지표수 성상을 재현한 용액을 가압식 한외여과 시스템을 통하여 100 L/m²/h 정속 조건에서 전량 여과하였다. 공극 크기 0.05 μm의 한외여과 중공사막으로 구성된 가압식 모듈을 통해 휴민산(HA) 10 mg/L 용액과 알긴산 나트륨(SA) 10mg/L 용액, 그리고 이 두 용액에 실리카(SiO2) 입자 50 mg/L이 포함된 총 4가지 용액을 여과하였다. 여과 공정은 30분 여과 후 30초 역세와 30초 정세의 주기적 물리 세정과 병행하여 수행되었다. 실험 결과, HA와 SA 용액에 SiO2 입자가 존재하는 경우 파울링 속도는 다소 감소하였으며 특히 SA 여과에서 SiO2 입자 위에 형성된 SA 케이크층이 세정에 의해 SiO2 입자와 함께 탈착되어 물리세정에 의한 분리막 성능 회복이 크게 증가하는 것으로 나타났다.

선박용 연료유가 연소하는 과정에서 배출되는 오염물질은 대기오염을 유발하고 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그에 따라, IMO에서는 선박에서 배출되는 오염물질을 규제하고 있다. 하지만 입자상물질(Particulate matter: PM)에 대한 규제는 아직 논의단계에 있으므로 선제적인 대응이 필요하다. 그러기 위해서는 입자상물질에 대한 기초적인 연구가 필수적이다. 이번 연구에서는 해상용 연료유에서 발생하는 입자상물질의 기초 데이터 구축을 위해 선박 디젤 엔진에 사용되는 연료유의 무차원 광소멸계수(Ke)를 계측하여 분석하였다. 특성 비교를 위해 육상 디젤 엔진에 사용되는 연료유를 같은 방법으로 측정하였다. 두 연료유는 황함유량과 밀도에서 차이가 난다. 무차원 광소멸계수(Ke)는 633 nm의 레이저를 이용하여 광학적인 방법으로 측정하고 중력식 필터법에 의해 채집된 입자상물질의 체적분율을 이용하여 결정하였다. 선박용 연료유에서 배출되는 입자상물질의 무차원 광소멸계수(Ke)는 8.28이고, 육상용 연료유는 8.44 이다. 두 연료유의 무차원 광소멸계수(Ke)는 측정 불확도 범위내에서 거의 유사하였다. 하지만 Rayleigh limit 해법에서 구한 값과의 비교를 통해 광산란 비중이 클 수 있는 부분과 광투과율과 채집질량과의 관계를 통해 광소멸 특성이 상이할 수 있음을 확인하였다.

PURPOSES : The computational fluid dynamics of flow and fine particles in a road were set to determine the insert flow and occurrence characteristics.METHODS: The road extension was 100 m with two lanes. A one-ton truck traveled a 50-m distance. After a noise barrier was installed on one side of the road, the flow and a collision analysis were tested.RESULTS: The flow that occurred was 5 m/s beside the vehicle, and fine particulate was 5.0×102 μg/m3 after 20 m from the exhaust vent.CONCLUSIONS: After a collision analysis of the fine particulate on the noise barrier to find the most suitable position of the filter panel in height, the bottom 1 m was the most optimum position because 88.1% of the distribution was concentrated there.

The purpose of this study was to evaluate the concentration of airborne particulate matter and heavy metals in the houses of the respiratory tract disease patients and a control group of residents in the city of Gwangyang. The particulate matter was measured using a mini-volume air sampler and then weighed three times using a micro balance to calculate the weighted average value. The heavy metals in the particulate matter were extracted using a hot plate and analyzed using an inductively coupled plasma/mass spectrometer. The average concentration of particulate matter in the outdoor air (34.478 μm/m3) was higher than that in the indoor air (16.794 μm/m3), showing a statistically significant difference (p<0.001). The average concentration of copper, manganese and chromium in the indoor and outdoor air were higher in the houses of those in the study group than those of the control group. In addition, there was a generally high correlation between particulate matter in the outdoor air and heavy metals in the indoor and outdoor air concentration (p<0.05).

입자 복합재료는 입자의 형상, 크기 그리고 분포의 산포특성으로 인해 물성치의 편차가 존재하고, 입자 복합재료를 사용 한 시스템의 거동 또한 산포가 존재한다. 하지만 입자의 산포특성을 고려하기 어려우므로 균질화법을 사용하여 시스템의 거 동을 해석하거나 국부영역에서 미세구조를 적용하여 해석한다. 본 연구에서는 입자의 랜덤적 산포특성을 고려하기 위해 RMDFs(random morphology description functions)를 사용하여 랜덤 미세구조를 생성하였고, 단면 1차 모멘트를 사용하여 가우시안 함수의 수(N)와 입자의 산포특성의 관계를 분석하였다. 그리고 랜덤 미세구조 구조물의 거동을 분석하기 위하여 랜덤 미세구조를 전체에 반영한 외팔보에 multi-scale 해석을 수행하였다. 그 결과 입자의 산포특성과 외팔보의 처짐의 편차 는 N의 증가에 따라 감소하고 N=200에서 수렴하는 것을 확인하였다.

선박용 디젤엔진 배기가스에 포함된 입자상물질(PM) 가운데서 블랙카본(BC)은 극지방의 해빙을 촉진시키고 온난화를 유발하는 원인물질로서 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 향후 예상되는 PM/BC 배출 규제에 선제적으로 대응하고, 저감기술 개발 및 실증을 위한 기초연구의 일환으로 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 실제 운항 중에 주기관의 배기관 수 포인트에서 PM을 샘플링하여 HR-TEM을 통해 그 구조와 특성을 분석하였다. 또한 배기가스 분석기를 이용하여 운전조건별 배기가스 내 유해물질의 배출 경향을 확인하였다. 분석 결과 엔진에서 배출된 PM의 구조는 구형 입자들의 촘촘하지 않은 체인형 결합으로 이루어져 있으며, 과급기로부터 멀어질수록 온도 저하에 의한 응집이 더 많이 관찰되었고 BC 특유의 graphitic 구조를 잃어가면서 점점 amorphous 구조를 띠는 경향이 나타났다. 또한 배기가스 분석을 통해 엔진 회전수가 증가할수록 배기 내 PM의 농도는 감소할 것으로 예측되었다.

This study measured the particulate matter (PM) in a subway tunnel using a dust spectrometer and estimated the PM10 and PM2.5 using a Kriging method. For the hourly measurement, a probe was attached inside the cabin and put through the window to collect data from the outside. The Kriging method is a spatial analysis method, and time and spatial data were applied in the subway tunnel along with a PM concentration map. The result of the measurement shows that PM10 is 31.9~271.3 μg/m3 and PM2.5 is 30.9~209.5 μg/m3. In addition, The pollutant map shows that some sections have a higher concentration than other sections because of the depth and curvature of tunnel and traffic volume on the section and local construction. Also, the results show that differences concentration at different times of sampling could be distinguished. The highest concentration was found at 3 pm while the lowest was at 12 pm. We expect to use the pollutant map in planning air quality improvements for the tunnel.

본 연구에서는 볼텍스 세퍼레이터 내부의 밀폐된 영역 내에서 발생하는 회전에 의한 입자상 물질과 유체의 분리 특성 파악을 위하여 전산유체역학을 이용한 수치해석을 수행하였다. 볼텍스 세퍼레이터는 접선방향 운동량으로 인해 회전유동이 발생하여 원심력과 중력으로 인한 입자상 물질과 유체의 분리가 이루어지므로 비정상 상태의 복잡한 흐름을 갖는다. 본 연구에서는 유한체적법 기반의 3차원 점성 유동장의 비정상 해석을 수행하였으며 이상유동의 해석을 위하여 오일러-오일러 모델을 이용하였다. 효율적인 설계를 위하여 세 가지 형태의 볼텍스 세퍼레이터 내부 구조에 대한 분석을 수행하였으며, 입자상 체적비, 입자 직경의 변화에 따른 분리 효율을 비교하였다. 또한 전산해석을 통하여 얻어진 분리성능을 확인하였으며 실험을 통한 검증을 수행하였다.

This paper is focused on an economic analysis of applied air pollutant control technologies used for the particulate matters present in subway. Beneficial effects such as reduction in medical expenses and prevention of productivity loss and death are achievable through the adaptation of control technologies. The result showed that the total investment expense was 97.6 billion won and the cost-benefit was 4776.8 billion won, therefore a 4.8 benefit/ cost ratio was attained.

해역에서의 체류시간은 제한된 영역을 채우는 수체나 오염물질이 잔류하는 시간을 의미하며, 서로 다른 수체간의 물리적 특성을 비교하는 데 사용되고 있다. 거제만으로 유입되는 육상기원 또는 양식기원 입자물질의 잔류시간을 알아보기 위해 입자추적모델이 포함된 EFDC를 이용하여 입자물질 체류시간을 계산하였다. 계산된 입자물질의 체류시간은 내만에서 약 65일이었는데, 이 결과는 거제만 내측으로 유입되는 입자물질이 외해에 도달하기까지 약 2달 이상의 시간이 소요됨을 의미한다. 이 체류시간은 거제만 전역에 걸쳐 조석의 흐름에 따라 다르게 나타났으며, 해역에 유입된 입자물질의 거동이 해역의 물리적 특성에 의해 결정됨을 의미한다. 입자물질 체류시간의 공간적인 분포특성을 통해 거제 내만의 해수교환이 원활하지 않은 것을 알 수 있으며, 이로 인해 수질오염문제에 취약할 수 있다는 것을 알 수 있다.

최근 황사, 차량 배기가스, 특히 화산재 등에 따른 미세먼지 등으로 인해 발생하는 대기 오염에 대한 우려로 저감 설비에 대한 사회적 관심이 증가하고 있다. 이에 본 논문에서는 화산재 등과 같은 입자성 유동에 대한 공기정화 설비에 많이 활용되는 다공판이나 다공매질을 통과하는 유동 특성 분석을 위한 전산해석을 다루었다. 실제 다공판이나 다공매질의 경우 공극이 작을 때는 전산해석에 많은 어려움이 있어 경험적 모형이 활용되는 추세인데, 경험적 모형에 포함된 경험계수의 산정 방법과 결과를 실제 다공영역에 대한 전산 모형을 활용하거나 실험에 의한 압력강하 계측 결과와 비교함으로써 효과적인 전산해석 방법을 제시하고자 하였다.

Particulate matters in a water distribution system are main causes of turbidity and discoloration of tap water. They could be removed by conventional or uni-directional flushing in a water distribution system. The behaviors and required flow velocity of particles are not well known for their flushing. A model water main and hydrant were made from transparent acrylic pipe of 30mm and 16mm in diameter, respectively. We analyzed the effect of flushing velocity, particle density, and particle diameter. We found that the existence of break-though velocities at which particles begin to be removed, and which are affected by their physical properties. The removal efficiencies seemed to be influenced by resuspension capabilities related to their upward movement from the bottom. Heavy particles like scale were hard to remove through upflow hydrant because the falling velocity, calculated using Stokes’ law, was higher. Particle removal efficiencies of upward hydrant and downward drain showed minor differences. Additionally, the length between hydrant and control valve affected flushing efficiency because the particulate matters were trapped in this space by inertia and recirculating flow.

이 연구에서는 중등학교에서 사용할 수 있는 미세먼지 포집 장치를 직접 설계 및 제작하고 이를 통해 미세먼지에 포함된 중금속 및 미생물을 분석하는 활동이 가능한지 여부를 탐색하고자 한다. 중등학교 현장의 과학 탐구활동을 위해 청주지역에서 미세먼지를 포집하는 방법과 그 속에 포함된 중금속 및 미생물을 분석하였다. 미세먼지의 포집장소는 청주지역 대학교의 4층 건물 옥상에서 포집하였다. 모터 펌프, 인넷, 지름 1.0μm 테프론필터, 필터 홀더 등을 이용하여 포집장치를 제작하였다. 이 포집장치를 이용한 미세먼지 포집은 2013년 12월-2014년 6월까지 진행하였다. 포집한 미세먼지의 중금속 성분과 미생물 포함 여부를 분석하였다. 중국에서 날아온 미세먼지 속에는 Cu, Zn, Cd, Ni, Pb 등인위적인 오염물질로 판단되는 중금속 성분이 국내 기원 미세먼지 보다 많았다. 더 나아가, 미세먼지 속에는 중금속 뿐만 아니라, 곰팡이나 세균같은 미생물도 다량 포함하고 있었다. 이 연구는 미세먼지가 중금속 뿐만아니라 미생물도 포함하고 있으므로, 이에 대한 체계적인 연구와 모니터링이 필요함을 시사한다고 할 수 있다. 또한, 이 연구는 중등학교 과학실험의 사례로 제공될 수 있다.

F-76 선박용 디젤유와 JP-8 항공유의 연소과정에서 발생되는 입자상물질(PM)의 무차원 광소멸계수를 Transmission Cell를 이용하여 측정하였다. 무차원 광소멸계수의 측정방식은 각각 광원의 파장길이가 633 nm와 853 nm인 대역에서 중력식 필터법에 의해 채집된 PM의 농도와 광학적 방법에 의해 측정된 PM의 농도를 비교하는 방법을 통해 이루어졌다. 광원의 파장길이, 633 nm 대역에서 측정된 무차원 광소멸계수는 F-76의 연료에서 발생된 PM의 경우 8.8인 반면 JP-8 연로부터 생성된 PM의 경우 9.8이였다. 한편 광원 파장길이가 853 nm로 증가함에 따라 두 연료 모두에서 발생된 PM의 무차원 광소멸계수는 각각 8.2 (F-76)와 8.8 (JP-8)로 감소하는 경향을 나타내었다.

본 연구는 안정동위원소 분석방법을 적용하여, 호소내 식물플랑크톤 성장에 영향을 미치는 외부 오염원의 기원을 추정함으로써, 효율적인 수질 관리 및 수생태계 기능해석을 제공하기 위하여 연구하였다. POC, PN, Chl. a, 탄소 안정동위원소비 및 질소 안정동위원소비의 자료로 유추해 보았을 때, 팔당댐, 남한강, 북한강 지역에 비해서 경안천 지역에서 계절에 따른 유기물의 기원 변동이 뚜렷하게 관찰되고 있다. 유입량 및 강우량이 많은 시기인 7, 8월경에 입자성 유기물의 기원이 자생기원 유기물보다는 외부기원 유기물이 높은 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 한강 유역에서 입자성 유기물의 탄소 및 질소 안정동위원소비를 이용한 유기물 기원 연구는 적용가능 할 것으로 여겨지며, 추후 유역 오염원의 대표값(end member)의 지속적인 조사를 통하여 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

The indoor air quality in public facilities has been well maintained as consciousness of facility owners is improved.However, the risk of PM2.5 and heavy metals in particulate matters have not been highlighted until now. So weinvestigated the particulate matters on major public transportation facilities such as subway, port and bus terminals.And we tried to figure out the characteristics of each facility groups by comparing the mass and metal concentrationbetween PM2.5 and PM10. As a results, the correlation between concentration of indoor particulate matters andthat of outdoor particulate matters shows higher strength in the case of bus terminals and port platforms thansubway platforms. However the total concentration of particulate matters and heavy metals were much higher insubway platforms than that of terminals and port platforms.