수소는 연소 과정에서 산소와 반응하여 물과 열만을 생성하며 공해 물질이 배출하지 않아 깨끗한 에너지원으로 간주된다. 이러한 특징으로 산업 활동으로 비롯된 대기 오염, 이상 기후 문제 등을 해결 하기 위한 대책안으로써 수소를 활용한 신재생에너지가 세계적으로 주목받고 있다. 이에 따라 선행 연 구에서는 수직형 탱크 구조의 취약부로 평가되는 지지부 단면 변화에 따른 영향성을 평가하기 위해 수소 생산 인프라 현장 조사를 수행한 바 있으며, 현장 조사 중에 현장 설치된 수소 탱크 강재 지지부 의 부식 문제를 확인하였다. 지지부의 부식은 구조물의 전체 강성을 감소시키며, 재난(지진)에 취약해 져 수소 저장 용기가 손상으로 인한 2차 피해로 이어질 수 있다. 이에 따라 본 연구는 선행 연구의 후속 연구로써 강재 지지부의 부식 문제를 개선하고자 고강도-저중량 재료인 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용한 지지부를 개발하여 수치해석을 통해 CFRP 지지부의 내진 성능평가를 목적으로 한다. 해석에 사용된 수소 탱크는 크게 몸체, 지지부, 기초부, 앵커 볼트로 구성되어 있으며, 지지부는 높이 965mm, 75×75×9.5mm의 L형강 4개로 확인되었다. 지진 하중에 대한 동적 성능을 평가하기 위해 시간이력해석법이 사용되었으며, 적용 동적하중의 경우, ASCE의 ICC-ES에서 제시한 평가 기준에 따라 AC 156 Amplitude 100%의 인공 지진을 적용하였다. 해석 결과, CFRP 지지부와 강재 지지부 상단의 최대 변위가 각각 35.48, 32.54mm로 매우 유사한 것으로 나타났으며, Hashin Damage Criteria를 사용하여 CFRP 지지부의 최대 손상 지수를 측정한 결과 수지의 인장측에서 0.065로 확인되었다. 이는 기준 손상 지수 1 대비 매우 낮은 수준이며, 해석 결과를 종합했을 때 CFRP 지지부는 충분한 안전성을 보이는 것으로 판단된다.

최근 Carbon Fiber Sheets(CFS)를 이용하여 철근콘크리트(RC) 기둥을 보강하는 방법이 널리 사용 되고 있다. 기존 연구들은 대부분 원형 단면을 가진 RC 기둥에 초점을 맞추고 있는 반면, 사각 단면 을 가진 RC 기둥에 대한 연구는 비교적 제한적이다. 특히 실험 결과를 예측하기 위한 해석적 연구는 실험적 연구에 비해 제한적으로 수행되었다. 따라서 본 연구에서는 CFS로 횡구속된 RC 기둥의 횡구 속 효과를 예측하기 위한 해석적 연구결과를 제시한다. CFS로 횡구속된 RC 기둥의 횡구속 효과를 예 측하기 위해 상용 구조해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 유한요소해석이 수행되었다. 유한요소해 석 시 콘크리트는 Solid 요소로 모델링 되었으며, 철근과 CFS는 각각 Beam 요소 및 Shell 요소로 모 델링 되었다. 또한 콘크리트와 철근은 일체 거동하는 것으로 가정되었으며, CFS와 콘크리트는 완전부 착하는 것으로 가정되었다. 실험결과와 해석결과의 파괴양상을 분석하였을 때, 본 연구에서 제안된 유 한요소해석 모델은 실험체의 부착파괴를 적절히 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 해석을 통해 예측된 극한응력에 대한 실험결과의 오차는 평균 2.97%로 나타났으며, 극한응력 시의 축방향 변형률 및 횡방향 변형률은 실험결과와 비교하여 각각 평균 17.32% 및 9.52%의 오차를 나타내었다. 따라서 제안된 해석모델은 CFS로 횡구속된 RC 기둥의 횡구속 효과를 비교적 잘 예측할 수 있는 것으로 판 단된다.

본 연구는 탄소 기반 필러인 탄소나노튜브 (Carbon nanotube, CNT), 탄소 섬유 (Carbon fiber, CF) 와 중공유리구체 (Hollow glass microsphere, HGM)를 혼입한 전도성 복합재료가 다양한 열화 상황 에 노출된 이후의 발열성능을 조사하고 분석하였다. 대부분 상황에서 시멘트 기반의 재료들은 질산 및 황산의 침투 또는 동결융해와 같은 다양한 자연적 열화상황에 노출되게 된다. 본 연구는 기존의 이러 한 한계를 극복하고자 HGM, 전도성 필러를 혼입한 전도성 복합재료를 제조하였고, 물리적·전기적 및 열적 특성을 조사하였다. 모든 시편에서 HGM의 혼입은 시편의 밀도와 열 전도도를 감소시켰으며, 다 량의 혼입은 강도와 전기 전도도를 감소시키는 결과를 관찰할 수 있었다. 그러나 적정량의 혼입은 오 히려 전기 전도도를 향상시키는 결과를 확인할 수 있었으며, 반복적인 발열 실험에서의 성능 유지 또 한 미혼입 시편에 비하여 상대적으로 뛰어난 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 HGM의 혼입에 대한 영 향을 더욱 자세하게 분석하기 위하여 수은압입법, 주사전자현미경, 제타전위 및 라만분광법 등의 분석 이 수행되었다.

본 연구에서는 수소 자원의 활용도가 높아짐에 따라 수소 저장 용기의 내진 성능을 평가하기 위해 수소 저장 시설을 방문하여 현장 조사를 수행하였다. 외관 조사 중, 수조 저장 용기의 지지부에서 부식이 진행됨을 확인하였고, 이에 대한 대책안 으로 내부식성 재료인 CFRP로 대체하여 성능을 평가, 검증하였다. 이를 위해 현장 조사 결과를 바탕으로 상용 유한요소해석 프 로그램인 ABAQUS를 사용하였으며, 해석 결과 CFRP로 제작된 수소 저장 용기의 지지부는 강재 대비 약 12배 이상 뛰어난 성 능을 보였다. Hashin Damage Criteria를 기반으로 CFRP 지지부의 안전성 검토를 수행한 결과 최대 손상 지수가 0.065로 확인되 었다. 기초부 콘크리트의 경우, 쪼갬 및 휨 인장 응력에 대한 안전성을 검토하였으며, 허용 강도 대비 7~36%의 안전도를 보였 다. 이를 근거로 CFRP를 수소 저장 용기의 지지부에 적용하는 것은 합리적이며, 뛰어난 경제성을 보인다. 다만, 이러한 결과는 수치 해석에 의하므로 실규모 지진동 모사 시험을 통해 해석 모델의 신뢰성을 보충할 필요가 있다.

Dissolved organic matter (DOM) is a key component in the biogeochemical cycling in freshwater ecosystem. However, it has been rarely explored, particularly complex river watershed dominated by natural and anthropogenic sources, such as various effluent facility and livestock. The current research developed a new analytical method for TOC/TN (Total Organic Carbon/Total Nitrogen) stable isotope ratio, and distinguish DOM source using stable isotope value (δ13C-DOC) and spectroscopic indices (fluorescence index [FI] and biological index [BIX]). The TOC/TN-IR/MS analytical system was optimized and precision and accuracy were secured using two international standards (IAEA-600 Caffein, IAEA-CH-6 Sucrose). As a result of controlling the instrumental conditions to enable TOC stable isotope analysis even in low-concentration environmental samples (<1 mgC L-1), the minimum detection limit was improved. The 12 potential DOM source were collected from watershed, which includes top-soils, groundwater, plant group (fallen leaves, riparian plants, suspended algae) and effluent group (pig and cow livestock, agricultural land, urban, industry facility, swine facility and wastewater treatment facilities). As a result of comparing characteristics between 12 sources using spectroscopic indices and δ13C-DOC values, it were divided into four groups according to their characteristics as a respective DOM sources. The current study established the TOC/TN stable isotope analyses system for the first time in Korea, and found that spectroscopic indices and δ13C-DOC are very useful tool to trace the origin of organic matter in the aquatic environments through library database.

본 연구는 중요한 탄소흡수원의 역할을 하는 산림생태계 탄소흡수 잠재력을 분석하고 이를 통해 탄소 공간지도 제작을 목표로 한다. 연구지역은 대한민국 전역으로, 시도 및 시군구의 공간 단위로 분석을 진행하였으며. 첫째, 침엽수림(Conifers), 활엽수림(Non-Conifers), 혼효림(Mixed), 상록활엽수림(Evergreen broadleaf forests), 죽림(Bamboo)의 면적을 지역별로 산정한 후, 이들 면적에 대한 연간 이산화탄소흡수량 고유계수를 적용하여 지역별 이산화탄소흡수량과 전국 단위의 흡수량을 계산하였다. 분석결과, 전체 산림지의 이산화탄소흡수량은 2010년 56,352,485t CO2/yr, 2015년 55,391,298t CO2/yr, 2020년 52,633,417t CO2/yr로 감소하는 것으로 나타났다. 산림면적의 감소가 주요 감소 원인으로 분석되었고, 부분적으로 기후변화 등에 따른 식생의 종조성 변화도 원인으로 나타났다. 이에 더하여, 상록활엽수림 및 죽림의 면적을 기반으로 탄소흡수량을 분석한 결과 상록활엽수는 55,928t CO2/yr, 죽림은 591,183.4t CO2/yr의 이산화탄소흡수량을 얻을 수 있었다. 지자체별 탄소흡수량 분석결과에서는 태백산맥, 소백산맥을 포함하고 있는 시군구가 다른 지역에 비해 산림지역의 이산화탄소흡수량이 많다는 것을 파악되었고, 대구광역시, 광주광역시, 대전광역시 등 대도시 인접 지역은 상대적으로 이산화탄소흡수량이 적음을 확인할 수 있었다. 결론적으로, 우리나라 탄소중립 실현을 위한 탄소흡수원으로써 산림지의 관리에 있어서 산정체계의 고도화가 필요하다. 특히 기후변화에 따라 변화될 식생대의 분포와 식생별 수목의 종조성 변화를 고려한 임목별 연령별 흡수계수 산정 자료 구축이 필요하다. 본 연구에서 제시한 상록활엽수와 죽림의 경우가 중요한 예시가 될 것이다. 또한, 탄소흡수량 감소에 가장 중요한 요인이 산림면적 감소인 것을 고려할 때, 산림지 면적의 회복을 위한 적극적인 복원 정책의 수립과 이행이 요구되며, 죽림 등 탄소흡수량이 높은 식생의 보전, 확대를 위한 지속 가능한 관리 정책 마련이 필요하다. 특히, 산림면적의 회복을 위하여 지자체 단위에서 면적 기반 산림관리와 지역 단위에서 유역기반의 통합된 산림관리 정책과 이행 방안 마련이 시급하다.

최근 전 세계적으로 전례 없는 홍수와 극심한 폭염이 발생하면서 급속한 기후 변화의 심각성에 대한 세계적 인식이 높아졌다. 태양광 발전시설의 사회적 수용성과 안전성을 적극 홍보하는 한편, 국가 차원에서 정책 결정과 사업 운영을 최적화하기 위해 노력하고 있다. 본 연구는 영남·호남권 12개 주요 시·도의 태양광 발전설비 효율을 지역 에너지자원 지원 시스템과 기상자료를 활용한 DEA(Data Envelopment Analysis)를 활용하여 분석하였다. 첫째, 지역 내 지리적 범위의 차이는 발전효율의 성능적 평가의 차이점이 발생하는 것을 알 수 있었다. 둘째, 경제적 측면과 환경적 측면을 모두 고려한 태양광 발전시설에 대한 최적의 공간정보시스템의 중요성을 강조한다. 국내 신재생에너지 발전시설의 입지적 조건 개선으로 거시적 측면의 운영을 질적으로 보완하여 에너지 정책적 지원 필요성을 시사하며, 에너지 투자사업의 경제성 및 타당성을 제시하고자 한다.

Within the air purification system of a nuclear power plant, specific radioactive isotopes are extracted from gases through adsorption onto activated carbon. To properly dispose of used activated carbon, it is essential to determine the concentration of radioactive nuclides within it. This study discusses the application of the pyrolysis method for analyzing the concentrations of 3H and 14C in spent activated carbon. The pyrolysis was conducted using Raddec’s Pyrolyser, with adjustments made to parameters such as temperature profiles, airflow rates, sample quantities, and trapping solution volumes. The evaluation method for the pyrolysis of activated carbon to analyze 3H and 14C involved adding 3H and 14C sources to the activated carbon before use and subsequently assessing the recovery rates of the added sources in comparison to the analysis results.

Tomatoes in greenhouse are a widely cultivated horticultural crop worldwide, accounting for high production and production value. When greenhouse ventilation is minimized during low temperature periods, CO2 enrichment is often used to increase tomato photosynthetic rate and yield. Plant-induced electrical signal (PIES) can be used as a technology to monitor changes in the biological response of crops due to environmental changes by using the principle of measuring the resistance value, or impedance, within the crop. This study was conducted to investigate the relationship between tomato growth data, vital response, and PIES resulting from CO2 enrichment in greenhouse tomatoes. The growth of tomato treated with CO2 enrichment in the morning was significantly better in all items except stem diameter compared to the control, and PIES values were also higher. The growth of tomato continuously applied with CO2 was better in the treatment groups than control, and there was no significant difference in chlorophyll fluorescence and photosynthesis. However, PIES and SPAD values were higher in the CO2 treatment group than control. CO2 enrichment have a direct relationship with PIES, growth increased, and transpiration increased due to the increased leaf area, resulting in increased water absorption, which appears to be reflected in PIES, which measures vascular impedance. Through this, this study suggests that PIES can be used to monitor crops due to environmental changes, and that PIES is a useful method for non-destructively and continuously monitoring changes of crops.

The study used the whole-life carbon assessment method to conduct a thorough carbon-neutral evaluation of a standard steel structure. To further assess carbon emissions, 11 design-changed models were evaluated, with changes made to the span between beams and columns. The results of the carbon emission assessment showed savings of approximately 13.1% by implementing the stage of the beyond life cycle. Additionally, the evaluation of carbon emissions through design changes revealed a difference of up to 42.2%. These findings confirmed that recycling and structural design changes can significantly reduce carbon emissions by up to 48.6%, making it an effective means of achieving carbon neutrality. It is therefore necessary to apply the stage of beyond life cycle and structural change to reduce carbon emissions.

본 연구는 탄소 흐름 관점에서 기존 농촌경관 시스템 구조를 분석하고 이를 토대로 탄소중립 농촌경 관으로 전환하기 위한 자연기반해법을 제시하였다. 농촌경관 시스템은 생산경관, 자연경관, 생활경 관 하위 시스템으로 구성되어 있었으며, 각 하위 시스템을 인과지도 작성하고 이를 통합하였다. 통합 인과지도를 분석한 결과, 토지 이용 및 인간 활동 관리와 피드백 루프의 재구축을 위한 자연기반해법 전략이 필요하다는 것을 확인하였다. 이를 기반으로 본 연구는 ‘토양유기탄소 보존을 위한 탄소 농 업’, ‘탄소 흡수원 경관 관리’, ‘기후스마트 농업’, 그리고 ‘신재생에너지 기반 순환 농업’을 제안하였 다. 본 연구 결과는 기존 생산과정 중심의 농촌지역의 탄소중립 정책에서 벗어나 농촌경관 시스템의 전반적인 탄소 흐름을 확인하여 자연기반해법을 제시하였다는 데에 의의가 있다.

Mass production of high-quality carbon nanotubes (CNTs) remains a challenge, requiring the development of new wetimpregnated catalyst suitable for the catalytic chemical vapor deposition (CCVD) of CNTs in a fluidized bed reactor. For the successful development of a new catalyst, a highly robust system to synthesize CNTs must be established. Here, we systematically investigated the robustness of CNT synthesis by CCVD using a wet-impregnated catalyst. We statistically tested four factors that could potentially affect the robustness of CNT synthesis system, focusing on carbon yield and IG/ID. First, we tested the effect of vacuum baking before CNT growth. F test and CV equality test concluded that vacuum baking recipe did not significantly reduce the variability of the CNT synthesis. Second, we tested the batch-to-batch variation of catalysts. The results of t test and one-way analysis of variance indicate that there is significant difference in carbon yield and IG/ID among catalysts from different batches. Third, we confirmed that there is spatial non-uniformity of wet-impregnated catalysts within a batch when they are produced in large scale. Finally, we developed a multi-step heating recipe to mitigate the temperature overshooting during the CNT synthesis. The multi-step recipe increased the mean of carbon yield, but did not influence the variability of CNT synthesis. We believe that our research can contribute to the establishment of a robust CNT synthesis system and development of new wet-impregnated catalysts.

Disposal of radioactive waste requires radiological characterization. Carbon-14 (C-14) is a volatile radionuclide with a long half-life, and it is one of the important radionuclides in a radioactive waste management. For the accurate liquid scintillation counter (LSC) analysis of a pure beta-emitting C-14, it should be separated from other beta emitters after extracted from the radioactive wastes since the LSC spectrum signals from C-14 overlaps with those from other beta-emitting nuclides in the extracted solutions. There have been three representative separation methods for the analysis of volatile C-14 such as acid digestion, wet oxidation, and pyrolysis. Each method has its own pros and cons. For example, the acid digestion method is easily accessible, but it involves the use of strong acids and generates large amount of secondary wastes. Moreover, it requires additional time-consuming purification steps and the skillful operators. In this study, more efficient and environment-friendly C-14 analysis method was suggested by adopting the photochemical reactions via in-situ decomposition using UV light source. As an initial step for the demonstration of the feasibility of the proposed method, instead of using radioactive C-14 standards, non-radioactive inorganic and organic standards were investigated to evaluate the recovery of carbon as a preliminary study. These standards were oxidized with chemical oxidants such as H2O2 or K2S2O8 under UV irradiations, and the generated CO2 was collected in Carbo-Sorb E solution. Recovery yield of carbon was measured based on the gravimetric method. As an advanced oxidation process, our photocatalytic oxidation will be promising as a time-saving method with less secondary wastes for the quantitative C-14 analysis in low-level radioactive wastes.

Instead of using expensive platinum, carbon anodes could potentially be utilized in the process of reducing oxides in LiCl-Li2O molten salt at a high cell potential. However, this high potential leads to the generation of a mixture of anodic gases containing toxic and corrosive gases such as chlorine (Cl2), oxygen (O2), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide (CO2). To better understand this gas mixture, we conducted real-time analyses of the gases generated on the carbon anode during the TiO reduction reaction in the molten salt at 650°C, using a MAX-300-LG gas analyzer. Our results indicate that the ratio of CO/O2/CO2/Cl2 in the gas mixture is significantly influenced by the composition of the salt, and that removing the sources of oxygen ions in the salt increases the likelihood of generating toxic and corrosive Cl2 gas.

Though many treatment technologies of contaminated water have been developed for a long time, it is still difficult to find a suitable method for large volumes of low radioactivity tritium-contaminated water. For this reason, most of the tritium-contaminated water been discharged to the biosphere or been stored in a special control area as radioactive waste. Activated carbon is a common material, but since there are few data on the treatment of tritium-contaminated water, its adsorption behavior to HTO is worth studied. In our study, for the tritium-contaminated water having a low radioactivity concentration (350-480 Bq/g), adsorption experiments were performed with activated carbon. The effects on the selective adsorption of HTO were investigated for temperature (5-55°C), hydrogen peroxide (1-10wt%) and activated carbon reuse (1-6 times) under non-equilibrium conditions. The treatment of activated carbon significantly reduced the radioactivity of tritium-contaminated water around 60 minutes of adsorption time. In order to clearly analyze the experimental results, positive factors and negative factors on the HTO selectivity were separately evaluated according to the adsorption time. Temperature and the reuse of activated carbon were evaluated as negative factors for HTO selectivity of activated carbon, whereas hydrogen peroxide (> 5wt%) was evaluated as a positive factor. By the evaluation method of separating the influencing factors into two types, the adsorption experimental results of HTO could be understood more clearly.

본 연구는 환경측정용 센서 위치에 따른 온실 환경의 공간· 수직적 특성을 조사하고 온실 종류에 따른 온도, 광도 및 CO2 농도 간의 상관관계를 구명하고자 수행하였다. 벤로형 온실의 공간적인 5지점을 선정한 후 각 지점에서 대표적 작물의 수 직적 높이 4지점과 지면부, 지붕 공간에 온도, 상대습도, CO2, 엽온 및 광센서를 설치하였다. 벤로형 온실과 반밀폐형 온실 에서 온도, 광도 및 CO2 농도 변화의 관계성을 Curve Expert Professional 프로그램을 이용하여 비교하였다. 벤로형 온실 의 공간적 위치에 따른 편차는 CO2 농도가 다른 요인보다 큰 것으로 나타났다. CO2 농도는 평균 465－761μmol·mol-1 범 위였고, 편차가 가장 큰 시간대는 오후 5시였으며, 최고 농도 는 액화 탄산가스 공급장치의 메인 배관(50∅)과 가까운 위치 인 중앙 후부(Middle End, 4ME)에서 646μmol·mol-1, 최저 농도는 좌측 중앙(Left Middle, 5LM)에서 436μmol·mol-1이 었다. 수직적 위치에 따른 편차는 온도와 상대습도가 다른 요 인보다 큰 것으로 나타났다. 평균 기온의 편차가 가장 큰 시간 대는 오후 2시대이며, 최고 기온은 작물 위 공기층(Upper Air, UA)에서 26.51℃, 최저 기온은 작물의 하단부(Lower Canopy, LC)에서 25.62℃였다. 평균 상대습도의 편차가 가장 큰 시간 대는 오후 1시대로 나타났으며, 최고 습도는 LC에서 76.90%, 최저 습도는 UA에서 71.74%이다. 각 시간대에 평균 CO2 농 도가 가장 높은 수직적 위치는 지붕 공간 공기층(Roof Air, RF)과 시설 내 지면(Ground, GD)이었다. 온실 내 온도, 광도 및 CO2 농도의 관계성은 반밀폐형 온실의 경우 결정계수(r2) 가 0.07, 벤로형 온실은 0.66이었다. 결과를 종합하여 볼 때, 온실 내 CO2 농도는 공간적 분포, 온도와 습도는 작물의 수직 적 분포 차이를 측정하여 분석할 필요가 있고 환기율이 낮은 반밀폐형 온실의 경우 목표 CO2 시비 농도가 일반 온실과 다 르게 설정해야 할 것으로 판단된다.