상수관로의 노후화는 수질 안전성 저하와 수자원 손실, 유지보수 비용 증가 등의 문제를 야기하며, 이에 따라 지중 매설관의 상태를 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 기술의 중요성이 커지고 있다. 특히 내시경 영상을 활용한 관로 점검은 가장 보편적인 방식으로 자리 잡았으나, 판독자의 숙련도에 따라 해석 편차가 발생하고, 대량 데이터의 신속한 처리에는 한계가 있다. 이러한 배경에서 본 연구는 관종⋅관경⋅용도 등 상수관 메타데이터를 모델에 통합하고, 관로 내 결함의 존재 여부와 유형, 크기를 동시에 예측할 수 있는 다중과제 학습(Multi-task Learning) 기반 인공지능 모델을 제안한다. 제안한 모델은 두 개의 예측 헤드를 통해 결함 판별과 정량적 분류를 병행하도록 설계되었으며, SHAP 기반 분석을 통해 모델의 판단 근거가 상수관로의 실제 결함 특성과 일치함을 확인하였다. 이러한 접근은 수작업 판독의 부담을 경감하고, 관로 상태 기록의 표준화 및 정량화를 통해 예방 중심의 유지관리 전략 수립을 효과적으로 지원할 수 있다.

With the increasing demand for flexible electronic devices, smaller and lighter flexible supercapacitors have gained significant research attention. Among the various materials, self-supporting reduced graphene oxide (rGO) paper has emerged as one of the most promising electrode materials for supercapacitors due to its low cost, high chemical/thermal stability, and excellent electrical conductivity. Nevertheless, a major drawback of rGO paper is the limited ion diffusion between stacked rGO layers, hindering the effective formation of electrochemical double-layer at the electrode/electrolyte interface. In this study, we prepared the rGO paper derived from ball-milled followed-by water oxidation process for reducing the sheet size. The smaller-sized rGO sheets facilitated ion transport between graphene layers, promoting efficient electric double-layer formation. Moreover, the increased presence of edge planes in ball-milled rGO sheets achieved high capacitance, further enhancing the performance of rGO as an electrode material. Notably, the 2-BMOX rGO paper obtained from ball-milling and wet-oxidized graphite exhibited a capacitance of 117.9 F/g in cyclic voltammetry (CV) and 128.6 F/g in galvanostatic charge–discharge (GCD) tests, approximately twice that of conventional rGO. Additionally, the capacitance retained 91% of its initial performance after 2,000 cycles, indicating excellent cycling stability.

Oil-in-water (O/W) emulsified foods are highly susceptible to lipid oxidation, a reaction predominantly initiated at the oil-water interface where multiple reactive pathways operate simultaneously. In such complex multiphase systems, the efficacy of natural antioxidants is severely limited by their chemical instability and their inability to effectively reach this critical interfacial region. These constraints necessitate the development of structural delivery systems to improve the spatial distribution and persistence of natural antioxidants in emulsified food matrices. Liposomes offer an adaptable nanocarrier platform that enhances interfacial accessibility, protects encapsulated antioxidants from environmental stressors (such as oxygen and metal ions), and modulates their retention and release kinetics. However, the practical application of liposomes in food matrices remains challenging due to the intrinsic structural properties of food-grade phospholipids, the complex interfacial behavior of lipid bilayers, and significant restrictions imposed by current preparation methods. These factors collectively govern the physicochemical attributes essential for liposome performance in complex food environments. This review synthesizes structural and mechanistic perspectives on oxidation in O/W emulsions. It evaluates how liposomal design parameters— including phospholipid composition, cholesterol incorporation, surface modification, and solvent-dependent manufacturing strategies—influence efficient antioxidant delivery. By integrating these critical considerations, this review aims to establish key design principles for advancing food-grade liposomal systems, thereby supporting their potential as an approach to enhance oxidative stability and reduce reliance on synthetic antioxidants.

Pavement friction under wet conditions is a critical factor affecting driving safety and is determined significantly by water-film thickness (WFT). Although current road geometric design standards incorporate wet-pavement friction coefficients as design parameters, they do not adequately account for the effects of WFT. This study estimates the variation in the coefficient of friction caused by changes in the WFT and applies the results to the calculation of stopping sight distance (SSD) and radius of curvature (RC), which are essential elements in road geometry design. Through this approach, the study identifies the limitations of current standards and proposes potential improvements. WFT was estimated using the Gallaway model, which was previously verified through comparative analysis and experimental validation. The model incorporates key influencing factors such as rainfall intensity, pavement slope, drainage path length, and mean texture depth. Based on the estimated WFT, the longitudinal and lateral friction coefficients were calculated using Gallaway’s SN and Lamm’s models, respectively. Using these friction values, the SSD and RC were evaluated under various pavement and environmental conditions. Furthermore, comparisons with existing design guidelines were performed to assess whether the predicted values satisfy the standards under different conditions. Additionally, areas requiring improvement were identified. The analysis confirmed that WFT increases with rainfall intensity and drainage path length, whereas it decreases as the pavement slope, mean texture depth, and tread depth increase. An increase in the WFT significantly reduces the friction coefficient, which consequently increases the SSD and required RC. In particular, under conditions such as heavy rainfall, worn treads, long drainage paths, and shallow surface textures, the calculated SSD and RC typically exceed the minimum requirements of current road-design standards. By contrast, ensuring sufficient surface texture effectively maintains friction performance and mitigates increases in the SSD and RC. The findings of this study suggest that current road-design standards—based on dry or vaguely defined wet conditions—may not sufficiently address the effects of WFT on pavement friction. A quantitative, WFT-based approach is required for more realistic friction estimations. To enhance safety in rainy conditions, road designs should incorporate structural and material improvements, such as optimizing pavement slopes, reducing the drainage path length, maintaining adequate surface texture and tread depth, and adopting high-performance surfacing materials. Additionally, dynamic speed-management systems during rainfall and preventive maintenance for sections with inferior drainage should be considered to improve driving safety under wet weather conditions.

광역상수도 시설의 노후화가 가속화됨에 따라 체계적인 관로 상태평가와 개량의사결정이 중요한 과제로 대두되고 있다. 이러한 상수도 관로의 개량의사결정 과정에서 정확한 조사와 진단이 수행되지 않는 경우, 관로의 실제 상태를 정확히 반영하지 못해 과도한 개량이 계획되거나, 또는 충분한 안전성 확보가 이루어지지 못하는 등 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 G 광역상수도와, S 광역상수도 2개 구간에 대하여 직접조사를 통해 기존 개량계획의 적정성을 평가하고, 정확한 진단을 바탕으로 한 과학적 의사결정을 통해 물공급 안전성 확보와 유지관리 방안을 제시하였다. 직접조사 결과 G 광역상수도 사례에서는 전체적 도장재 손상으로 인해 기능이 저하되어 비구조적 갱생공법 등을 적용, 복원이 필요한 것으로 나타났으며, S 광역상수도의 경우 관로 내면에 전체적으로 분포한 수포 후면에 물이 침투, 부식차단 능력 상실로 기존 계획된 관세척에서 갱생을 통한 기능복원이 필요한 것으로 나타났다. 이처럼 관로 직접조사에 기반한 진단은 맞춤형 개량방안 수립으로 관로의 기능복원과 용수공급 안전성 확보에 기여할 수 있음을 확인할 수 있었다.

기후변화로 인한 고탁도, 조류 발생 심화나 과불화화합물(PFAS, Per- and Polyfluoroalkyl substances) 검출 등 취수원 수질 이슈가 최근 빈번하게 발생하고 있으며, 취수원 수질 변동성이 심화되고 있다. 이러한 문제 해결을 위해 다수의 정수장에 대하여 고도정수처리공정 도입이 검토되고 있으나, 현행 지침은 취수원의 잠재적 수질 위험을 반영하기 어려워 실질적 검토에 한계가 있다. 이를 개선하기 위해 본 연구에서는 취수원 수질특성을 반영하여 수질 잠재위험을 정량적으로 평가할 수 있는 체계를 제시하였다. 8개 취수원을 대상으로 2024년 8∼10월 동안 18개 수질항목을 조사하고, 일반수질, 수질등급, 맛냄새 유발, 소독부산물 생성, 색도 유발 등 5개 평가항목을 설정하여 평가를 실시하였다. 정량평가를 통해 취수원 수질여건 점수를 산정하고, 5개 등급으로 구분되는 선택취수 가능도 등급을 제안하였다. 평가 결과, A1취수탑(73.6점, E등급), A2취수탑(73점, E등급), F댐(67.3점, E등급)은 수질 잠재위험성이 매우 크게 평가되어 고도정수처리공정의 우선 도입 검토가 필요할 것으로 판단되었다. 수심별 평가결과 취수원에 따라 적절한 선택취수 지점은 상이하며, 본 연구방법에 의해 선택취수 지점 의사결정에도 활용할 수 있을 것으로 판단되었다. 월별 평가결과 8∼9월의 수질여건이 10월보다 열악하였으며, 강우 등 계절적 특성이 수질여건에 반영된 결과로 추정되었다. 본 연구에서는 취수원 수질여건 점수와 선택취수 가능도 등급이라는 정량평가 지표를 제시하여 취수원 수질에 따른 잠재위험 평가방법론을 제안하였으며, 향후 고도정수처리 도입 검토 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 개별 상수도관이 상수도관망 유지관리 데이터베이스에서 관의 격리 밸브 사이의 개체로 정의되지 않은 경우 상수도관의 사고 위험도를 산정할 수 있는 기법을 개발하였다. 이 기법은 사고 위험도 산정 과정에서 상수도관에서 사고 발생시 수리 및 복구 작업에 따른 상수도 관망의 일부 구간의 격리로 인한 사고 영향의 확장을 반영할 수 있도록 설계되었다. 이 기법을 활용하여 우리나라의 한 지자체 상수도 관망내 관들에 대한 사고 위험도를 평가하였다. 또한, 연구대상 상수도 관망의 관들에 대해 노후도를 산정하였으며, 이를 추정된 사고 위험도와 같이 활용하여 연구대상 상수도 관망의 유지관리 우선순위를 설정하였다. 마지막으로, 사고 위험도와 노후도에 적용한 가중치가 상수도 관망의 유지관리 우선순위 산정 결과에 미치는 영향을 분석하였다.

본 연구에서는 실험실 규모의 혈액투석 실험 장치를 구성하고 polysulfone (PS) 중공사막과 polyethylene terephthalate (PET) 소재의 모노 및 멀티 스페이서 얀(spacer yarn)을 적용한 5 종류의 소형 혈액투석 모듈을 제작하여 스페이서의 존재가 혈액투석 모듈에 미치는 영향을 확인하였다. 수투과도 측정 결과에서 스페이서가 없는 모듈의 flux가 가장 높은 것으 로 확인되었으나, 이는 스페이서를 적용한 모듈의 막표면적이 감소한 원인으로 분석된다. 반면, 요소(urea) 제거 실험에서는 스페이서 적용 여부와 종류에 따른 성능 차이가 뚜렷하게 나타났으며, 스페이서가 내부 유동 균일화에 기여함으로써 확산 저 항을 감소시키는 효과가 확인되었다. 특히 모노 스페이서를 10 wt% 적용한 모듈은 낮은 막표면적에도 불구하고 혈액투석 실 험 3 h 경과 시점에서 약 67.99%의 요소 제거율을 기록하여, 스페이서를 적용하지 않은 모듈(62.75%) 대비 약 5.24% 높은 요소 제거 효율을 나타냈다.

본 연구에서는 디벤조퓨란(dibenzofuran), 바이페닐(biphenyl), 7-브로모-1,1,1-트라이플루오로헵탄-2-온(7-Bromo- 1,1,1-trifluoroheptan-2-one)을 단량체로 사용하여 강산 촉매하에서 축합중합을 수행함으로써 가지형 구조의 이오노머 전구체 (BFBC7Br)를 합성하였다. 이후 4차 암모늄기로의 개질 반응을 통해 OH⁻ 이온 전달이 가능한 디벤조퓨란–바이페닐 기반 이 오노머(BFBN)를 제조하였다. 합성된 BFBN의 화학 구조, 분자량 및 열적 특성을 분석하였으며, 용액 캐스팅(solution casting) 공법을 이용하여 BFBN 막을 제조하고 그 수화 거동 특성을 평가하였다. 또한 기계적 물성과 이온전도도를 PiperION 막과 비교함으로써 구조적 차이에 따른 성능 특성을 분석하였다. 그 결과, BFBN 막은 PiperION 대비 유연한 알킬 측쇄의 도입으 로 인해 변형 수용성(연신율)이 향상되었으며, 가지형 구조가 형성하는 친수/소수 영역의 미세상 분리 효과로 인해 우수한 OH⁻ 이온 전도도를 나타내었다.

최근 수질 오염 문제의 심화와 수자원 회수의 중요성이 부각되면서, 분리막 기반 수처리 기술이 큰 관심을 받고 있다. 분리막 공정은 높은 분리 성능과 낮은 에너지 소비로 인해 기존 전통적 기술보다 친환경적인 대안으로 여겨져 왔으나, 석유 화학 기반 고분자, 단량체 및 유기용매에 의존하는 제조 및 폐기 과정에서의 환경적 한계가 지적되고 있다. 이에 따라 친환경적이고 생분해성이 우수한 천연물질 기반 분리막이 지속 가능한 대안으로 주목받고 있으며, 최근 다양한 연구가 활발 히 진행되고 있다. 본 총설에서는 천연소재를 활용한 수처리 분리막 연구를 소재별로 체계적으로 정리하고, 각 소재의 특성과 활용 사례를 고찰한다. 또한, 이러한 분리막의 잠재적 장점과 한계점을 논의하고, 향후 연구 방향을 제시함으로써 지속 가능 한 수처리 기술 개발을 위한 방향성을 제공하고자 한다.

국내에는 현재 50,435척의 5톤 미만 어선이 존재하나, 국내외 법규상 이러한 선박에서 발생하는 선저폐수를 관리하기 위한 제 도적·기술적 장치가 마련되어 있지 않다. 이로 인해 무단으로 배출되는 선저폐수는 심각한 환경오염을 유발하고, 이에 따른 경제적 손실 도 발생한다. 이에 본 연구는 소형선박용 유수 분리 장치의 내부 유동 분포를 개선하기 위해 Filter case cover 형상을 개발하였다. 입구각 0°, 30°, 45°의 세 가지 형상을 대상으로 Computational Fluid Dynamics 해석을 수행하였으며, 45° 형상에서 균일한 속도 분포와 안정적 선회 유동이 형성되어 Filter 전체 면적을 효율적으로 활용하는 것을 확인하였다. 이후 상용 Filter 6종에 대해 단일 성능평가를 수행한 결과, 양 전하막 처리된 활성탄이 유성분 흡착에 효과적임을 확인하였다. 이를 기반으로 기계적 여과 필터와 활성탄 필터로 구성된 3단계 여과 시 스템을 제안하였으며, 30ppm 유수 혼합액을 이용한 실험에서 배출수의 유분 농도를 0ppm에 근접하게 낮추고, 장시간 운전 중에도 안정적 인 유량과 처리 특성을 유지하였다. 본 연구는 형상 및 필터 구성을 최적화하여 설계 효율이 향상된 소형선박용 유수 분리 시스템의 기초 기술을 제시하며, 국내 연안의 환경오염을 방지하고 지속 가능한 생태계를 조성하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 새만금 5개 지점(동진, 가력, 만경, 신시, 계화)의 1시간 간격 수질 시계열 자료를 활용하여 수질 항목 간 인과구조와 변수 중심성을 정량적으로 분석하였다. 이를 위해 상관분석, Granger 인과성, DirectLiNGAM, 중심성 분석을 적용하였다. 상관분석에서는 전 지점에서 수온–DO 간 음의 상관과 염분–DO 간 양의 상관이 공통적으로 나타났으나, 영양염–DO 관계는 지점별 차이를 보였다. Granger 분석은 전반적으로 양방향 연결이 우세했으나, 동진·만경(하천)에서는 수온·탁도·염분이 영양염 및 유기물 지표를 선행하였고, 계 화(기수역)에서는 담수·해수 요인이 결합된 혼합 구조가 드러났다. LiNGAM 분석에서는 동진·만경에서 수온·탁도가 중심 노드로, 계화에 서는 T-N과 TOC가 매개자로, 가력·신시(배수갑문)에서는 DO가 핵심 변수로 확인되었다. 종합하면, 새만금 수질 네트워크는 하천 지점에 서는 유기물 부하 중심, 기수역에서는 질소·유기물의 혼합 중심, 해수유통 지점에서는 DO 중심의 구조가 형성되어 있음을 보여주었다. 이 러한 결과는 새만금과 같은 반폐쇄성 연안에서 수질 항목 간 물리·화학적 인과 메커니즘을 정량적으로 해석하는 데 기여하며, 향후 수질 개선을 위한 조절 변수 선정, 예측 모델 구축, 실시간 관리 전략 수립에 과학적 근거를 제공할 수 있다.

본 연구는 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 유역수문수질모형을 활용하여 기후변화가 낙동강 유역의 물환경에 미치는 영향을 평가하였다. Python 기반 자동화 절차를 적용하여 입력 자료 정리, 모형 실행, 시각화를 수행하였고, K-means 군집화 기법을 적용하여 195개 소유역을 대표 군집으로 보정함으로써 대규모 유역 모의의 효율성을 높였다. 또한, 유량 및 수질 항목 (TN, TP, SS)에 대한 검정, 보정을 통해 모형의 신뢰성을 확보하였다. SS와 TN는 NSE 0.55∼0.72, PBIAS는 ±25% 이내로 양호한 성능을 보였으나, TP는 홍수기의 고농도 구간에서 과대 모의되는 경향을 보였다. 보정된 모형으로 IPCC AR6 기반 SSP (Shared Socioeconomic Pathways) 기후변화 시나리오 CCLM SSP2-4.5, GRIMs SSP5-8.5를 적용하여 근미래(2021–2040년), 중미래(2041–2060년), 원미래 (2081–2100년)의 수질 변화를 분석하였다. SSP2-4.5에서는 변화율이 크지 않았으나 SSP5-8.5에서는 SS과 TN가 원미래에 각각 평균 약 23%, 40% 증가하였으며, TP는 두 시나리오에서 –20%∼–60% 수준의 감소가 나타났다. 이러한 결과는 기후변화가 장기적으로 낙동강 유역의 수질 악화를 초래할 가능성이 있음을 시사한다. 따라서 향후 비점오염원 저감, 저수지 운영, 통합 유역 관리 등과 같은 적응형 수질 관리 대책 수립이 필요하며, 본 연구는 이러한 대규모 유역의 기후변화 대응 수질 관리 전략 마련을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 Romanoff(1957)의 실측 데이터를 사용하여 머신러닝 기반 상수도관의 부식 깊이를 예측하였다. 이를 실제 상수도관망에 적용하여 누적피해도를 분석하였다. 예측한 부식깊이를 사용하여 누적피해도를 분석하였으며 MCS(Monte Carlo Simulation)를 적용한 누적피해도와 비교 분석하였다. 부식깊이 예측모델에 따른 부식깊이를 분석한 결과 MLP-ReLU 모델이 가장 부식속도가 가장 빠르며 MLP-sigmoid가 가장 부식속도가 느렸다. 천안시 신방동과 성환읍 상수도관망에 MCS를 적용한 누적피해도 분석법과 머신러닝을 적용한 누적피해도를 비교 분석하였다. 신방동에서는 두 분석법 모두 2번 상수도관이 먼저 사용 한계에 도달하였으며 성환읍에서는 4번 상수도관이 가장 먼저 사용 한계에 도달하였다. 사용 한계에 가장 먼저 도달한 상수도관은 다른 상수도관보다 사용 년수가 오래되었거나 수압이 높은 것으로 확인되었다. MCS를 적용한 누적피해도 분석 결과 신방동의 경우 45년 만에 사용 한계를 초과한 반면 성환읍의 경우 47년 만에 사용 한계를 초과했다.

본 연구는 고흡수성 수지(SAP) 기반 토양보습제가 보수력이 약한 토양에서 식물이 실제로 이용 가능한 유효수분량 (plant-available water)에 미치는 영향을 실증적으로 분석하고자 수행되었다. 이를 위해 화강암 풍화토(마사토)와 모래 토양에 각각 테라코템과 폴리아크릴아마이드(PAM) 수지를 상이한 첨가량으로 처리한 후 유효수분량 변화를 측정하였다. 실험 결과, SAP 처리구는 대조구 대비 유의미한 유효수분량 증가세를 보였으며, 특히 테라코템 1.0g 처리구와 PAM 수지 0.2g 처리구에 서 유효수분 확보 효과가 가장 뚜렷하게 관찰되었다. 모래 토양의 경우 최대 110.1%의 유효수분량 증가율을 기록하였으나, 과도한 SAP 첨가는 토양 구조 불안정 및 팽윤-수축 반복과 같은 잠재적 물리적 부작용을 야기할 수 있음이 확인되었다. 또한, 일부 SAP는 수분을 식물 흡수가 어려운 수분퍼텐셜 범위(pF > 4.2)에 고정함으로써 총수분량 증가와 유효수분량 확보 간 불일치를 초래할 가능성이 제기되었다. 이는 SAP의 효과가 토성, 첨가량, 수분 퍼텐셜, 화학적 특성 등 다양한 요인의 복합적인 상호작용으로 결정됨을 시사한다. 결론적으로, SAP는 도시 수목의 수분 스트레스 경감 및 생육 안정화에 기여할 수 있는 유망한 기술로 평가되나, 그 효과를 극대화하기 위해서는 토양 환경 특성을 고려한 맞춤형 적용 전략 수립이 필수적임을 강조한다.

본 연구에서는 높은 이산화탄소 투과성과 선택성을 가지는 미세다공성 고분자 PIM-1을 합성하고, 나노미터 수준 에서 두께를 정밀하게 조절할 수 있는 water casting 기법을 적용하여 박막복합막을 제조하였다. 제조된 분리막의 성능을 평 가하기 위해 FTIR-ATR, BET, GPC, XRD, TEM-EDS 등의 분석을 수행하였으며, 기체 투과 시험을 통해 CO2/N2 선택성과 투과도를 측정하였다. 연구 결과, 본 연구에서 제조된 박막복합막은 2700 GPU 이상의 CO2 투과도와 약 25의 CO2/N2 선택도 를 나타내며, 기존의 PIM-1 기반 분리막보다 우수한 성능을 보였다. 이를 통해 water casting 기법을 이용한 PIM-1 기반 분리 막이 경제적이고 효율적인 이산화탄소 분리 기술로 활용될 가능성을 제시하였다.