본 논문은 버스정류장 미세먼지 저감을 위해 설계된 도로시설물의 성능평가 과정 및 결과를 보고한다. 먼저, 유한요 소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 대상 구조물에 대한 충돌해석이 수행되었다. 해석변수로 차량의 속도와 충돌 위치를 고려한 다양한 조건에서의 구조해석이 진행되었다. 대상 시설물의 성능은 이 결과를 이용하여 구조적 성능과 충돌 후 차량의 안전성능이 평가되었다. 해석결과로부터 충돌속도가 증가하고 충돌위치가 전면으로 갈수록 시설물의 구조성능과 차량의 충돌 후 안전성능이 저하되는 것이 콘크리트의 손상량을 통해 확인되었다. 더불어 충돌 후 차량의 거동에 대한 분석을 통해 시설물에 연속되는 연석이 설치되면 차량의 이탈을 방지해 안전성능을 확보하는 것으로 예측되었다. 최종적으로, 대상 시설물은 설계 시 고려된 목표 충돌속도 25km/h보다 더 큰 40km/h까지 충분한 안전성능을 확보하고 있다는 것이 확인되었다.

PURPOSES: Nitrogen oxide (NOx) is a particulate matter precursor, which is a harmful gas contributing to air pollution and causes acid rain. The approaching methods for NOx removal from the air are the focus of numerous researchers worldwide. Titanium dioxide (TiO2) and activated carbon are particularly useful materials for NOx removal. The mechanism of NOx elimination by using TiO2 requires sunlight for a photocatalytic reaction, while activated carbon absorbs the NOx particle into the pore itself after contact with the atmosphere. The mixing method of these two materials with concrete, coating, and penetration methods on the surface is an alternative method for NOx removal. However, this mixing method is not as efficient as the coating and penetration methods because the TiO2 and the activated carbon inside the concrete cannot come in contact with sunlight and air, respectively. Hence, the coating and penetration methods may be effective solutions for directly exposing these materials to the environment. However, the coating method requires surface pretreatment, such as milling, prior to securing contact, and this may not satisfy economic considerations. Therefore, this study aims to apply TiO2 and activated carbon on the concrete surface by using the penetration method. METHODS : Surface penetrants, namely silane siloxane and silicate, were used in this study. Photocatalyst TiO2 and adsorbent activated carbons were selected. TiO2 was formed by the crystal structures of anatase and rutile, while the activated carbons were plant- and coal-type materials. Each penetrant was mixed with each particulate matter reductant. The mixtures were sprayed on the concrete surface using concentration ratios of 8:2 and 9:1. A scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray equipment was employed to measure the penetration depth of each specimen. The optimum concentration ratio was selected based on the penetration depth. RESULTS: TiO2 and activated carbon were penetrated within 1 mm from the concrete surface. This TiO2 distribution was acceptable because TiO2 and activated carbon locate to where they can directly come in contact with sunlight and air pollutant, respectively. Infiltration to the concrete surface was easily achieved because the concrete voids were bigger than the nanosized TiO2 and microsized activated carbon. The amount of penetration for each particulate matter reductant was measured from the concrete surface to a certain depth. CONCLUSIONS : The mass ratio on the surface can be predicted from the mass ratio of the particulate matter reductant measurement distributed through the penetration depth. The optimum mass ratio was also presented. Moreover, the mixtures of TiO2 with silane siloxane and activated carbon with silicate were recommended with an 8:2 concentration ratio.

사진식각 공정으로 종횡비가 매우 큰 유리 미세구조물을 제작하였다. 미세구조물의 제작에는 압축응력에 강하고 전기적 절연체인 감광성 유리를 사용하였다. 감광성 유리는 석영기판 위에 크롬이 패턴된 마스크를 사용하여 파장이 312nm인 자외선에 노광되었다. 500˚C 이상의 열처리공정을 거친 후 초음파 분위기에서 10%의 불산용액으로 식각함으로써 유리 미세구조물을 제작하였다. 미세구조물의 최종 형상은 감광성 유리의 두께, 마스크 패턴, 자외선 노광조건 및 식각조건에 크게 의존하였으며, 종횡비가 30이상인 스트라이프 구조의 유리 미세구조물을 제작할 수 있었다.

미세먼지 대응기술이 종전의 관리용이성(PM10, 1차 배출) 중심에서 위해성(PM2.5, 2차 생성) 중심으로 패러다임이 전환된 현시점에서, 입자상 물질뿐만 아니라 초미세먼지 2차 생성 전구물질인 질소산화물(NOx) 제거를 통하여 대기오염을 극복할 수 있는 방안이 사회적으로 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 도로이동오염원에서 배출되는 질소 산화물을 효율적으로 제거하기 위한 방안으로 미세먼지 전구체 저감 소재를 도로 및 도로변에 설치되어 있는 기존 콘크리트 구조물에 고정화하기 위한 기초연구를 진행하였다.