최근 지구온난화로 인해 발생하는 극단적인 기상현상이 빈번해짐에 따라, 사회 인프라와 건축물의 노후화로 인한 붕괴 위험이 증가 하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 구조물 유지보수 및 보강을 위한 고성능 숏크리트 공법을 개발하는 것을 목표로 한다. 특히, 자연섬유와 나노버블수를 혼입한 숏크리트는 콘크리트의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 자연섬유 는 콘크리트의 점착력과 부착력을 높여 펌핑성과 유동성을 개선하고, 콘크리트 내부에 수분을 지속적으로 공급하여 소성수축 균열을 억제하는 효과가 있다. 이를 통해 구조물의 내구성을 증진시키며, 공용 수명을 연장하는 데 기여한다. 또한, 나노버블수는 콘크리트의 수화 반응을 촉진하여 응결 시간과 초기 강도를 크게 향상시킨다. 나노버블수는 콘크리트 혼합물 내에서 슬립 현상을 제공하여 리바 운드를 저감시키고, 시공 중 발생하는 재료 손실을 줄여 시공 효율성을 높이는 역할을 한다. 나아가, 나노버블수는 이산화탄소를 포집 하여 생성할 수 있어 탄소 배출을 줄이는 환경적 이점을 제공하며, 급결제 사용을 줄여 환경오염 감소에도 기여한다. 본 연구에서는 다양한 실험을 통해 각 변수의 영향을 분석하였다. 결론적으로, 자연섬유와 나노버블수를 혼입한 고성능 숏크리트를 통해 구조물 보수 및 보강 공사에서 비용을 절감하는 동시에, 내구성을 크게 향상시킬 수 있음을 증명하고자 한다. 이 연구 결과는 향후 다양한 구조물 유지 보수 공법에 적용될 수 있으며, 건설 산업에서 지속 가능한 기술로 자리 잡을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 배와 감의 미생물 저감화를 위한 침지 세척과 버블 세척 효과를 비교하였다. 또한 세척 시 세척 보조제로 정제염과 식초를 첨가하여 효과를 비교 분석하였다. 이를 위해 정제염과 식초는 1%, 2.5%, 5% 농도로 세척수에 희석하여 사용하였다. 세척 전 초기 미생물 수는 감보다 배에서 더 높게 나타나 배의 세척 전 미생물 오염 수준이 더 높은 것으로 확인되었다. 버블 세척 시 세척 시간이 증가할수록 미생물 수가 유의적으로 감소하여(p<0.05), 배는 10분 버블 세척 하였을 때 일반세균수 3.85 log CFU/g으로 나타났고, 30분 세척 했을 때 3.64 log CFU/g으로 감소하였다. 감은 10분 버블 세척 하였을때 일반세균수 2.64 log CFU/g에서 30분 버블 세척 시 2.33 log CFU/g으로 나타났다. 배와 감은 모든 세척 시간에서 버블 세척이 침지 세척에 비해 미생물 저감화에 효과적이었고, 최대 1.3 log scale이 감소되었다. 배와 감 모두 최적 버블 세척 시간은 30분이었다. 정제염, 식초와 같은 세척 보조제를 사용해 침지 세척, 버블 세척 했을 때는 세척 보조제를 사용하지 않은 세척에 비해 미생물 수가 크게 감소하였다. 식초를 적용하여 배를 버블 세척했을 때 식초 농도 2.5%에서 일반세균수가 2배 이상 감소되었으며, 5% 농도에서 2.4배 감소되었다. 또한 식초를 적용하여 감을 버블 세척했을 때 식초 농도 2.5%에서 일반세균수가 2배 감소되었으며, 5% 농도에서 일반세균이 불검출되었 다. 배와 감 모두 식초를 세척 보조제로 사용하여 버블 세척했을 때 식초 농도 1%에서부터 효모와 곰팡이가 불검출되었다. 따라서 버블 세척은 배와 감의 미생물 오염 수준을 약 1 log scale 감소시켰다. 또한 세척 시 정제염과 식초의 적용이 배와 감의 미생물학적 안전성을 높이는 데 효과적이었으며, 특히 식초 적용 시 미생물 저감화에 도움이 될 것으로 판단된다.

최근 나노 버블 수의 건설 산업에 적용한 효과에 대하여 검증하고자 나노 버블 수를 혼입한 모르타르의 물리적 특성에 관한 연구를 진행하였으며 산소 및 이산화탄소 기체를 이용하여 나노 버블 수를 사용하였다. 모르타르의 물리적 성능을 비교하기 위하여 응결 시험과 압축강도 시험을 진행하였으며 응결 시간 내 열중량 분석을 통하여 응결 시험의 원인을 분석하고자 하였다. 본 연구 결과로써 산소 나노 버블 수를 사용하였을 경우 모르타르의 미세 응결촉진을 가져왔으며 이산화탄소 나노 버블 수를 사용한 경우 응결시간의 지연이 유의미하게 나타났다. 또한 실험한 기체의 종류에 관계 없이 강도가 증가 하였으며 응결 지연 여부와 관계없이 조기강도가 증가함을 확인하였다. 추가적인 공극구조 및 수화물 구조 분석에 관한 연구가 필요하지만 나노 버블 수가 건설 산업에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.

본 연구는 DFT 재배 시스템을 이용한 밀폐형 식물생산시스 템에 MB처리 유무에 따른 상추(Lactuca sativa L.)와 배초향 (Agastache rugosa Kuntze)의 생육과 양액 특성을 조사하기 위해 수행되었다. 상추와 배초향은 밀폐형 식물생산시스템에 서 23일간 재배되었다. MB는 매일 9시, 13시, 17시에 5분씩 16일간 처리하였다. 상추와 배초향의 엽장, 엽폭, 엽면적, 생 체중 및 건물중은 MB처리구에서 대조구에 비해 유의하게 낮 았다. 상추와 배초향의 총 뿌리길이, 뿌리 표면적, 근단 수도 MB처리구에서 유의적으로 낮게 나타났다. 평균 뿌리 직경의 경우, 상추는 처리 간에 차이가 없었으나, 배초향은 MB처리 구에서 유의적으로 굵어 종 간에 차이가 있음을 확인하였다. 본 연구 결과, DFT 방식으로 상추와 배초향을 재배할 때 MB 처리는 비생물적 스트레스를 유발하여 생육을 억제하는 것으 로 나타났다.

This study aimed to develop an algae reduction device using bubbles to improve algal blooms occurring in lakes or reservoirs in summer, and to design a venturi, a major core device for bubble generation and supply. As a measure to improve the bubble generation effect of the venturi, the venturi was devised to change the air intake characteristics, and the flow characteristics were analyzed through CFD simulation to achieve the optimal design.

일본과 유럽에서 시작된 미세버블과 나노버블의 기술은 여러 응용분야에서 적용 가능하고 그 효과 또한 다양하게 나타나고 있어서 많은 연구자 뿐만 아니라 관련 산업 전문가들에게 관심을 받고 있다. 특히 나노버블은 물속에서 수개월 이상 존재 가능하다는 연구로부터 화장품과 같은 액상 형태의 제품에 적용 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 기포캡슐레이션 기법을 이용한 나노버블의 생성과 나노버블을 함유한 기능성 화장품 내 유효물질 3종(Niacinamide(1.6%), Caffeic acid(1%), Ferulicacid(1%))에 대하여 피부투과성 증가 실험을 진행하였다. 나노버블은 유효물질의 피부투과성 증가에 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 나노버블 미함유 물질 대비 최대 250% 피부투과성 증가가 확인되었다(Caffeic acid, 8시간). 이는 화장품 분야 뿐만 아니라 뇌종양과 같은 의약품 투과성에 관련된 분야 등 나노버블 기법에 의한 투과성 향상에 적용 가능한 분야에 연구 성과 및 산업적 파급효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

Microbubble is a part of advanced water treatment technologies, and there are several ways for microbubble generation. A strategy using Venturi (convergent-divergent) nozzle with air-suction holes has advantage of energy and time saving compared with the others. Here, we used 3D printer to make the various nozzle geometries in order to understand two-phase flow in the Venturi nozzle and air-breaking mechanism. It was evaluated the effects of convergent and divergent angles independently on air-suction rate and pressure drop, and the two-phase flow (air bubbles and liquid water) were observed. The convergent angle strongly affect the air-suction rate corresponding with increase of pressure drop. Meanwhile, as the divergent angle increased, it became dominant the minor loss by sudden enlargement of flow area, so that the air-suction rate and pressure drop showed decreased.

본 실험은 물냉이 수경재배 시 양액 내 발생 시킨 마이크로버블이 물냉이의 생육과 glucosinolate 축적에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 본엽 4매의 물냉이 유묘(파종 2주 후)를 마이크로 버블과 비-마이크로버블을 발생시킨 오오츠카 배양액을 이용하여 환경조절룸에서 3주간 재배하였다. 물냉이 초장은 대조구처리가 마이크로버 블처리보다 41% 증가하였으며, 유의적으로 높게 나타났다. 그러나, 지상부 생체중과 건물중, 근장, 엽장, 엽폭, SPAD, 량자수율값은 두처리간 유의적 차이는 나타나지 않았다. Glucosinolate 함량을 분석 결과 4-methoxygluco-brassicin을 제외한 glucoiberin, glucobrassicin, gluconapin, gluconasturtiin의 경우 마이크로버블 처리구가 대조구보다 유의적으로 높게 나타났으며, 물냉이 한주 당 총 glucosinolate 함량은 마이크로버블 처리구가 대조구 보다 85%(μmol/g DW)와 65%(μmol/plant) 더 높게 나타났다. 본 연구 결과는 담액재배시 양액 내 마이크로버블 이 물냉이의 glucosinolate 함량을 증가시킬 수 있을 것으로 나타났다.

This study was performed to investigate the contamination characteristics of water in the scrubber with the aim of stably maintaining the scrubber, and to comprehend the removal characteristics of sulfur compounds, which are odorous substances, when microbubbles were supplied to the circulation water tank of a scrubber. The results of our analysis found that 63 kinds of gas compounds were detected from the scrubber, and thus it could be determined that Sulfur compounds, Ammonia (base compounds), Aldehyde compounds, and Pyrazine compounds were generated from the process for the production of sesame oil. About 93% of ammonia was removed in the scrubber; however, it was hard to remove Sulfur compounds, Aldehyde compounds and Pyrazine compounds using the scrubber. The efficiency of hydrogen sulfide, methylmercaptan and dimethydisulfide removal using only water in the scrubber was 79.8%, 79.7%, and 81.0%, respectively. However, when microbubbles were supplied to the scrubber, the removal efficiency for each was 83.7%, 91.1%, and 96.1%, respectively. Therefore, it was confirmed that the efficiency of sulfur compound removal was improved by supplying microbubbles to the circulation water tank of the scrubber. In addition, the amount of removal that could be achieved by using microbubbles was 1.05- 1.19 times higher than using only water. In terms of supplying microbubbles, it was confirmed that the saturation time required to absorb odorous gases was about 2.8 times longer than the time without microbubbles because the OH radicals generated when the microbubbles are shrinking partly oxidized organic matter. When there was no chemical in the circulation water tank, the conductivity and CODCr concentration were highly correlated. Therefore the system, which can replace circulation water by using real-time conductivity data, can be considered to be applicable.

본 연구는 3개의 운전변수(압력, 공기량, 운전시간)를 실험 설계하고 마이크로 버블의 종말부상 속도(Terminal rise velocity)를 반응 값으로 하여 예측식 모델과 최적 조건을 수립하였다. 다항식 회귀분석을 통해 펌프의 압력(X1) 4.5bar, 공기량(X2) 3.3L/min 그리고 운전시간(X3)이 2.2min에서 종말상승속도(Terminal rise velocity)에 대한 최적값인 5.14 cm/min (85.7㎛/sec)을 얻었다. 또한, 레이저 입자계수 측정장치를 이용하여 2~5㎛ 및 25~50㎛ 영역에서의 가장 높은 마이크로버블 직경크기 분포를 확인하였다.

본 연구에서는 나노버블수로 재배한 새싹인삼(NB-4)과 일반수로 4개월간 재배한 새싹인삼(NA-4)의 이화학적 차이와 조사포닌 및 진세노사이드의 함량을 비교하여 나노버블수로 재배한 새싹인삼의 우수성을 확인하였다. 또한 NB-4 새싹인삼의 상업적 적용 가능성에 대한 기초자료를 확보하고자 시판 효소 3종으로 가수분해하여 이화학적 특성 및 항산화 활성을 비교 하였다. 생장 특성에서는 NB-4 새싹인삼이 NA-4 새싹인삼에 비해 길이나 굵기 면에서 더 높은 생육 증진 효과가 확인되었다. 잎과 뿌리 모두에서 회분과 조지방 함량은 시료간에 유의적인 차이가 없었다. 조사포닌 함량은 NB-4 새싹인삼에서 더 높았으며, 총 진세노사이드 함량은 NA-4가 더 높았는데 특히 잎에서의 Rb2 함량은 NB-4 새싹인삼에 더 높았다. 총 페놀화합물의 함량은 NB-4의 잎과 NA-4의 뿌리에서 유의적으로 높은 함량이었고, 플라보노이드는 잎에서만 검출되었으며, NB-4와 NA-4 간에는 유의적인 차이가 없었다. 상대적으로 조사포닌 함량이 높았던 NB-4를 viscozyme, cellulast 및 fungamyl 각각으로 가수분해 한 결과 viscozyme으로 가수분해 했을 때, pH는 가장 낮고, 산도, 환원당 함량과 총 페놀화합물의 함량은 가장 높았다. 효소 분해물의 항산화 효능을 DPPH와 ABTS 라디칼소거능으로 평가한 결과 각각 viscozyme과 fungamyl 분해물의 항산화 활성이 우수한 것으로 확인되었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 나노버블수로 재배한 새싹인삼에서 사포닌함량이 더 높으며, 효소분해물 제조시는 적용되는 효소에 따라 항산화 활성을 높일 수 있으므로 액상 추출물의 제조에는 효소의 적용이 적합한 것으로 판단된다.