Spirodela polyrhiza (L.) has been known as greater duckweed or great duckmeat. It is native inhabited in Korea. It is considered as a rich source of primary metabolites including protein, carbohydrates, and fats. Thus, it is considered as an alternative food source for the future. In addition, it has a strong phytoremediation capacity to remove various environmental pollutants, especially inorganic elements and pesticides. With a variety of duckweed’s application, there is an urgent need to develop a cultivation method for a sustainable supply of S. polyrhiza. In this study, an indoor vertical farm has been introduced to optimize duckweed cultivation. Indoor cultivated S. polyrhiza showed about 2-fold higher fresh weight than outdoor cultivated duckweed. Contents of inorganic elements were also significantly reduced in indoor cultivated S. polyrhiza. Especially, lead (Pb), cadmium (Cd), and arsenic (As) were approximately 10-fold decreased in indoor cultivated duckweed. On the other hand, contents of proteins and fats were significantly increased in indoor cultivated S. polyrhiza, while carbohydrates were found more in outdoor cultivated S. polyrhiza. Increasing N content in a homemade nutrition solution also enhanced fresh and dried weights of S. polyrhiza by about 1.8-fold in comparison with other commercial nutrition solutions. Proliferation rate (%) was doubled every 24 hours in this indoor vertical farm, indicating the accomplishment of a sustainable supply for S. polyrhiza. Further studies need to be undertaken to cultivate other duckweeds such as Wolffia arrhiza and Lemna minor using the same indoor farming system.

This study analyzes the aerodynamic and structural characteristics of an H-Darrieus vertical-axis wind turbine (VAWT) under varying inlet velocities using transient analysis. The k-ε turbulence model and six-DOF were applied to simulate urban environments in the flow analysis, while the structural analysis considered blade momentum of inertia and RPM conditions. The numerical results showed that the drag and lift forces increased by 60% and 53% respectively from the nominal wind speed to the cut-off wind speed conditions. Structural analysis indicated that the maximum Von-Mises stress in the blade did not exceed the yield strength of 69 MPa of PC-ABS, ensuring structural stability. However, the connecting rod exceeded the yield strength of SPCC 270 MPa, suggesting potential failure due to repeated rotational loads. This study confirms that materials with a yield strength of more than 1,100 MPa required for connecting rods to ensure reliable operation at high wind speed. These findings provide important insights for the design of robust VAWTs suitable for extreme environments.

본 연구에서는 1톤 용량의 배아미를 생산할 수 있는 중형 배아미 생산시스템의 설계, 개발 그리고 평가를 목표로 하였다. 개발된 배아정미기는 연삭과 마찰의 혼합방식으로 제조되었다. 배아미 생산시스템의 형태는 2대의 직렬 입형 배아정미기로 구성하였으며, 배아부착율, 백도, 싸래기율을 조사하였다. 또한, 연삭식, 마찰식, 연삭과 마찰의 혼합방식에 따라서 각각 배아미의 배아부착율, 백도, 싸래기율도 조사하였다. 본 시스템은 1단계 배아정미기에서는 연삭과 마찰의 혼합방식으로 미강을 깍은 후, 2번째 배아 정미기에서는 쌀의 배아가 떨어지지 않도록 미세 미강을 제거하면서 쌀의 백도를 높이도록 개발되었다. 배아정미기 시작기에서는 축 롤러 부분의 금강석 연삭돌을 3개, 스크린부에는 6개의 연삭돌을 설치하였고, 각각의 정미기 롤러축의 회전속도는 960 rpm과 780 rpm으로 하여 배아 부착율과 백도를 높였다. 그 결과, 약 20%의 배아 부착율을 증가시킬 수 있었다. 본 연구에서는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 배아부착율은 현미의 함수율과 밀접한 관계가 있었다. 함수율 15.2±0.1%인 시료로 실험한 결과, 투입량 약 600 kg일 때 배아부착률은 약 70%를 나타내었다. 둘째, 배아미의 백도는 정미기 롤러축의 회전속도 960 rpm 과 780 rpm 조건으로 운전하였을 때 각각 35, 37 백도로 향상시킬 수 있었다. 셋째, 싸래기율은 본 시스템에서 1% 미만으로 나타냈다. 본 연구에서 개발된 연식마찰식 배아정미기를 평가해본 결과 배아부착율, 백도, 싸래기율을 효과적으로 개선할 수 있었고 30%의 에너지 이용을 절감할 수 있었다.

장경간 교량의 낮은 감쇠비로 인하여 발생하는 구조물의 진동은 구조물의 안전성 및 사용성에 부정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 시공 중인 교량에 지배적으로 발생하는 연직 방향 진동을 제어하기 위하여 능동형 질량댐퍼(AMD)를 연구하였다. 대상 사장교의 동특성을 조사하기 위하여 모드 해석이 수행되었으며 이를 바탕으로 제어 성능과 설치 공간에 적합한 AMD를 설계하기 위하서 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어 알고리즘을 사용하였다. 성능 검증을 위하여 건설 단계의 대상 구조물과 AMD를 1/10.5의 상사비로 축소시킨 시작품을 설계, 제작하였으며, 시스템 식별을 수행하여 Linear Quadratic Gaussian (LQG) 제어 알고리즘을 적용하였다. 성능 실험 결과 AMD 제어 시에 높은 제어 효과를 구현하였으며, 실험 결과를 수치해석과 비교를 통하여 제어기 설계의 타당성을 확인하였다.

본 연구에서는 농가현장에 보급되어 있는 350kW (175kW × 2대)급 수직형 지열히트펌프시스템으로 1,650m2 면적의 육묘온실에 2011년 6월 7일부터 9월 18일까지 냉방실험을 수행하여 냉방성능을 분석하고, 농가현장에서 지열히트펌프를 가동함에 있어 보다 효과적인 운용방법을 고려해보고자 하였다. 증발기측 물 온도차는 증발기 입구 물온도가 26.4℃에서 17.1℃로 변할 때 최대 1.7℃, 최소 0.9℃ 차이(평균 1.3℃)를 보였으며, 증발기 입구 물온도가 16.6℃에서 13.1℃로 변할 때 최대 1.1℃, 최소 0.8℃(0.9℃) 차이를 보였다. 히트펌프를 1대(175kW × 1대) 가동하는 경우, 증발기 입구에 유입되는 물온도 13.0~15.5℃(응축기 입구에 유입되는 물온도 19.4~21.2℃) 범위에서 냉방성능계수는 1.1~1.8, 발생한 냉방열량은 68.2~106.8kW, 소비전력은 61.0kW, 히트펌프를 2대(175kW × 2대) 가동하는 경우, 증발기 입구 물온도 10.0~13.0℃(응축기 입구에 유입되는 물온도 18.5~22.2℃) 범위에서 냉방성능계수는 2.0~2.7, 냉방열량은 203.9~262.0kW, 소비전력은 95~98kW 이었다. 6월의 누적 냉방열량은 14,718.6kWh(12,657,996kcal), 누적소비전력은 6,352.0kWh이었으며, 7월은 각각 26,765.1, 11,600.0kWh, 8월은 각각 28,437.2, 12,508.0kWh, 9월은 10,065.0, 5,125.0kWh로 8월이 가장 큰 냉방열량을 나타내었다.

본 연구는 해상용 부이(bouy)의 전원공급용 풍력 발전기 개발하였으며, 이는 특허 기술 및 SVAWT 모델 개발의 다양한 경험을 바탕으로 실시되었다. 구조 및 진동 안전성의 확인을 위한 방법으로 자체 개발한 디자인 프로그램과 첨단 공학 기술, 전산 유체 역학, 유한 요소법 및 전산 구조 역학이 사용되었다. 특별 로딩 및 해양 부이의 동적 움직임을 유도해서 파도에 의한 진동 조건으로도 간주되었다. 이 디자인은 특별 설계되었고, 특허 에어포일 형상은 테스트를 거쳐 바다 부이의 제한된 설치 공간에 따라 최대 출력을 얻는데 적용되었다. 여러 SVAWT 모델이 구축 되었으며 실제로 부이에 장착되어 바다에서 테스트 중이다.

2010년 8월 13일부터 9월 3일까지 수도권지역에서 집중관측(Predictability and Observation Experiment of Korea-2010, ProbeX-2010)이 수행되었으며, 그 일환으로 동두천, 인천공항, 양평에서 6시간 간격으로 라디오존데 관측이 실행되었다. 관측기간 동안 우리나라의 전형적인 호우 패턴인 스콜선형, 정체전선형, 태풍 전면 수렴형, 열대저압부형, 태풍 직접형 호우가 연속적으로 발생하였다. 8월 15일 03 KST 경에는 스콜선형 구름대가 수도권 지역에서 발달하였다. 따뜻하고 습한 하층 공기 위로 건조한 중층 공기가 유입되어 강한 대류 불안정이 형성되었으며 이로 인해 호우가 발생하였다. 8월 23일부터 26일, 8월 27일부터 29일은 각각 정체전선과 태풍 전면 수렴대의 영향을 받아 강우가 발생하였다. 정체전선형 강우 초기에는 열적 불안정이 우세하게 나타났으나 강우 후기에는 역학적 불안정이 강화되었다. 이 기간 중 특히 강한 강수는 서해상에서 남풍류 하층 제트가 발달한 8월 25일에 발생하였다. 태풍 전면 수렴형 강우기간에는 열적 불안정과 역학적 불안정이 모두 유지되는 특징을 보였다. 이 기간 중 특히 강한 강수는 높은 상당온위(〉345 K)를 가진 열대 공기가 대기 중하층에 거쳐 유입되었을 때 발생하였다. 8월 27일과 9월 2일에는 각각 열대저압부와 태풍 곤파스의 영향에 의해 강우가 발생하였다. 이 사례들 동안에는 역학적 불안정이 매우 강하게 발달하였다.

최근 도심지에 건설되고 있는 대부분의 주상복합건물과 아파트들은 다양한 공간을 구성하기 위해 주로 복합구조형식을 채택하고 있다. 특히, 이러한 구조형식들 중의 하나인 상부벽식-하부골조시스템은 전이층에서 서로 연결되는 전단벽형식과 골조형식을 모두 포함하고 있다. 그러나 이 시스템은 구조적인 안전성 측면에서 볼 때 매우 불합리하며, 전이층에서의 응력분포를 파악하기 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 연직 및 정적 횡하중이 작용하는 전이보 시스템의 전단벽 배치에 따른 구조적인 거동과 응력분포를 분석하고자 함에 있으며, 또한 해석결과를 바탕으로 전이층부근에서의 하중의 전달경로 및 응력집중현상을 파악하고, 전단벽과 전이보의 효율적인 설계를 위한 방안을 제시하고자 한다.

Tropaeolum majus, with a high decorative and food demand for vertical greening systems, has been utilized to revitalize urban agriculture. The effects of number of non-woven fabrics in a non-water environment and the adaptability of T. majus to this system were investigated. Planting ground composition of the container-type wall vertical greening system was made using non-woven fabric in one, two, three, or four layers. The results showed that the soil water content remained the highest when the non-woven fabric comprised 4 sheets. The morphological properties showed more growth with the 4 sheets than with 1, 2, and 3 sheets. In terms of physiological characteristics, chlorophyll content was mostly high in the 4 sheets, while shoot fresh weight value was in the order of 3 sheets > 4 sheets > 2 sheets > 1 sheet, and root fresh weight value was in the order of 4 sheets > 2 sheets > 1 sheet > 3 sheets. The dry weight of the measured values in the shoot was in the order of 4 sheets > 3 sheets > 2 sheets > 1 sheet while no clear difference was found in the root of each treatment. The difference in the flowring characteristics was not different, but in evaluating the characteristics as a whole, the growth in the three layers of non-waven fabric was the best. In addition, the soil moisture content and the growth characteristics were statistically significant as a positive correlation between the groups. Thus, greater the non-woven fabric, the higher is the adaptability of T. majus to dry stress under soil water-free conditions by maintaining soil moisture content. This showed that it represented an effective alternative as a method of vertical greening system for lower maintenance urban agriculture.

부분 침지형 수직류식 인공습지공정은 20×12×20cm 크기로 제작하였으며 반응조 총 용적은 4.8L(유효용적 4.3L)이다. 인공습지 충진 여재는 생초액비 폐잔류물과 황토 및 점토를 혼합하여 지름 5~10mm의 크기로 제조한 황토볼을 사용하였으며, 반응조 하부로부터 높이 13.5cm(유효용적 대비 75%)까지 황토볼을 충진 하였다. 그리고 그 위에 모래를 반응조 높이 20cm 까지 충진 하였다. 모래는 지하흐름형 수직류식 인공습지공정의 식물 식재 및 뿌리의 기공확보를 위하여 사용 하였으며, 식물로 갈대를 반응조내 식재 가능한 만큼 충분히 식재하였다. 본 연구에서는 수직류식 반응조 단일공정에서 Oxic, Anoxic 공정이 존재하도록 Zone을 구분한 상태에서 tidal flow 방식으로 운전하였다. 체류시간은 96hr로 운전을 실시하였으며, 침지율 25% 지점에서 반송을 실시하였으며, 반송률은 1Q, 2Q, 4Q로 변화시켜가며 반송률에 따른 유기물 및 영양염류 제거효율을 살펴보았다. 처리수는 pH, SS, CODMn, T-N, T-P를 분석하였으며, 유입수의 평균농도는 pH 6.6~6.8, SS 7.0mg/L, COD 44.22mg/L, T-N 35.81mg/L, T-P 0.67mg/L 이었다. 그 결과 pH는 반송률에 관계없이 6~8사이로 유지되는 것으로 나타났으며, SS는 모든 반송률 조건에서 유입수 유입시 모래층을 거쳐 반응조 내부로 유입되기 때문에 부유물질이 거의 없는 수준까지 제거되는 것으로 나타났다. COD는 반송률 1Q 보다는 2Q 이상으로 운전할 때 COD 제거에 있어 더 좋은 것으로 나타났으며, T-N은 반송률 2Q 이상의 조건에서 T-N 농도가 약 4~5mg/L 수준까지 감소하여 그 농도수준으로 계속 유지되는 것으로 나타났다. 따라서 반송률은 2Q 이상으로 반송을 실시하여야 COD 및 T-N의 제거효율이 더 증가되는 것으로 나타났으며, 반송률 2Q에서는 제거효율이 COD 70%, T-N 87%, 4Q에서는 COD 73%, T-N 89%로 나타나 2Q 이상의 반송률에서는 반송률 증가에 따른 처리효율 변화가 미미한 것으로 나타났다. T-P는 반송률에 관계 없이 매우 낮은 농도로 유출되어 반송률별 처리효율 비교가 큰 의미를 가지지 않는 것으로 나타났다. 하지만 반송률을 2Q 이상으로 실시할 경우 1Q의 반송률 보단 T-P가 좀 더 제거되는 것으로 나타났다. 따라서 2Q 이상의 반송률에서는 반송률 증가에 따른 COD, T-N 처리효율 변화가 미미하여 경제성 등을 고려할 때 최적 반송률은 2Q인 것으로 판단된다. 부분 침지형 수직류식 인공습지공정 최적 반송률(2Q) 조건에서 처리수의 유기물 및 영양염류 농도는 SS 5.1mg/L, COD 14.6mg/L, T-N 4.71mg/L, T-P 0.32mg/L로 나타났다. 이는 하수도법 시행규칙 공공하수처리시설 방류수수질기준(1일 하수처리용량 500㎥ 미만 50㎥ 이상) SS 10mg/L, COD 40mg/L, T-N 20mg/L, T-P 2mg/L 농도에도 만족하는 것으로 나타났다.

부분 침지형 수직류식 인공습지공정은 20×12×20cm 크기로 제작하였으며 반응조 총 용적은 4.8L(유효용적 4.3L)이다. 인공습지 충진 여재는 생초액비 폐잔류물과 황토 및 점토를 혼합하여 지름 5~10mm의 크기로 제조한 황토볼을 사용하였으며, 반응조 하부로부터 높이 13.5cm(유효용적 대비 75%) 까지 황토볼을 충진 하였다. 그리고 그 위에 모래를 반응조 높이 20cm 까지 충진 하였다. 모래는 지하흐름형 수직류식 인공습지공정의 식물 식재 및 뿌리의 기공확보를 위하여 사용 하였으며, 식물로 갈대를 반응조내 식재 가능한 만큼 충분히 식재하였다. 본 연구에서는 수직류식 반응조 단일공정에서 Oxic, Anoxic 공정이 존재하도록 Zone을 구분한 상태에서 tidal flow 방식으로 운전하였다. 체류시간은 48, 96hr로 운전을 실시하였으며, 각각의 체류시간동안 운전을 실시한 후 처리수 유출은 침지율 25% 및 50% 지점에서 실시하여 pH, SS, CODMn, T-N, T-P를 분석하였다. 유입수의 평균농도는 pH 6.6~6.8, SS 7.0mg/L, COD 44.22mg/L, T-N 35.81mg/L, T-P 0.67mg/L 이었으며, 부분 침지형 수직류식 인공습지공정에서 체류시간 및 침지율에 따른 반응조 운전효율을 살펴보았다. 그 결과 pH는 운전기간동안 6~8사이로 안정적으로 운전되어졌으며, SS는 모든 운전조건에서 유입수 유입시 모래층을 거쳐 반응조 내부로 유입되기 때문에 부유물질이 거의 없는 수준까지 제거되는 것으로 나타났다. 침지율에 따른 COD 및 T-N 제거효율을 비교하여 본 결과 침지율 25%가 50% 보다 COD는 12%, T-N은 14% 더 높은 제거효율을 보여주었다. 그리고 같은 침지율 조건에서 체류시간에 따른 COD 및 T-N 제거효율을 비교해 본 결과 체류시간 48hr 보다는 96hr에서 COD가 8%, T-N이 11% 더 높은 제거효율을 보여주었다. 따라서 COD 및 T-N은 인공습지 운전시 침지시키는 범위가 작을수록, 체류시간은 48hr 보다는 96hr에서 제거효율이 더 나은 것으로 나타났다. 이를 통해 질소제거는 인공습지 반응조에서의 호기성 상태를 유지하는 범위가 클수록 질산화에 있어 더욱 효과적인 것으로 나타났으며, 반응조를 침지시킬 경우 상부는 호기성 상태를 유지하나 하부에서는 혐기성 상태의 환경이 조성되어 호기성 및 혐기성 환경 하에서 질산화 및 탈질에 의한 질소제거 기작이 발생한 것으로 보여진다. T-P는 모든 운전조건에서 큰 차이를 보이지 않았으나 체류시간 96hr에서 침지율 25%로 운전한 조건이 다른 조건들에 비해 좀 더 나은 인 제거효율을 보였다. 따라서 부분 침지형 수직류식 인공습지공정에서의 체류시간 및 침지율 변화에 따른 반응조 운전효율을 살펴본 결과 체류시간은 96hr, 침지율은 25%로 실시하는 것이 유기물 및 영양염류 제거에 있어 더 효과적인 것으로 나타났다.

대심도 저류 및 배수터널은 기 개발된 도시의 부족한 배수관망 능력을 보강하기 위하여 지하에 설치하는 대규모 도시홍수 배제 시설물로 원활한 홍수 유입을 위해 적정한 규모의 수직유입구가 요구되어진다. 접선형 수직유입구 설계 시 유입구의 능력을 평가하는 중요인자로 Yu and Lee (2009)가 지배유량개념을 소개하였는데, 본 연구에서는 서울시에 설치하고자 하는 신월빗물저류배수시설의 수직유입구 3개소를 대상으로 수리 모형실험을 실시하고 제안된 지배유량 개념의 적정성을 평가하였다. 지배유량 이론식(Qcp)을 이용하여 실제 측정된 지배유량(Qcm)과 비교․ 분석 하였는데, 그 결과 이론식 대비 66~69%로 이론식이 지배유량을 과대 산정하는 것으로 평가되었다. 지배유량 이론식의 과대산정 원인을 분석하 기 위하여 Yu and Lee (2009)가 사용한 자료들과 본 연구에서 측정된 자료들을 활용하여 지배유량비(Qcm/Qcp)를 3가지 영역으로 분류하고 각 인 자에 대한 민감도 분석을 실시하였다. Yu and Lee (2009)가 제안한 지배유량식은 접선형 수직유입구 설계인자인 에 대한 영향만 고 려하였으나 과 연계된 변수들로 복합적으로 고려하는 식의 개선이 필요한 것으로 판단된다.

The objectives of this study were to assess plant growth of the flowering shrub species for adapting to growing on hanging baskets in the vertical greenery system with different cover materials and substrates for low maintenance effectively utilizing rainfall. Water amount taken up by the fabric cover was higher than that by the plastic film cover. Evaporated water amount from the fabric cover was much slower than that from the plastic cover. A higher ratio of hydrophilic polymer to the substrate resulted in higher substrate water content within the same cover material. The relative growth rates of plant height, leaf width and stem diameter were higher when the Cotoneaster horizontal was grown in the vertical greenery system with the fabric cover, whereas the leaf number and survival rate were higher with the plastic film cover. The relative growth rates of plant height, leaf width and leaf number and the survival rate was higher when the Euonymus fortunei ‘Emerald n Gold’ was grown in the vertical greenery system with plastic film cover than those with both fabric cover and hydrophilic polymer treatment. In contrast, the stem diameter of Euonymus fortunei ‘Emerald n Gold’ was higher in the plants grown in the vertical greenery system with the fabric cover at a 1.0% ratio of hydrophilic polymer to substrate than that with plastic film cover. The highest stem diameter of Spiraea × bumalda ‘Gold Mound’ was observed in the plant grown in the vertical greenery system with fabric cover and at a 1.0% ratio of hydrophilic polymer to substrate, while there was no significant difference in the plant height. The leaf number was decreased with increase in the ratio of hydrophilic polymer to substrate, while the leaf width was decreased. The survival rate of Spiraea × bumalda ‘Gold Mound’ was higher than 80% regardless of treatments. In particular, the highest survival rate was observed in the plastic film cover treatment after overwintering.

무늬 베고니아(Begonia rex) ‘Harmony’s Red Robin’은 독특 한 적색 무늬로 잘 알려지고 인기 있는 실내식물이다. 하지만, 실내 에서는 광환경이 불량하여 무늬의 색상이 퇴색하는 경향이 있어 관 상가치가 감소된다. 본 실험은 무늬 베고니아 ‘Harmony’s Red Robin’ 잎의 적색 무늬 발현에 미치는 광질의 효과를 조사하기 위 해 실시하였다. 실내에서 광원으로 형광등(F)과 LED-백색광(W), 적색광(R), 청색광(B), 녹색광(G), 황색광(Y)과 적·청혼합광(RB, 적색:청색=4:1) 등 7가지로 광 처리하였다. 실내 조건은 기온 25±4℃, 상대습도 60±5%였다. 모든 처리 광원의 광도는 60μ mol·m-2·s-1로 조정하였고 12시간 일장조건으로 8주간 처리하였 다. 그 결과, 생육 특성은 RB, W, B LED에서 양호했다. 전체엽수 는 RB와 B에서 증가했고 총엽면적과 잎의 생체중은 RB, W, B에 서 처리 간에 가장 많이 증가했다. 무늬 발현 특성 중 무늬 비율은 LED RB와 B에서 양호했고 무늬의 적색 발현은 B에서 가장 양호 하였다. 결론적으로, 실내에서 무늬 베고니아 ‘Harmony’s Red Robin’의 적색 발현을 향상시키기 위해 LED 청색광을 적용하는 것이 효과적이나 식물 생장과 인간의 시야 및 미적 환경 등을 고려 할 때 LED 백색광과의 적절한 조합비율의 적용을 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

This paper introduce a reinforcement method for vertical extension of a building using a rahmen frame structural system. This approach has to be carried out by considering the structural safety due to the additional weights being exerted to the pre-existing building. The connections to fasten both the rahmen frames and original building were designed with the axial loads and moments acting on the rahmen frame structural system, that is extended vertically. This system reduces the structure self-weight and ensures non-additional of reinforcement.