Development of high-performance eco-friendly cold asphalt and its manufacturing system

As mentioned at the Davos World Economic Forum in 2016, there is now a worldwide wave of waves of the Fourth Industrial Revolution. The flow of government policy and R & D research is also focused on fostering industries based on the Fourth Industrial Revolution. Research in the field of geotechnical engineering can also be a research that lags behind trends if it is not merged with the technology related to the fourth industrial revolution in the future. Therefore, this study analyzed the applicability of the fourth industrial revolution technology in the field of expressway maintenance.

본 연구의 목적은 고준위폐기물 처분기술 개발과 관련하여 현장실증 연구를 위해 사용될 공학규모 이상의 균질 완충재 블록 을 제작하기 위한 새로운 방법론을 제시하는 것이다. 이와 관련하여 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 재하 및 냉간 등방압프레스(CIP; Cold Isostatic Press) 기법을 국내 최초로 완충재 제작에 적용하였다. 또한 소요 밀도기준을 충족하는 완충재 블록을 생산하기 위한 최적의 제작조건(프레스 및 CIP의 소요 압력)과 현장 적용성을 분석하였다. 상기 기법의 적용을 통해 완충재 블록 내 밀도분포 편차가 현저히 감소하였으며, 이와 동시에 평균 건조밀도가 소폭 상승하고 약 5%의 크기가 감소하였다. 또한 CIP 적용을 통해 응력이완(stress release) 현상이 감소하고, 이로 인해 시간 경과에 따른 표면균열 발생이 현저히 저감됨을 시험제작을 통해 확인하였다. 본 연구에서 제시된 방법론은 공학규모 이상의 균질한 완충재 블럭을 성형할 수 있으며, 또한 이는 선진핵주기 고준위폐기물처분시스템(AKRS; Advanced Korea Reference Disposal System of HLW)의 완충재 소요 밀도기준을 충족하는 것으로 분석되었다.

석유제품 내의 식별제를 정성⋅정량분석하기 위해 HPLC의 적용가능성을 연구하였다. 등유와 자동차용 경유에 함유된 식별제의 정성분석을 위해 HPLC에서 최적의 분석조건(이동상 용매의 비율, 유속 등)을 선정하고, 이를 바탕으로 식별제의 정량분석을 위한 검량곡선을 작성하였다. 특히, 일정 농도 범위에서의 등유는 4.75분에서, 그리고 자동차용 경유는 4.17분의 머무름시간(retention time)을 나타내었고, 등유와 자동차용 경유의 검량곡선 상관계수(R2)가 0.999 이상을 나타내어 정량분석에 적용 가능할 것으로 나타났다. 현행 식별제의 분석방법인 UV/Vis 분광광도계를 이용한 분석결과와 비교분석을 실시하였고, 등유의 경우 약 7 %의 낮은 편차를 보였으며, 자동차용 경유의 경우 약 20 %의 다소 큰 편차를 확인하였다.

Recently, a low-impact development (LID) technic such as a wetland has been proposed as a Nature-friendly process for reducing pollutants caused by livestock wastewater. Therefore, the Daphnia magna toxicity was analyzed for livestock wastewater samples, to determine if a wetland system would also be effective in reducing this ecotoxicity. In the present study, acute D. magna toxicity was not significantly dependent on the presence and type of reed, nor type of media. However, when treated with construction wetlands, ecotoxicities decreased as well as TN, TP and COD concentrations. Therefore, it is considered that a construction wetland system with bio reeds and bio-media as well as general reeds would be effective to reduce the ecotoxicity of livestock wastewater. To apply a wetland system as the subsequent treatment process to a livestock waste water treatment facility, it is necessary to perform an integrated evaluation such as treatment efficiency and the ecotoxicity test for various characteristics of livestock wastewater.

One of the major sources causing eutrophication and algal blooms of lakes or streams is phosphorus which comes from point and nonpoint pollution sources. HAP (hydroxyapatite) crystallization using granular alkaline materials can achieve the decrease of phosphorus load from wastewater treatment plants and nonpoint pollution control facilities. In order to induce HAP crystal formation, continuous supply of calcium and hydroxyl ions is required. In this research, considering HAP crystallization, several types of lime-based granular alkaline materials were prepared, and the elution characteristics of calcium and hydroxyl ions of each were analyzed. Also, column tests were performed to verify phosphorus removal efficiencies of granular alkaline materials. Material_1 (gypsum+cement mixed material) achieved the highest pH values in the column tests consistently, also, Material_2 (gypsum+slag mixed material) and Material_3 (calcined limestone material) achieved over pH 9.0 for 240 hours (10 days) and proved the efficiencies of long-term ion supplier for HAP crystallization. In the column tests using Material_3, considerable pH increase and phosphorus removal were carried out according to each linear velocity and filtration depth. T-P removal efficiencies were 87.0, 84.0, 68.0% and those of PO4-P 100.0, 97.0, 80.0% for linear velocity of 1.0, 2.5, 5.0 m/hr respectively. Based on the column test results, the applicability of phosphorus removal processes for small-scale wastewater treatment plants and nonpoint pollution control facilities was found out.

An analysis of recent studies and a field survey were conducted to investigate the distribution of the exotic species Ophraella communa LeSage (Coleoptera, Chrysomelidae) and the results’ applicability for biological control against ragweed, which disturbs the island’s ecosystem. The ragweed beetle (O. communa) can be found anywhere on the host plant Ambrosia artemisiifolia L., which grows in Jeju Island. Moreover, ragweed beetles possess the following characteristics: a high host plant specificity, a high-temperature resistance, an excellent mobility, and multivoltinism. Ragweed is extensively distributed and gradually expands its habitat further on Jeju Island. For this reason, it is recommended to take advantage of O. communa for the biological control of ragweed instead of pesticides or direct removal, considering that Jeju is endowed with many natural reserves and unique insular traits.

본 연구의 목적은 군사작전 지형분석에 활용할 수 있는 오픈소스 GIS SW가 무엇인지를 파악하는 것이다. 야전 군사작전에 있어서 지형분석 또는 지형분석체계가 무엇인지를 살펴본 후 야전 군사작전을 비롯한 다양한 국방분야에서 오픈소스 GIS SW를 도입하여 활용한 선행사례를 살펴보았다. 이를 바탕으로 우리나라 군사작전 지형분석에서 요구되는 환경과 조건을 살펴보고, 8개의 오픈소스 GIS SW의 지형분석에 필요한 기능뿐만 아니라 개발과 및 사용자 커뮤니티, 연계활용성, 개발의 용이성, 발전속도 등 다양한 기준으로 확인하였다. 비교결과 QGIS와 GRASS GIS가 군사작전 지형분석에 장점이 많은 것으로 나타났다. 빠르게 변하는 군사작전 지형분석 여건과 다양한 기능을 활용해야 하는 수요를 고려할 때, GRASS 뿐만 아니라 SAGA, R 등 다양한 오픈소스 SW를 연계하여 활용할 수 있는 QGIS가 유리할 것으로 판단된다.

현장에서 양생 또는 고형화 과정을 거치는 일반 시멘트 콘크리트, 자가다짐 시멘트 콘크리트, 아스팔트 콘크리트, 고분자 개질 혼합물과 같은 도로포장 재료의 유동 특성은 시공시점에서의 환경조건과 함께 도로포장 구조물의 초기 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 따라서 재료의 양생이 완료되는 시점까지 포설 및 다짐에 영향을 미치는 재료의 유동 특성을 검토하는 것은 기존 혼합 및 포설 장비의 개선뿐만 아니라 새로운 장비의 개발을 통한 시공과정 개선 및 최적화를 위해서도 매우 중요한 과정이라 할 수 있다. 또한 건축 또는 토목 구조물의 시공 및 유지관리에 활용되는 건설정보 모델링이 향후 부재의 역학적 거동과 연계된 시공 및 유지관리를 포함하는 통합적인 수준으로 발전될 것임을 고려할 때, 경험에서 벗어나 실험적으로 검증된 역학적 기반의 설계 및 시공 방법을 제시하는 것은 매우 중요한 의미를 갖는다. 건설재료의 유동은 그 최종 형태에 따라 순수전단 유동, 신장유동, 이들의 중간 정도에 해당하는 유동의 3가지로 구분하여 분석적 해를 유도할 수 있다. 그러나 분석적 해를 활용하는 방법은 비교적 단순한 경계조건에 대한 재료의 유동적 특성을 예측하는데 유용하게 활용될 수는 있으나, 경계조건이 복잡해질수록 해를 계산하는 것이 거의 불가능하여 컴퓨터를 활용한 수치해석 기법을 적용하는 것이 합리적이다. 한편 유동성 재료의 동적 거동을 해석하는 방법으로는 이산요소법이나 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD)을 활용할 수 있는데, 입자형 재료 사이에 존재하는 유체의 양이 상대적으로 적어 입자와 입자 사이 또는 입자와 경계조건과의 상호작용이 중요하게 고려되어야 할 경우에는 이산요소법이 바람직한 반면, 시멘트 페이스트와 같이 균질의 재료로서 연속체의 특성을 나타내는 경우에는 CFD를 활용하는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 연속체로 가정할 수 있는 유동성 재료의 시간에 따른 거동을 예측하기 위한 CFD의 활용성을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 미니콘 실험에 대하여 분석적 해와 CFD를 활용한 결과를 비교하여 수치해석에 활용된 가정과 모형의 타당성을 검증하였으며, 검증된 모형을 활용하여 주요 입력변수에 대한 민감도 분석을 수행하여 시간에 따른 재료의 슬럼프와 퍼진 정도의 변화를 확인하였다.

본 연구에서는 잣나무 잎으로 70% 에탄올 추출물과 증류수 추출물을 얻은 후 항산화 효과, 항염증, 미백효과 등 다양한 효과를 검증하고자 연구를 수행하였다. 항산화 실험 결과, 폴리페놀, 플라보 노이드 효과에서는 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 농도 의존적으로 증가하였다. 폴리페놀과 플라보노 이드 함량은 증류수 추출물에 비해 에탄올 추출물에서 높은 것으로 확인되었다. B16F10, RAW264.7 세 포에서 농도별로 세포독성이 나타나지 않았으며, NO 생성 억제능 측정 결과, LPS로 유도된 NO 생성 을 효과적으로 억제하여 항염증 활성이 있을 것으로 예측되었다. 멜라닌 생합성 억제능 측정결과, 유의 한 감소효과를 확인하였으며, western blot을 수행하여 MITF, Tyrosinase 단백질 발현억제 실험결과, 농 도 의존적으로 현저히 억제됨을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구결과로부터 잣나무 잎추출물은 화장품 소재로서의 다양한 활용 가능성이 있을 것으로 사료된다.

This study was carried out to apply the UAV(Unmanned Aerial Vehicle) coupled with Multispectral sensor for the algae bloom monitoring in river. The study acquired remote sensing data using UAV on the midstream area of Gum River, one of four major rivers in South Korea. Normalized difference vegetation index (NDVI) is used for monitoring algae change. This study conducted water sampling and analysis in the field for correlating with NDVI values. Among the samples analyzed, the chlorophyll concentration exhibited strong and significant linear relationships with NDVI, and thus NDVI was chosen for algae bloom index to identify emergence aspect of phytoplankton in river. Aerial remote sensing technology can provide more accurate, flexible, cheaper, and faster monitoring methods of detecting and predicting eutrophication and therefore cyanobacteria bloom in water reservoirs compared to currently used technology. As a result, there was high level of correlation in chlorophyll-a and NDVI. It is expected that when this remote water quality and pollution monitoring technology is applied in the field, it would be able to improve capabilities to deal with the river water quality and pollution at the early stage.

This study applied microbubbles to reduce membrane fouling in wastewater reuse membrane processes, evaluated and compared the transmembrane pressure with or without the application of microbubbles and the cleaning efficiency with the application of aeration and microbubbles. In addition, this study analyzed foulants removed from the membrane surface. Changes in the transmembrane pressure of membranes with the presence or absence of microbubbles were observed. As a result, transmembrane pressure (TMP) increasing rate decreased twofold when applying microbubbles to realize stable operations. This study compared and evaluated cleaning efficiency applying aeration and microbubbles. As a result, the cleaning efficiency was 5% higher on average when applying microbubbles. In turbidity and total organic carbon (TOC), foulants were discharged when applying microbubbles twice as much as applying aeration. It is thought that particulate foulants precipitated on the membrane surface were more likely to desorb because the adhesion between the membrane surface and particle was weakened by microbubbles. Therefore, it is considered possible to effectively control membrane fouling because of the increase in cleaning efficiency when applying microbubbles to wastewater reuse membrane processes.

Greenhouse gas emission from agricultural land is recognized as an important factor influencing climatic change. In this study, the national CO2 emission was estimated for paddy soils, using soil GHG emission model (DNDC) with 1 km2 scale. To evaluate the applicability of the model in Korea, verification was carried out based on field measurement data using a closed chamber. The total national CO2 emission in 2015 was estimated at 5,314 kt CO2-eq, with the emission per unit area ranging from 2.2~10.0 t CO2-eq ha-1. Geographically, the emission of Jeju province was particularly high, and the emission from the southern region was generally high. The result of the model verification analysis with the field data collected in this study (n=16) indicates that the relation between the field measurement and the model prediction was statistically similar (RMSE=22.2, ME=0.28, and r2=0.53). More field measurements under various climate conditions, and subsequent model verification with extended data sets, are further required.

PURPOSES :Infiltration of moisture, polluted material, and deicer into concrete, accompanied by freeze and thaw can cause significant deterioration of concrete pavement. In order to protect concrete from deterioration, it is necessary to prevent the infiltration of these concrete external materials. The moisture-repellent agent, which is a surface treatment and maintenance material added to concrete structures to render them water resistant, has advantages such as prevention of water infiltration and security against air permeation. Nano-coat, which is referred to as silicon hydride, is typically used as a moisture-repellent agent. Therefore, in this study, an attempt is made to use penetration-type Nano-coat as an alternative in order to evaluate its applicability through environmental resistance tests.METHODS:This study aimed to evaluate the applicability of penetration-type Nano-coat, which can provide water repellency to concrete, in concrete pavements, through various environmental resistance tests such as freezing and thawing resistance, chloride ion penetration resistance, and surface scaling resistance tests. The applicability of penetration-type Nano-coat was demonstrated based on the specification of KS F 2711, KS F 2456, and ASTM C 672.RESULTS :In the case of penetration-type Nano-coat applied on sound concrete, an increase in concrete durability was demonstrated by the negligible chloride ion penetrability and the absence of scaling, as revealed by visual observation of the surface, after 50 cycles of scaling resistance test. In addition, test result of the application of penetration-type Nano-coat on deteriorated concrete established that concrete surface pretreated by grinding provided improved durability than non-treated concrete.CONCLUSIONS:This study indicates that penetration-type Nano-coat is applicable as an effective alternative, to increase the durability of concrete structures. In addition, it was known that pretreatment of deteriorated concrete surface, such as grinding, is required to improve the long-term performance of concrete pavement.