Hydroxyapatite 첨가 활성탄을 이용한 Cd의 동역학적 흡착과 흡착평형에 관한 연구

안상우(An Sangwoo),최재영(Choi Jaeyoung),박재우(Park Jaewoo) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.1

본 연구는 hydroxyapatite(HAP) 첨가 활성탄(HAP sorbent)의 카드뮴에 대한 흡착특성을 조사하였다. HAP 첨가량의 변화에 따른 카드뮴의 제거특성은 HAP 첨가량이 증가 할수록 카드뮴의 제거량은 흡착에 의한 영향으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 HAP에 의한 이온교환능력의 증가에 의한 것으로 사료된다. 동역학적 흡착과 흡착평형에 관한 연구는 연속적인 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 조사된 흡착평형 데이터는 Langmuir와 Freundlich isotherm mode을 사용하여 살펴보았으며, 초기 흡착질의 농도 변화에 따른 HAP 첨가 활성탄의 카드뮴의 흡착은 Freundlich isotherm model에 적합한 것으로 나타났다. Cd의 흡착반응의 동역학적 연구를 위하여 유사 1차 반응속도와 유사 2차 반응속도 모델을 사용하 Cd 흡착반응의 흡착 메커니즘을 조사하였다. 유사 2차 반응속도를 따르며, 유사 2차 반응속도 상수는 활성탄에 HAP의 첨가량이 증가할수록 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, intraparticle diffusion model을 사용하여 수용액상의 흡착질과 흡착매질과의 흡착 메커니즘을 조사하였다. 수용액상 카드뮴의 흡착메커니즘은 흡착질과 흡착매질에서 표면흡착반응과 입자내 확산이 동시에 일어나는 것으로 확인되었다. Cadmium (Cd) adsorption by the activated carbon containing hydroxyapatite (HAP) was investigated. Cd adsorption with different HAP mass ranged from 10% to 30%. With more HAP, more Cd was adsorbed. These results suggest that the higher HAP dose causes an increase of the ion exchange potential in HAP sorbent. Kinetics and equilibrium studies were investigated in series of batch adsorption experiments. Langmuir and Freundlich isotherm models were fit to the equilibrium data and Cd adsorption on HAP sorbent were found to follow the Freundlich isotherm model well in the initial adsorbate concentration range. The simple kinetic model, the pseudo first order kinetic model and the pseudo second order kinetic model, were used to investigate the adsorption. The adsorption reaction of Cd followed the pseudo second order kinetic model, and the adsorption pseudo second order kinetic constants (k₂) increased with increasing initial HAP amounts onto activated carbon. Also, intraparticle diffusion model was used to investigate the adsorption mechanism between adsorbate and adsorbent in the aqueous phase. Surface adsorption reaction and intraparticle diffusion occur simultaneously Cd adsorption mechanism from aqueous phase in this study.

CHES 2020을 중심으로 살펴본 SW/HW 암호 분석 및 구현 기술 연구 동향

안상우(SangWoo An),송진교(JinGyo Song),박보선(BoSun Park),서석충(Seog Chung Seo) 한국정보보호학회 2020 情報保護學會誌 Vol.30 No.6

세계적으로 저명한 학회인 Cryptogrpahic Hardware and Embedded Systems(CHES)에서는 매년 부채널 공격, 암호 S/W, H/W 구현을 포함하는 정보 보안 분야에서의 화제가 되는 분야를 연구하고 공유한다. CHES 2020의 경우 부채널공격, 양자 내성 암호, 머신 러닝과 같이 최근에 제시되어 활발하게 연구가 진행되고 있는 주제뿐만 아니라 역공학, 하드웨어 구현, 타원 곡선 암호, 화이트 박스 등의 다양한 결과들이 발표되었다. 본 논문에서는 CHES 2020을 통해 암호화 소프트웨어/하드웨어 및 임베디드 시스템에서의 보안 기술 개발 및 연구 동향을 살펴보며, 이에 따른 향후 연구 전망을 제시한다.

반응표면분석법을 이용한 석탄회에서의 Cd 흡착특성에 관한 연구

안상우(An Sangwoo),최재영(Choi Jaeyoung),차민환(Cha Minwhan),박재우(Park Jaewoo) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.1

본 연구는 석탄회의 카드뮴에 대한 흡착특성을 조사하기 위하여 회분식 실험과 반응표면분석을 실시하였다. Langmuir model과 Chapman-Richards model로 산정된 석탄회의 카드뮴의 최대 제거량은 12.95㎎/g와 12.99㎎/g로 조사되었다. 또한 초기 pH 4에서 9까지의 카드뮴의 제거특성은 초기 pH에 따라 서로 다른 양상을 나타내었으며, pH가 증가 할수록 카드뮴의 제거량은 흡착과 침전에 의한 영향으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, pH에서 카드뮴의 제거량의 감소에 대한 결과는 H?이온의 증가에 따른 카드뮴이온과의 경쟁적 반응에 의한 것으로 사료된다. 반응표면분석법 중 Box-Behnken법을 이용하여 초기 카드뮴 농도(X₁), 초기 pH(X₂), 그리고 초기 석탄회의 주입량(X₃)을 독립변수로 선정하였으며, 종속변수인 석탄회의 카드뮴의 흡착특성을 수학적 모델로 도출하였다. 경험적 모델인 반응표면분석법을 이용하여 실험적 요인과 반응변수에 대한 관계를 도출하도록 반응모델식을 개발하였다. 통계학적 분석결과, 1차 선형효과(주효과)에서 초기 카드뮴 농도, 초기 pH, 초기 석탄회의 주입량과, 2차 비선형 효과(교호작용, 상호효과)에 대하여 유의한 것으로 조사되었다. 도출된 반응모델은 수정 결정계수가 0.928으로 1에 근사한 값을 갖는 것으로 나타났으며, 도출된 반응모델은 카드뮴 제거율에 매우 근접하게 결과를 도출할 수 있었다. 또한, 통계학적 분석결과 카드뮴 제거에 미치는 영향은 초기 pH> 초기 카드뮴 농도> 초기 석탄회의 주입량 순으로 나타났다. The batch experiments and response surface methodology (RSM) have been applied to the investigation of the cadmium (Cd) adsorption by coal fly ash (CFA). CFA having maximum Cd removal mass of 8.51 ㎎/g were calculated from Langmuir model. Cd removal reaction with different initial pH ranged from 4 to 9. When the initial pH was higher, Cd was removed more by adsorption and precipitation. These results suggest that the lower pH cause an increase of H? ion concentration which competed with Cd ions for exchange sites in CFA. Also, The Cd adsorption was mathematically described as a function of parameters initial Cd concentration (X₁), initial pH (X₂), and initial CFA mass (X₃) being modeled by use of the Box-Behnken methods. Empirical models were developed to describe relationship between the experimental variables and response. Statistical analysis indicates that tree factors (X₁, X₂, and X₃) on the linear term (main effects), and tree factors (X₁X₂, X₁X₃, and X₂X₃) on the non-linear term (Interaction effect; cross-product) had significant effects, respectively. In this case, the value of the adjusted determination coefficient (adjusted R²=0.9280) was closed to 1, showing a high significance of the model. Statistical results showed the order of Cd removal at experimental factors to be initial initial pH > initial Cd concentration > initial CFA mass.

Headspace SPME GC/FID를 이용한 Chlorinated Solvents의 경쟁적 추출효과에 관한 연구

안상우(An Sangwoo),김영주(Kim Youngju),천석영(Chun Sukyoung),이시진(Lee Sijin),박재우(Park Jaewoo),장순웅(Chang Soonwoong) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.5

본 연구는 GC/FID에서 염화유기용제(PCE와 TCE)와 그 부산물(cis-DCE, VC, 그리고 Ethylene)의 분석을 위하여 액-액추출법의 대안인 SPME방법을 연구하였다. 실험인자로써 fiber의 종류, 흡착 및 탈착시간, headspace의 부피, 염석효과, 그리고 교반효과에 대하여 실험을 실시하였다. 염화유기용제와 부산물의 분석을 위하여 fiber는 CAR/PDMS, 흡착과 탈착시간은 250℃에서 20분과 5분, 염첨가량 25%와 교반이 병행되었을 때에 최적의 분석조건으로 도출되었다. CAR/PDMS fiber에서 분석물의 추출감도는 PCE>TCE>cis-DCE>VC>Ethylene순으로 조사되었다. 염화유기용제와 부산물의 농도 10㎍/L에서 500㎍/L까지의 직선상의 상관계수(R²)는 0.912에서 0.999로 조사되었으며, 500㎍/L(5회 분석)일 때에 상대표준편차(% RSD)는 2.1%에서 3.6%로 나타났다. 마지막으로 본 연구에서 염화유기용제와 부산물의 검출한계(LOD)는 0.5㎍/L에서 10㎍/L로 관측되었다. In this study, Solid-phase microextraction (SPME) with GC/FID was studied as a possible alternative to liquid-liquid extraction for the analysis of chlorinated solvents (PCE and TCE) and these by-products (cis-DCE, VC, and Ethylene). Experimental parameters affecting the SPME process (such as kind of fibers, adsorption time, desorption time, volume ratio of sample to headspace, salt addition, and magnetic stirring) were optimized. Experimental parameters such as CAR/PDMS, adsorption time of 20 min, desorption time of 5 min at 250℃, headspace volume of 50mL, sodium chloride (NaCl) concentration of 25% combined with magnetic stirring were selected in optimal experimental conditions for analysis of chlorinated solvents and these by-products. The general affinity of analytes to CAR/PDMS fiber was high in the order PCE>TCE>cis-DCE>VC>Ethylene. The linearity of R² for chlorinated solvents and these by-products was from 0.912 to 0.999 when analyte concentrations range from 10㎍/L to 500㎍/L, respectively. The relative standard deviation (% RSD) were from 2.1% to 3.6% for concentration of 500㎍/L (n=5), respectively. Finally, the limited of detection (LOD) observed in our study for chlorinated solvents and these by-products were from 0.5㎍/L to 10㎍/L, respectively.

유류오염토양에서 분리된 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether) 이용 균주의 MTBE 분해특성

안상우(An Sangwoo),이시진(Lee Sijin),박재우(Park Jaewoo),장순웅(Chang Soonwoong) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.4

본 연구에서는 가솔린으로 오염된 토양에서 MTBE이용 분해균주를 분리하였으며, 분리한 각 균주의 MTBE 생분해특성을 파악하고자 하였다. 오염된 토양 내에서 MTBE 이용 혼합균주 중 총 18균주를 분리한 후, 18균주 중 3개의 균주(Flavobacterium, Pseudomonas, Achromobacter)에서 MTBE의 생분해가 나타났다. MTBE 이용 균주의 최적 생장인자는 배양온도 30℃, pH 7, 균접종 농도는 0.6g/mL로 조사되었다. Achromobacter, 혼합균주, Pseudomonas, 그리고 Flavobacterium의 MTBE 일차 분해계수는 0.072, 0.066, 0.047, 0.032hr?¹로 조사되었다. 그리고 균접종농도를 고려한 MTBE 생분해속도는 1.302, 1.019, 0.523, 0.352㎎/TSS g/hr로 관측되었다. MTBE 단독기질로 존재할때에 MTBE분해속도가 가장 높은 Achromobacter는 BTEX와 동시에 존재하였을 경우 다른 균주들에 비하여 낮은 MTBE 분해능을 나타내었다. 또한, MTBE 이용 혼합균주와 Flavobacterium은 MTBE와 BTEX 생분해 특성이 비슷한 것으로 나타났다. In this study, we have isolated MTBE utilizing bacteria at the gasoline contaminated soil and also MTBE degradation patterns were characterized. The 18 bacterial mono-cultures isolated from enrichment cultures were screened for MTBE degradation. Of the 18 strains, the 3 strains (Flavobacterium, Pseudomonas, and Achromobacter) have shown effective MTBE degradation. Experimental parameters affecting the growth conditions (such as temperature, pH, initial cell mass) were optimized. Experimental parameters such as temperature 30℃, pH 7, and initial cell mass 0.6 g/mL in optimal growth conditions for MTBE degradation. The optimal growth conditions of the isolated stains were temperature 30℃, pH 7, and initial cell mass 0.6 g/mL in our experiment, respectively. The first order degradation coefficients of Achromobacter, Mixed culture, Pseudomonas, and Flavobacterium were 0.072, 0.066, 0.047, and 0.032 hr?¹, respectively. and also, it could be expressed as a degradation rate considering cell mass (1.302, 1.019, 0.523, and 0.352 ㎎/TSS g/hr for each microorganism). Although Achromobacter has shown highest MTBE degradation rate, degradation rate for BTEX was relatively lower than other strains. and Mixed culture and Flavobacterium have shown similar degradation pattern for MTBE and BTEX biodegradation.

GPU를 활용한 고속 소프트웨어 암호모듈 설계 및 구현

송진교(JinGyo Song),안상우(SangWoo An),서석충(Seog Chung Seo) 한국정보보호학회 2020 정보보호학회논문지 Vol.30 No.6

사람들의 개인정보와 국가의 기밀을 안전하게 보호하기 위해 다양한 암호 시스템과 알고리즘이 개발되었다. 암호모듈도 그 중 하나로, 수많은 기업과 국가 기관들이 자체적으로 개발한 다양한 암호모듈을 적극적으로 사용하게 되었다. 개발된 암호모듈에 대한 안전성과 정확성 등을 보장하기 위해서, 암호모듈 검증제도(CMVP)에 대한 중요성이 대두되었다. 국내에서도 암호모듈 검증제도(KCMVP)를 통해 암호모듈에 대한 보안 요구사항 충족 여부를 검증하고 있다. 그러나, 기존 CPU에서 동작하는 암호모듈은 대용량 데이터를 처리해야 하는 서버에서는 활용하기가 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 GPU를 활용하여 고속화된 암호 기능을 제공하는 소프트웨어(S/W) 암호모듈을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 GPU 활용 소프트웨어 암호모듈에 대한 구성과 동작 방식에 대하여 설명하고, GPU를 추가적으로 활용함에 따라 발생하는 암호모듈 보안요구사항의 변동점과 만족사항을 제시한다. 또한, 개발된 본 암호모듈에 대한 기존 CPU 소프트웨어 암호모듈 대비 성능 향상폭을 제시한다. 본 논문의 결과는 IoT 기기를 관리하는 서버나 클라우드 컴퓨팅 서버 등에서 암호 기능을 제공하는 암호모듈에 활용될 수 있다. To securely protect users" sensitive information and national secrets, the importance of cryptographic modules has been emphasized. Currently, many companies and national organizations are actively using cryptographic modules. In Korea, To ensure the security of these cryptographic modules, the cryptographic module has been verified through the Korea Certificate Module Validation Program(KCMVP). Most of the domestic cryptographic modules are CPU-based software (S/W). However, CPU-based cryptographic modules are difficult to use in servers that need to process large amounts of data. In this paper, we propose an S/W cryptographic module that provides a high-speed operation using GPU. We describe the configuration and operation of the S/W cryptographic module using GPU and present the changes in the cryptographic module security requirements by using GPU. In addition, we present the performance improvement compared to the existing CPU S/W cryptographic module. The results of this paper can be used for cryptographic modules that provide cryptography in servers that manage IoT (Internet of Things) or provide cloud computing.

Box-Behnken법을 이용한 Geobacter lovleyi 의 TCE 탈염소화 공정 최적화 연구

차재훈(Cha, Jaehun),안상우(An, Sangwoo),천석영(Chun, sukyoung),박재우(Park, Jaewoo),장순웅(Chang, Soonwoong) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.11

본 연구는 TBOS를 기질로 적용한 Geobacter lovleyi의 TCE 탈염소화 공정에 관하여 조사하였다. Geobacter lovleiy를 이용한 TCE 탈염소화 반응은 TCE 초기농도와 Geobacter lovleyi 주입량, 초기 TBOS 농도의 독립변수를 수학적으로 표시하였고, 반응표면법(RSM)을 활용하여 모델화하였다. 이 실험들은 Box-Behnken Design(BBD)을 통해 계획된 15개의 실험을 통해 이루어졌다. RSM을 통하여 TCE 제거효율과 독립변수들의 모델식이 도출되었다 : Y1 = -11.50(initial concentration of TCE) + 4.25(단백질 양, 주입된 Geobacter lovleyi의 양) - 4.75(initial concentration of TBOS) - 6.58X1<SUP>2</SUP> - 8.583X3<SUP>2</SUP> + 93.67, Y2=-10.92X1 + 5.06X2 - 4.89X3- 4.93X3<SUP>2</SUP> - 2.19X1X<SUP>2</SUP> + 2.54X1X3 - 2.19X2X3 + 16.71. 도출된 반응모델은 수정결정계수는 각 0.975, 0.934로 1에 가깝게 나타났으며, 모델의 기여율이 높은 것으로 나타났다. 또한, 통계적 분석결과 TCE 탈염소화 효율에 미치는 영향은 TCE 초기농도 > TBOS 초기농도 > 단백질 양의 순으로 나타났으며, 상호항의 영향은 나타나지 않았다. This study investigated the use of Geobacter lovleyi with TBOS(Tetrabutoxysilane) for TCE(Trichloroethylene) dechlorination. The TCE dechlorination by Geobacter lovleiy was mathematically described as the independent variables such as initial concentration of TCE, protein mass of Geobacter lovleyi and initial concentration of TOBS, and these were modeled by the use of response surface methodology(RSM). These experiments were carried out as a Box-Behnken Design(BBD) consisting of 15 experiments. The application of RSM yielded the following equation, which is empirical relationship for the dechlorination efficiency(Y1, %) of TCE and first order kinetic constant of TCE(Y2, d<SUP>-1</SUP>) by independent variables in coded unit : Y1 = -11.50X1(initial concentration of TCE) + 4.25X2(protein mass as Geobacter lovleyi injected mass) - 4.75X3(initial concentration of TBOS) - 6.58X1<SUP>2 -</SUP> 8.58X2<SUP>2</SUP> + 93.67, Y2=-10.92X1 + 5.06X2- 4.89X3 - 4.93X3<SUP>2</SUP> - 2.19X1X2 + 2.54X1X3 - 2.19X2X3 + 16.71. In this case, the value of the adjusted determination coefficient(adjusted R<SUP>2</SUP> = 0.975 and 0.934) were closed to 1, showing a high significance of the model. Statistical results showed the order of TCE dechlorination at experimental factors to be initial TCE concentration 〉 initial TBOS concentration 〉 protein mass, but the interaction effects were non-significant.

혐기성 토착미생물을 이용한 유무기 복합오염의 생분해

유채원(Chaewon Yoo),안상우(Sangwoo An),박재우(Jaewoo Park) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2014 No.9