음이온 교환막(AEM) 수전해용 AEM 소재 개발은 재생 에너지를 활용한 수소 생산 기술을 개선하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 소재를 설계하고 최적화하는 데 분자동역학 전산모사가 유용하게 사용되지만, 전산모사 결과의 정확도 는 사용된 force-field에 크게 의존한다. 본 연구의 목적은 AEM 소재의 구조와 이온 전도 특성을 예측할 때 force-field 선택 이 미치는 영향을 체계적으로 조사하는 것이다. 이를 위해 poly(spirobisindane-co-aryl terphenyl piperidinium) (PSTP) 구조를 모델 시스템으로 선택하고 COMPASS III, pcff, Universal, Dreiding 등 네 가지 주요 force-field를 비교 분석하였다. 각 force-field의 특성과 한계를 평가하기 위해 298~353 K의 온도 범위에서 수화 채널 형태, 물 분자와 수산화 이온의 분포, 수산 화 이온 전도성을 계산하였다. 이를 통해 AEM 소재의 분자동역학 전산모사에 가장 적합한 force-field를 제시하고, 고성능 AEM 소재 개발을 위한 계산 지침을 제공하고자 한다.

수소는 기후변화 위기에 대응하기 위한 에너지원 중 하나로 주목받고 있다. 그러나, 수소는 밀폐된 공간에 누출되면 천장으로 상승하여 축적되고, 점화원과 만나면 화재나 폭발의 위험이 있다. 특히, 수소를 운송하거나 연료로 사용하는 선박은 여러 밀폐된 공간으 로 구성되어 있기 때문에 수소를 안전하게 사용하기 위해서는 공간 내에서의 확산 특성을 파악해야 한다. 본 연구는 선박 내 밀폐된 공간 에서 수소와 유사한 특성을 가진 헬륨의 누출방향에 따른 확산 특성을 실험적으로 파악하고, CFD 시뮬레이션을 통해 환기횟수가 25, 30, 35, 40, 45ACH로 증가함에 따라 누출방향에 따른 산소농도 변화를 파악하는 것이 목적이다. 연구 결과, 산소농도감소율은 -z 방향의 누출 이 2%, +x와 +z 방향의 누출이 1%였으며, 환기소요시간은 -z 방향 누출이 15분 30초, +x 방향 누출이 7분, +z 방향 누출이 9분으로 누출방 향에 따라 산소농도와 환기소요시간에 차이가 있음을 보여준다. 또한, 실험공간에서 환기횟수 35ACH 이상부터는 모든 누출 방향에서의 산소농도감소율과 환기소요시간에 유의미한 차이가 없었다. 따라서, 환기횟수를 증가하여도 산소농도와 환기소요시간이 개선되지 않았기 때문에 본 실험환경에서의 적정 환기횟수는 35ACH임을 알 수 있었다.

Garlic mustard (Alliaria petiolata) is a species that has devastated the United States and Canada. It is known to play a role in destroying the ecosystem. In this study, the domestic distribution of garlic mustard was confirmed and a detailed distribution map was created for the Samcheok region, where the largest population has been established in South Korea. This study investigated the growth environment, life cycle, and population dynamics of the species in the Samcheok region. Garlic mustard was found in a total of 301 locations in Samcheok, with a total distribution area of 2,957 square meters. Annual plants germinated in mid-April, overwintered in rosette form, underwent vegetative growth from April 10 to April 24 the following year, and flowered from April 24 to May 7. Individuals producing seeds began to die off from June. Both annual and biennial individuals showed a trend of increasing and then decreasing in number around April 27 (118 days). Garlic mustard grew well under favorable light conditions in early spring. They showed less growth on leaf litter, short distance from roads, lower altitude, deciduous broad-leaved forest of middle and lower parts of the slope and forest edge. Without proper control measures in the Samcheok region, it is likely to spread more rapidly in deciduous broad-leaved forests along hiking trails in the Galyasan Mountains. In particular, it is more likely to extend to oak community where light enters the site during flowering than to pine community where there is less light in the site.

전기자동차의 빠른 확산은 지구온난화와 자연재해 대응을 위해 국제적으로 중요한 과제이다. 대중화를 위해 “캐즘(Chasm) 극복”은 필수적이나, 선행연구들은 전기차 초기시장 분석이 대부분이며 캐즘 단계의 연구는 다소 제한적이다. 본 연구는 전기차 초기 단계를 벗어나는 국내시장에서 소비자의 전기차 구매 주요 저해 요인과, 이에 영향을 주는 소비자의 인구통계학적 특성 및 자동차 관련 경험을 설문과 통계 기법을 통해 심층 분석하였다. 연구 결과, 한국 전기차 시장은 캐즘 전 단계로 판단되며, 전기차의 “기술에 대한 낮은 신뢰성”, “경제성에 대한 의문”, “충전-운전 불편성”이 전기차의 주요 수용 저해 요인으로 확인되었다. 지역에 따른 고속/완속 충전 인프라의 적절한 구축, 교육과 홍보를 통한 전기차의 인식개선, 전기차 수용에 우호적인 얼리어답터(Early adopter)의 전기차 수용 촉진은 캐즘을 극복하는 과정에서 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.

기후 변화에 따른 위험성은 전 세계적으로 오랜 기간 강조되고 있으며, 이를 극복하기 위한 노력은 해운분야에서도 국제해사 기구를 중심으로 이어지고 있다. 연소과정에서 발생한 매연을 제어하기 위하여 매연 생성 특성에 관한 연구는 필수적이다. 본 연구에서는 에틸렌 가스를 기반으로 한 대향류 확산화염에서 불활성 기체인 질소를 혼합하여 화염온도, 화염형태, 매연 생성 관련된 화학종의 상태변 화를 확인하기 위해 광소멸법과 화학반응 수치해석을 수행하였다. 연구 결과. 질소의 혼합비율이 증가함에 따라 화염온도 감소와 매연체 적분율 감소로 이루어졌다. 매연 입자가 분포하는 구간도 감소하였으며, 30% 이상 혼합비율이 높아지면 체적분율 감소율이 감소하였다. 매연 성장에 관여하는 화학종들의 몰분율도 감소하였다. HACA 반응 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율에 따라 영향을 받으나, 홀수탄소 경로 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율뿐만 아니라 화염온도 영향을 받는 것을 확인하였다.

There is ongoing research to develop lithium ion batteries as sustainable energy sources. Because of safety problems, solid state batteries, where electrolytes are replaced with solids, are attracting attention. Sulfide electrolytes, with a high ion conductivity of 103 S/cm or more, have the highest potential performance, but the price of the main materials is high. This study investigated lithium hydride materials, which offer economic advantages and low density. To analyze the change in ion conductivity in polymer electrolyte composites, PVDF, a representative polymer substance was used at a certain mass ratio. XRD, SEM, and BET were performed for metallurgical analyses of the materials, and ion conductivity was calculated through the EIS method. In addition, thermal conductivity was measured to analyze thermal stability, which is a major parameter of lithium ion batteries. As a result, the ion conductivity of LiH was found to be 106 S/cm, and the ion conductivity further decreased as the PVDF ratio increased when the composite was formed.

Stainless steel, a type of steel used for high-temperature parts, may cause damage when exposed to high temperatures, requiring additional coatings. In particular, the Cr2O3 product layer is unstable at 1000oC and higher temperatures; therefore, it is necessary to improve the oxidation resistance. In this study, an aluminide (Fe2Al5 and FeAl3) coating layer was formed on the surface of STS 630 specimens through Al diffusion coatings from 500oC to 700oC for up to 25 h. Because the coating layers of Fe2Al5 and FeAl3 could not withstand temperatures above 1200oC, an Al2O3 coating layer is deposited on the surface through static oxidation treatment at 500oC for 10 h. To confirm the ablation resistance of the resulting coating layer, dynamic flame exposure tests were conducted at 1350oC for 5–15 min. Excellent oxidation resistance is observed in the coated base material beneath the aluminide layer. The conditions of the flame tests and coating are discussed in terms of microstructural variations.

국내 고농도의 초미세먼지 발생 빈도 증가와 함께 그 전구물질인 NH3와 관련한 연구가 활발히 진행 중이다. NH3 배출에 있어 농업의 기여율이 높은 것은 자명한 사실이다. 그러나 비료 사용이 농경지 대기 중 NH3 농도에 장기간 미치는 영향에 관련한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수동식 NH3 확산형 포집기를 활용해 11개월 간 농경지 대기 중 NH3 농도를 관측하였다. 그 결과 비료 살포 직후 한 달 동안 NH3 배출의 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 그 이후 여름철 기온 상승으로 NH3 휘발이 촉진되어 대기 중 농도가 증가할 것으로 예상하였으나, 54일간의 지속적인 강우로 인하여 대기 중 높은 암모니아 농도는 관측되지 않았다. 그 후 NH3 농도는 가을과 겨울을 거치면서 점차 감소하였다. 비료의 영향력이 감쇠한 시점 이후에는 기온이 감소할수록, 그리고 강수량이 증가할수록 NH3 농도는 감소하는 것을 상관분석을 통해 확인할 수 있었다. 종합해 보면, 국내 NH3 배출량에서 비료의 기여율을 연구하는 데 있어 비료 살포 직후 최소 한 달 동안은 집중적으로 살펴보아야 할 것이며, 현장 연구 시 강수량과 무강우 일수 등의 기상 정보도 함께 고려해야 할 것이다.

본 연구는 우리나라에서 외래종인 왕우렁이의 분포와 확산에 있어 영향을 미친 환경 및 인위적 요소를 분석하기 위해, 국내 왕우렁이 분포지역 및 관련 사회정책적 자료를 수집하여 분석하였다. 조사된 국내 왕우렁이 서식지 중 대부분은 고도 및 경사가 낮고, 농경지 인근에 위치하고 있었다. 이러한 왕우렁이 서식지의 특성은 친환경 농업이라는 인위적 활동에 의한 왕우렁이 확산 및 분포와 관련이 있는 것으로 판단된다. 우리나라에서는 왕우렁이와 관련하여 왕우렁이 농법의 국가적 장려, 왕우렁이 농법에 대한 국가 보조금 폐지, 생물다양성법 제정 등과 같은 정책적 변화와 친환경 농산물을 중시하는 웰빙 열풍 등 다양한 정책적, 사회적 사건이 발생하였다. 본 연구에서 확인한 왕우렁이의 확산 양상은 사회적 요소 중 유기농 농산물의 재배면적과 비율, 내수면 왕우렁이 생산량과 매우 유의한 상관관계를 보여, 왕우렁이 확산에 대한 인간 활동의 영향을 보여주었다. 이미 뉴트리아, 미국선녀벌레 등 많은 외래생 물종이 우리나라로 유입되고 있는 가운데, 왕우렁이와 같이 인위적 생물 확산이 반복되지 않도록 충분한 제도적 대책 보완과 함께 외래생물에 대한 범국민적 인식 제고가 필요하다.

본 연구는 해중림초 주변에서의 감태 포자의 확산 특성에 알아보기 위하여 연구를 수행하였다. 이를 위해 대상해역에서의 현 장관측과 EFDC를 활용하여 수치모형실험을 실시하였다. 또한, 앞선 결과를 바탕으로 대상해역에 설치된 해중림초 중 3개종(정삼각뿔형어 초, 이중돔형어초, 날개부를가진어초)에 대하여 Flow-3D를 이용한 수치모형실험을 실시하여 실해역 흐름 재현을 통한 포자이동 방향 및 최대 이동거리를 도출하고자 하였다. 연구결과, 정삼각뿔형어초와 이중돔형어초의 경우 포자의 최대 안착지점은 북서쪽 방향으로 10 m, 서쪽방향으로 6 m로 나타났다. 날개부를가진어초의 경우 포자가 해중림초 주변 4m지점에서 최대 안착을 하였다. 이러한 결과는 해중림초 설치시 감태 포자의 확산특성을 고려하여 배치하였을 경우 포자의 이동에 따른 해조류의 부착기질로서의 기능에 대한 효과가 증대될 것 으로 판단된다.

비결정성 영역에서의 유동단위의 고찰을 위하여 유동 파라메타와 결정크기로부터 폴리아미드 섬유고분자 물질의 자체확산, 홀 부피, 유동 열역학 파라메타 등을 계산하였다. 폴리아미드 섬유의 응력 완화 실험은 용매기를 부착한 인장 시험기를 사용하여 여러 온도의 공기, 증류수, 산, 염기 용액에서 실행하였다. REM 모델의 이론적인 응력완화식에 응력완화 실험 결과를 적용하여 여러 가지 유동 파라메타를 계산하였다. 이들 시료의 유동 파라메타는 완화 스펙트럼, 자체확산, 점도 및 유동 활성화 에너지와 직접적인 연관을 갖는 것으로 규명되었다.

구제역(Foot-and-Mouth Disease: FMD)과 고병원성 조류인플루엔자(Highly Pathogenic Avian Influenza: HPAI)는 발생 시 살처분 및 이동제한과 같은 방역조치로 인하여 막대한 사회적, 경제적 피해가 우려되는 제1종 가축전염병이다. FMD와 HPAI의 확산에 영향을 주는 요인은 다양한데, 우리나라의 경우 축산차량의 빈번한 축산시설 방문과 고밀도 사육방식 등이 주요 요인으로 지적되고 있다. 조류인플루엔자의 경우 야생조류 서식처까지의 거리가 확산 위험요인으로 작용했을 가능성 역시 제기되고 있다. 축산차량의 방문목적별 방문빈도나 농가밀도와 같은 요인들이 질병발생 및 확산에 미치는 영향력 수준은 지역별로 공간적 편차를 보일 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 고병원성 가축질병 발생빈도와 높은 상관성을 보이는 요인들의 지역별 영향력 수준을 가늠하기 위하여 국내에서 발생한 구제역 및 조류인플루엔자를 대상으로 공간가중회귀모형(Geographically Weighted Regression: GWR)을 적용하여 실증분석을 수행하였다. 분석결과에 의하면 가축질병 발생과 관련된 요인들은 그 영향력에 있어서 뚜렷한 지역적 편차를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과는 지역별 상황을 반영한 정교한 방역정책 수립 및 지원을 위한 기초정보로 써 활용가치가 있을 것으로 기대된다.

해양 HNS(Hazardous and Noxious Substances)의 유출 사고 시, 막대한 인명 피해와 환경 훼손을 피하기 위해 유출 사고 조기 예측과 정확한 확산 경로를 예측하는 것이 필수적이다. 본 연구의 최종목적은 전산유체역학을 이용하여 HNS사고가 발생하였을 때 위험구역을 적절히 예측할 수 있는 수치해석기법을 개발하고, 다양한 해양사고조건과 환경영향을 고려하여 근접역에서의 2차원 확산 특성을 고찰하고 확산 현상을 예측하기 위한 모델을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 상용코드인 ANSYS FLUENT(V. 17.2)을 사용하여 근접역에서의 2차원 확산특성을 모사하고 분석하였다. 특히, 누출된 HNS의 위치별 농도를 예측하기 위해 종수송방정식(Species Transport Equation)을 이용하였으며 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식과 표준 k-ε 모델을 이용하여 난류유동을 모사하였다. 해석된 결과는 문헌에서 얻어진 실험데이터와 상호비교하였으며 해수의 유속, HNS의 밀도에 따른 유층 두께, 해수면 HNS 평균 농도 그리고 HNS 전파 속도를 분석하였다. 유층 두께는 해류 유속에 따라 변화하며 변화 경향에 따라 두 구간으로 나눌 수 있다. 해류 전파 속도는 대체로 해류 유속과 선형적 비례관계를 갖는 것으로 나타났다. 해수면 평균 HNS 농도는 해류 유속에 선형적으로 비례하여 감소하며, HNS 밀도가 큰 경우 해수면 평균 HNS 체적 농도는 더 빠르게 감소하게 된다. 이러한 결과는 HNS 확산 특성을 분석하고 관련된 예측모델을 개발하는 데에 기여할 수 있다.