XRD분석한 결과, 단체 황과 anglesite가 나타났다. 단체 황과 anglesite의 XRD peak는 1분에서보다 12분에서, 0.5 M보다 4 M에서 그리고 5 g보다 30 g에서 intensity가 더 증가하였고 예리해졌다. 이와 같은 결과는 용출효율이 증가할수록 더 많은 단체 황과 anglesite가 생성되기 때문인 것으로 사료된다. 정광을 마이크로웨이브 가열하면 Bi와 As가 대기 중으로 손실되지만, 질산용액으로 마이크로웨이브 용출하면 Bi와 같은 유용금속이 용출되어 회수될 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 새싹보리를 이용하여 제품 개발에 적용할 수 있도록, 생리활성물질의 최적 추출구간을 설정하는 데에 목적이 있다. 에탄올 농도(0-100%), 마이크로웨이브 전력 (60-300 W), 추출시간(4-20분)을 종속 변수로 설정한 후, 빠르고 추출 수율이 좋은 마이크로웨이브추출법을 이용하여 16구의 다른 추출 조건을 중심합성계획법에 따라 설정 하여 새싹보리를 추출하였다. 이 후, 추출물의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능 활성을 측정하였다. 모든 회귀식의 R2는 0.9 이상으로 5% 수준 이내에서 유의성이 인정되었다. 총 폴리페놀의 최적 추출 조건은 에탄올 농도 58.94%, 마이크로웨이브 전력 209.04 W, 추출시간은 18.17분으로 나타났으며, 총 플라보노이드 의 최적 추출 조건은 에탄올 농도 52.7%, 마이크로웨이브 전력 73.03 W, 추출시간은 5분으로 나타났다. DPPH 라디칼 소거능 활성의 경우, 에탄올 농도 75.84%, 마이크로웨이브 전력 210.79 W, 추출시간 은 6.5분으로 나타났다. 조건에 따른 TPC, TFC 그리고 DPPH 라디칼 소거능 활성의 예측값 은 각각 3.84 mg GAE/g, 3.00 mg RE/g 그리고 35.43%의 수치를 나타냈다. 최적 범위 내 임의의 점, 즉 에탄올 농도 40%, 마이크로웨이브 전력 120 W, 추출시간은 18분에서 실험값은 3.38 mg GAE/g, 2.64 mg RE/g, 그리고 37.94%를 나타냈으며 예측값과 실제 실험값은 유사한 값을 보였다.

산업의 발달과 생활수준이 높아짐에 따라 에너지의 사용량이 증가되고 있는데 이중 대부분은 화석연료에 의해 충족되고 있다. 하지만 화석연료의 한계성과 온실가스 발생 등의 환경문제로 인해 새로운 대체 에너지 연구개발에 대한 관심이 크다. 바이오매스는 탄소중립이 가능한 친환경적 재생에너지 이다. 특히, 하수처리장에서 발생량이 지속적으로 증가되고 처리의 어려움을 가지고 있는 하수 슬러지 폐기물은 청정에너지와 자원으로 전환이 가능한 바이오매스이다. 이러한 바이오매스 폐기물의 전환기술 중 현재 관심을 가지고 연구가 진행되고 있는 것은 하수 슬러지를 열분해 또는 가스화 해서 바이오 가스, 바이오 오일, 슬러지 촤(sludge char)의 에너지를 생산하는 방법이다. 최근에는 마이크로 웨이브 가열방식에 의한 바이오매스 열적처리 방식에 대한 연구가 진행되고 있다. 마이크로웨이브 방식은 기존의 외부 열풍가열 방식과 달리 마이크로파가 직접 바이오 셀 내부로 침투해 물질분자와 원자 등을 진동시켜 직접 열을 발생시키는 유전체 가열이 진행된다. 이로 인해 기존의 가열방식에 비해 가열효율(heating efficiency)과 가열 율(heating rate)이 높고 이로 인해 가열시간이 단축되는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 슬러지 폐기물을 바이오매스-CCS 기술(biomass-CCS technology)적용을 위한 새로운 형태의 마이크로웨이브 열적처리 기술을 개발하고자 한다. 이를 위해 마이크로웨이브 유전체가열 특성을 활용하여 탈수 슬러지를 건조-가스화 연속 일체형으로 진행하는 에너지 전환 특성을 파악하였다. 가스화 실험의 경우는 연소 전 포집 기술의 이산화탄소 분리공정에서 포집된 것을 활용하는 측면에서 이산화탄소 가스화에 대한 연구를 수행하였다. 이산화탄소 가스화 시 생성물은 가스, 촤, 타르인데 그 중 가스가 가장 많이 생성되고 잔류 탄화물인 슬러지 촤(sludge char) 그리고 중질 탄화수소인 타르의 순으로 생성되었다. 가연성 생성가스(producer gas)는 주로 수소와 일산화탄소가 생성되었고 일부 메탄과 탄화수소(THCs: C2H4,C2H6,C3H8)포함되었다.

열분해와 가스화 기술은 유기성 폐자원 또는 바이오매스로부터 에너지를 회수할 수 있는 유용한 기술로 생산된 생성가스는 연소기, 가스터빈, 엔진 등의 화석 대체연료, 연료전지 연료, 메탄올과 탄화수소의 생산, 수소 및 합성천연가스 생산 원료 등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 그러나 열분해 및 가스화 시 발생되는 가스에는 중질 탄화수소로 이루어진 타르를 포함하고 있다. 타르는 생성가스를 이용하는 후속공정에서 해결해야 할 다양한 문제를 일으키는 요인이다. 그 대표적인 예로 가스 터빈 및 내연기관에 사용하기 전에 압축 과정을 필요한데 이 과정 중 생성가스에 포함된 타르 성분은 응축되어 관로의 막힘이나 엔진 및 터빈 내부의 손상을 가져온다. 그러므로 타르의 제거는 열분해/가스화 공정에서 필요한 가스 처리기술이다. 타르의 촉매 크래킹과 개질에 의한 생성가스 전환과 같은 고온 청정가스 기술은 가스화 공정에서 타르문제를 해결하는 가장 좋은 방법으로 알려져 있다. 귀금속 촉매는 촉매 활성이 상당히 우수하나 가격이 비싸고 탄화물 참착(coke deposition)에 의한 탈활성화(deactivation)에 대하여 매우 민감한 특성을 가지고 있어 대체 방안으로 활성탄, 석탄 촤, 바이오매스 촤 등의 탄화물이 타르 크래킹이나 개질 촉매 또는 그 지지체 적용에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 상용 활성탄을 마이크로웨이브 탄소 수용체로 하여 벤젠 전환 특성을 파악하기 위하여 크래킹 분해와 이산화탄소-수증기 혼합 또는 각각에 대한 개질 전환에 대하여 실험을 진행하였다. 또한, 탄소 수용체의 촉매 담체 특성을 파악하기 위해 활성탄에 니켈과 철을 함침 코팅한 후 건조하여 만들어진 탄소 수용체 촉매에 대한 타르전환과 생성가스 특성을 파악하였다. 벤젠 전환은 크래킹만 하였을 경우 99%로 가장 크고 이산화탄소만 공급된 경우 98.5% 그 다음이고 이어서 이산화탄소-수증기가 동시에 공급된 경우 95-97% 그리고 수증기만 공급된 경우 94%의 순으로 작은 값을 가졌다. 촉매 탄소 수용체의 벤젠 전환은 이산화탄소 개질의 경우 니켈과 철 촉매 모드 미세하게 증가되었으며 H2/CO비는 감소되었으나 발열량은 증가되었다. 반면 수증기 개질의 경우 두 촉매 모두 벤젠 전환율이 다소 감소되었으나 H2/CO비와 발열량이 증가되었다.

Functional compounds including flavonoids, anthocyanins, polyphneols and antioxidants were extracted from blue honeysuckle (Lonicera caerulea L.) using highly efficient microwave-assisted extraction. And extraction process was modeled and optimized according to response surface methodology (RSM). The independent variables (Xn) were ethanol concentration (X1: 0, 25, 50, 75, 100%), irradiation time (X2: 1, 3, 5, 7, 9 min), and microwave power (X3: 60, 120, 180, 240, 300 W). Dependent variables (Yn) were total flavonoid contents (Y1), total anthocyanin contents (Y2), total polyphenol contents (Y3) and antioxidant activity (Y4). Four-dimensional response surface plots were generated based on the fitted second-order polynomial models to get optimal conditions. Estimated optimal conditions for 4 responses were ethanol concentration of 54-72%, irradiation time of 7.1-7.6 min, and microwave power of 243-251 W. Ridge analysis predicted the maximal responses of total flavonoid content, total anthocyanin content, total polyphenol content and antioxidant activity were 38.00 mg RE/g, 6.80 mg CGE/g, 14.90 mg GAE/g, 89.10%, respectively. Verification experiment was carried out at predicted optimal conditions and experimental values for total flavonoid content, total anthocyanin content, total polyphenol content and antioxidant activity were 38.10 mg RE/g, 6.72 mg CGE/g, 14.91 mg GAE/g and 89.13%, respectively. No significant difference was observed between predicted and experimental values, indicating good fitness of fitted model and successful application of RSM.

광액시료와 비-자성광액시료에 포함된 황비철석을 자류철석으로 상변환 시키기 위하여 그리고 비소 함량을 2,000 mg/kg 이하로 제거하기 위하여 마이크로웨이브 장치를 다양한 시간으로 가열하였 고, 습식-자력선별하였다. 마이크로웨이브 가열시간이 증가함에 따라 황비철석 표면의 가장자리부터 자류철석으로 상변환이 일어났고, 열점 현상에 의하여 자류철석 내부에 용융공극과 마이크로-크랙들 이 형성되었다. 마이크로웨이브 가열을 10분간 수행한 광액시료(비소 함량 : 14,732.66 mg/kg)와 비- 자성 광액시료(비소 함량 : 19,970.13 mg/kg)를 습식-자력선별하여 자성광물로 분리시킨 결과, 10분 가열한 자성광물 시료에서 만 비소 함량이 2,000 mg/kg 이하로 나타났다. 따라서 향후 비소 페널티 부과 대상인 복합황화광물을 마이크로웨이브 가열과 습식-자력선별을 효과적으로 활용하면, 비소 함 량을 페널티 부과대상 이하의 광석광물을 얻을 수 있을 것으로 기대한다.

Methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) are the components of gas produced by biomass pyrolysis gasification and biogas from bioreactor. These two gases are known as the main greenhouse gases that affect world climate change. This study has tried to investigate the characteristics of microwave heating reformation that seeks to convert the produced gas into valuable fuel energy. Through microwave reforming, a carbon receptor was used as two types of sludge char and commercial activated carbon. Regarding CH4 reformation, H2 was produced via thermal decomposition with generated carbon (C) that adsorbs on the active catalytic plate and reduces the active catalytic reaction. In the case of CO2 reformation, CO was produced via reaction with the carbon on the surface of the carbon receptor; this can solve the problem of removing the adsorbed carbon from the carbon receptor. Using the sludge char as the carbon receptor showed higher gas yields for H2 and CO than the commercial activated carbon receptor, while giving a comparatively higher heating value for the sludge char receptor. In addition, in the cases of lower temperature and residence time in the carbon captor, the CH4 and CO2 conversions and the reforming gas yields had lower values.