In this study, by using a system analysis program(Fluid Flow), the correlation between the location where cladding damage occurs frequently inside the power plant seawater pipe and flow characteristics is analyzed, and the root cause and improvement plan are reviewed. As a result, it was confirmed that a high flow velocity occurred in the backwash piping(7.64m/s) and the front and rear ends of the flow control valve(5.93m/s). In addition, it was confirmed that cavitation occurs when the seawater level decreases below the saturated water vapor pressure at the rear end of the orifice. These areas are locations where the internal cladding damage occurs frequently in power plants, and the main cause of damage is considered to be excessive flow velocity and cavitation in the pipe. In order to solve this problem, improvement method such as installation of backwash pipe orifices, change of pipe shape at the front and rear end of flow control valve, and change of orifice type were derived.

최근의 기후변화는 연안에서 더욱 가속화되고 있어 연안에서의 해양 환경변화 감시의 중요성이 커지고 있다. 클로로필-a 농도는 해양 환경 변화의 중요한 지표 중 하나로 수십년 동안 여러 해색 위성을 통해 전구 해양 표층의 클로 로필-a 농도가 산출되었으며 다양한 연구 분야에 활용되었다. 하지만 연안 해역의 탁한 해수는 외해의 맑은 해수와는 구별되는 구성 성분과 광학적 특성으로 인해 나타나는 심각한 오차 때문에 일반적으로 사용되는 전지구 대양을 위하여 만들어진 클로로필-a 농도 알고리즘은 연안 해역에 대입할 수 없다. 또한 연안 해역은 해역에 따라 성분과 특성이 크게 달라져 통일된 하나의 알고리즘을 제시하기 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 연안의 탁도가 높은 해역에서는 구성 성분과 광학적 변동 특성을 고려한 다양한 알고리즘들이 개발되어 사용되어 왔다. 클로로필-a 농도 산출 알고리즘은 크게 경험적 알고리즘, 반해석적 알고리즘, 기계학습을 활용한 알고리즘 등으로 나눌 수 있다. 해수의 반사 스펙트 럼에 기반한 청색-녹색 밴드 비율이 기본적인 형태로 주로 사용된다. 반면 탁한 해수를 위해 개발된 알고리즘은 연안 해역에 존재하는 용존 유기물과 부유물의 영향을 상쇄시키기 위한 방식으로 녹색-적색 밴드 비율, 적색-근적외 밴드 비 율, 고유한 광학적 특성 등을 사용한다. 탁한 해수에서의 신뢰성 있는 위성 클로로필-a 농도 산출은 미래의 연안 해역을 관리하고 연안 생태 변화를 감시하는데 필수적이다. 따라서 본 연구는 탁도가 높은 Case 2 해수에서 활용되어온 알고리즘들을 요약하고, 한반도 주변해역의 모니터링과 연구에 대한 문제점을 제시한다. 또한 다분광 및 초분광 센서의 개발로 더욱 정확하고 다양한 해색 환경을 이해할 수 있는 미래의 해색 위성에 대한 발전 전망도 제시한다.

국내 및 국외에서 인간에 영향을 줄 수 있는 미세플라스틱에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 가장 기초자료로 제공 될 수 있는 해양환경 중 미세플라스틱의 분포에 대해 연구가 많이 진행되고 있다. 국내에서도 해양환경의 분포 특성에 대한 연구가 진행 되었으나, 연안에 대한 연구만 국한 되어 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 쿠로시 오해류 및 중국의 양쯔강 유입수의 영향이 다분할 것으로 판단되는 제주도 남서측 동중국 개방 해역에서 2020년 8월에 23 개 정점을 선정하여 표층해수 중에 환경자료인 수온 및 염분과 미세플라스틱의 풍도(abundance), 성상(재질), 형태, 크기를 분석하여 표층 해수에서 존재하는 미세플라스틱의 분포특성을 밝혀 해양환경 중 미세플라스틱의 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구 지역에서 미세플라스틱의 풍도(abundance)는 0.17~1.37 (평균 0.46) particles/L를 나타내었으며, 성상(재질), 형태, 크기에서 PP 재질과 PE 재질이 작은 크기의 0.02~0.3 mm 분류군에서 조각(fragment) 형태로 우세하고, 이들 재질 다음으로 Alkyd 재질과 polyester 재질이 1.0~5.0 mm 분류군에서 섬유(Fiber) 형태로 우세하였다. 환경자료인 수온 및 염분을 이용하여 미세플라스틱의 분포 특성을 살펴보았는데, 여름철 강하게 발생하는 황해연안해류와 한국연안해류로 저 수온 및 저 염분이 유입되고, 여름철 강하게 발생하는 대만 난류와 쓰시마 난류의 영향으로 고 수온 및 고 염분이 유입되어 복합적으로 발생하는 지역으로 수온과 PE 재질, 0.02~0.3 mm 크기 분류군, 조각(Fragment) 형태에서 음의 상관성(PE : p <0.01, 0.02~0.03 mm : p <0.05, 조각(Fragment) : p <0.05)을 보여 0.02~0.3 mm의 조각(fragment) 형태인 PE 재질이 황해연안해류와 한국연안해류를 통해 유입될 가능성이 높은 것으로 판단되며, 염분과 PP, Polyester 재질에서 양의 상관성(PP : p <0.05, Polyester : p <0.05)을 보여 1.0~5.0 mm의 섬유(Fiber) 형태인 Polyester 재질이 대만난류 및 쓰시마 난류를 통해 유입될 가능성이 높은 것으로 판단 된다.

물 공급은 늘어나는 담수 수요와 다르게 줄어들고 있다. 담수의 수요를 충당하기 위해서 나노여과법은 가장 효율 적이고 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 해수담수화를 위한 나노여과법의 일반적인 방법으로는 나노여과 멤브레인을 이용한 역삼투압 방식이다. 하지만 기존의 멤브레인들은 주요 특성인 안정성, 경제성, 그리고 살균 및 방오특성이 부족하다. 기존의 나노여과 멤브레인을 향상시키기 위해서 친수성과 방오성이 높은 흑연 산화물이 가장 향상성이 높으며 널리 연구되고 있는 재료이다. 멤브레인 변형은 다른 레이어에 적용될 수 있다. 얇은 막으로 이루어진 멤브레인은 다른 세 레이어로 구성되어 있 다, 표면의 폴리아미드 레이어, 기공 레이어, 그리고 전체적인 구조를 구성하는 지원 직물이다. 정삼투압 토한 에너지 효율적 인 해수담수화 방식이지만 효율이 생물 오염 때문에 떨어진다. 산화그래핀 결합은 향균 기능을 향상할 수 있으며 멤브레인 표면에 바이오필름 생성을 억제할 수 있다. 압력지연삼투는 해수에서 청정에너지를 발전시키는 최고의 방법 중 하나이다. 멤 브레인의 생물 오염은 합성 폴리머 멤브레인의 합성 레이어에 산화 그래핀을 합성하여 줄일 수 있다. 나노여과 멤브레인을 개량하는 여러 연구가 각자의 장단점을 가지고 이루어지고 있다. 이 보고서는 나노여과 멤브레인의 개량, 성질, 그리고 성능 에 대해 논의한다.

해수면온도는 해양-대기 상호작용, 열속 변화, 대양의 해양 순환을 이해할 수 있는 가장 중요한 해양 변수들 중의 하나이다. 0oC 이하 −2oC까지 극저 해수면온도는 기후변화 및 지구환경 변화를 유도하고 조절하기 때문에 다른 범위의 해수면온도보다 더 중요하게 다루어져야 한다. 전구 대양에서 이러한 극저 해수면온도의 시간적 공간적 변동성을 이해하기 위하여 1982년부터 2018년까지의 기간 동안 관측된 인공위성 일별 해수면온도 데이터베이스를 활용하여 평균 기후장을 산출하였다. 또한 장기간의 해양 실측 자료에 기반하여 생산된 표층 수온의 기후 평균장을 활용하여 극저 해수면온도가 전구 대양에서 존재하는 해역과 0oC 등온선의 월별 공간 변동을 분석하였다. 그 결과 극저 해수면온도는 북극해와 남극해와 같은 극지 해역과 고위도의 연해에서 상당한 해양의 표면적을 차지하고 있었다. 이러한 극저 해수면 온도가 어떻게 시각화되어 있는지 검토하기 위하여 6종 지구과학교과서를 분석하였다. 대부분의 교과서에서 해수면온도 삽화는 0oC 혹은 그 이상 수온에서 부터 도시하여 학생들이 극저 해수면온도에 대한 개념과 역할에 대한 이해를 획득 하는 것을 저해하고 있었다. 데이터 시각화는 데이터 리터러시의 주요한 요소 중에 하나이므로 위성 해수면온도 자료가 교과서에 적절하게 시각화되도록 교과서 삽화의 개선이 필요하다. 본 연구는 인공위성 해수면온도 자료와 해양 실측 자료를 활용하여 해양 데이터의 시각화를 통하여 해양학적 소양과 데이터 리터러시가 동시에 함양되고 강화될 수 있음을 강조하였다.

The difficulty of securing freshwater sources is increasing with global climate change. On the other hand, seawater is less affected by climate change and regarded as a stable water source. For utilizing seawater as freshwater, seawater desalination technologies should be employed to reduce the concentration of salts. However, current desalination technologies might accelerate climate change and create problems for the ecosystem. The desalination technologies consume higher energy than conventional water treatment technologies, increase carbon footprint with high electricity use, and discharge high salinity of concentrate to the ocean. Thus, it is critical to developing green desalination technologies for sustainable desalination in the era of climate change. The energy consumption of desalination can be lowered by minimizing pump irreversibility, reducing feed salinity, and harvesting osmotic energy. Also, the carbon footprint can be reduced by employing renewable energy sources to the desalination system. Furthermore, the volume of concentrate discharge can be minimized by recovering valuable minerals from high-salinity concentrate. The future green seawater desalination can be achieved by the advancement of desalination technologies, the employment of renewable energy, and the utilization of concentrate.

본 연구에서는 파일럿 규모 광펄스 처리 장비를 이용한 광펄스 처리의 해수에 오염된 Escherichia coli에 대한 저 해 효과를 확인하였다. 광펄스 처리를 이용한 해수 살균 시에는 처리 용량이 70 L 인 반응기를 이용하여 약 160 L 의 해수를 연속식으로 처리하였다. 처리 frequency와 반응기로 유입되는 해수의 유속은 각각 5 Hz와 15 L/m으로 고 정하였고, 처리 전압은 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V로 설정하였다. 처리 전압이 1,800 V에서 2,000 V, 그리고 2,400 V로 증가할 때 해수에 접종된 E. coli 저해 정도는 3.2 ± 0.9에서 4.8 ± 0.3, 그리고 7.15 ± 0.5 log CFU/mL로 증가하 였다. 광펄스 처리에 따른 해수 살균 시 해수의 온도 변화(ⵠT)는 처리 전압 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V에서 각각 0.0, 1.2, 그리고 1.6 ℃로 확인되었다. 본 연구를 통해 광펄스 처리가 해수 내 E. coli를 효과적으로 저해시킬 수 있 는 비가열 살균 기술임을 확인할 수 있었다.

본 연구는 근해에서 잡은 고등어의 신선도유지효과를 확인하기 위해 해수 슬러리얼음(SS), 해수 큐브얼음(SC), 수돗물 슬러리얼음(TS), 수돗물 큐브얼음(TC)에 저장하며, 신선도분석을 시행하였다. 각 얼 음 성분 중 세균수는 음용수 기준 이하였고, 암모니아성 질소는 해수 기준치인 11 mg/L를 초과했다. 민물에 비해 바닷물의 탁도가 심했다. 고등어의 일반성분 분석결과 수분 함량이 72.7%, 단백질 20.5%, 지질 5.25%, 회분 함량이 1.3%로 나타났다. 해수 슬러리 얼음은 수돗물 얼음과 비교하여 pH가 낮게 유지되었다. 저장 초기에는 모든 저장소에서 VBN 증가가 억제되었다. 전반적으로 해수빙이 담수 얼음보다 휘발성 염기질소(VBN) 값이 낮게 유지 되었다.

우리나라 서남해 연안역에서 해수유동을 재현하기 위해 모든 분조를 포함하고 절점변조진폭, 위상보정인자 및 천문인수를 적용한 완전한 형태의 실조석(Real Tide)을 도입하였다. 실조석으로 해수유동을 재현한 결과, 조석의 관측치와 계산치의 상관계수는 1.0으로 진폭 및 위상의 정확도가 매우 우수하였고, U성분 및 V성분으로 구분하여 나타낸 조류는 각각 평균 0.883과 0.936의 높은 상관도를 보여 실조석으로 재현하는 것이 타당한 것으로 보였다. 그리고 잔차류의 관측치와 계산치의 차는 평균 0.006 m/s로 유의미하지 않았고, 그 진 행방향은 서로 매우 유사하였다. 그리고 본 연구의 계산결과에서 관측치와 계산치 간에 나타난 유속성분 오차는 주로 고파랑이나 폭풍을 비롯한 남풍계열의 강한 바람과 같은 기상적 요인에 의한 것이 원인으로 분석되었다. 향후 해수유동 수치모형 실험에서 하나의 변수로 작용하는 기상적 요인을 고려하고 본 연구의 실조석을 재현한다면 계산결과는 더욱 향상될 것으로 기대된다.

식이 영양에 의한 충분한 영양분 섭취는 치매에 의한 뇌 인지 기능의 저하의 위험성을 줄일 수 있는 중요한 수단이다. 설포라판은 뇌 인지 기능 개선효과가 있는 것으로 알려져 있는 영양 성분으로, 설포라판이 다량으로 포함된 브로콜리 추출물은 인지 기능 개선 효과가 좋을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 제주도 탈염 용암해수 재배로 제조한 브로콜리 추출물이 뇌 인지 기능 개선 효과를 가지고 있는지 시험하 였다. 제주도 용암해수는 유용 미네랄 (아연, 바나듐, 게르마늄)이 풍부해서, 용암 해수에서 재배한 작물은 유용미네랄 함량이 높은 것으로 알려져 있다. 제주도 탈염 용암 해수를 사용해서 재배한 브로콜리 추출물의 화학 조성 중 설포라판과 글루코라판 성분을 분석하기 위해 LC-Q-orbitrap 질량 분석기를 사용하였고, 설포라판의 정량 분석을 위해 HPLC 를 사용하였다. 브로콜리 추출물의 신경 세포 사멸 억제 효과와 항 염증 효과를 시험하기 위해 SH-SY5Y 세포를 사용한 실험을 수행하였고, 시냅스 가소성 촉진 효과를 시험하기 위해 SH-SY5Y 세포에서 시냅스 가소성 관련 단백질의 발현 변화와 아세틸콜린 분해 효소의 활성 변화를 측정하였다. 이러한 실험들을 수행한 결과 탈염 염지하수로 재배한 브로콜리 추출물은 신경 세포 사멸 억제 효과와 항염증 효과가 있음을 확인 하였고, 시냅스 가소성 관련 단백질 발현을 증가 시키고 아세틸콜린 분해 효소의 활성을 억제해서 시냅스 가소성을 증가 시키는 효과가 있는 것을 확인 하였다. 이 상의 결과들은 제주도 탈염 용암해수로 재배한 브로콜리 추출물이 치매에 의한 뇌 인지 기능 저하를 억제하는 좋은 식이 영양분으로 사용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

In actual seawater desalination plant, the pressure loss due to frictional force of pipe is about 3~5 bar. Also, the pressure loss at pipe connection about 1~3 bar. Therefore, the total pressure loss in the pipe is expected to be about 4~8 bar, which translates into 0.111 to 0.222 kWh/m3 of energy when converted into the Specific Energy Consumption(SEC). Reducing energy consumption is the most important factor in ensuring the economics of seawater desalination processes, but pressure loss in piping is often not considered in plant design. It is difficult to prevent pressure loss due to friction inside the pipe, but pressure loss at the pipe connection can be reduced by proper pipe design. In this study, seawater desalination plant piping analysis was performed using a commercial network program. The pressure loss and SEC for each case were calculated and compared by seawater desalination plant size.