全過程評價와 simulated annealing을 통한 廢水處理 工程의 環境的 最適化

전해표,전효택,김영석 한국자원공학회 2003 한국자원공학회지 Vol.40 No.6

LCA(Life Cycle Assessment), that unifies the scale of various environmental impacts, and simulated annealing are applied to optimizing electrolysis of wastewater from PCB(Printed Circuit Board) production. The changes of environmental impact can be quantified with LCA and the total changes of environmental impacts can be expressed as a function of power consumed, Cu recycled, Cl2, NOx and SOx discharged through restriction of feasible reactions. In a single-variate condition, the environmental optimum can be easily obtained through plotting and comparing each value. In 8V potentiostatic electrolysis, the lowest environmental impact can be achieved after 90 minutes. To optimize a multi-variate conditional system, simulated annealing can be applied and this can give the quick and near optimum in complex systems, where many input and output materials are involved, through experimentally measured values without a theoretical modeling. 다양한 환경영향을 하나의 단위로 나타낼 수 있는 전과정평가의 특성과 최적화 기법 가운데 하나인 simulated annealing을 이용하여 PCB(Printed Circuit Board) 생산공정에서 발생하는 폐수의 전기분해 공정을 환경적으로 최적화하였다. 전과정평가와 전기분해 도중 발생 가능한 반응의 제한을 통해 전기분해 중 각 물질의 변화량에 따른 환경영향 값의 정량화가 가능하였으며 전체 환경영향 변화량은 전력사용량, Cu, Cl2, NOx, SOx 등의 물질 변화량에 따른 함수로 나타낼 수 있었다. 하나의 변수를 가지는 조건 하에서는 최적화를 위해 그래프를 비교하는 방법을 사용할 수 있다. 정전압 8V의 전기분해에서 그래프를 비교하여 최적점을 찾아 보았을 때 반응시간 90분이 최적점인 것을 확인할 수 있었다. 전압과 반응시간의 두가지 변수를 가지는 문제의 최적화를 위해 simulated annealing을 이용하였을 때 최적점에 가까운 값을 빠른 시간 내에 찾아내는 것을 확인할 수 있었다. 전체 환경영향 값을 simulated annealing을 이용하여 최소화 시키는 방법은 특별한 이론적 모델링이 필요 없이 실험을 통하여 측정된 값을 바탕으로 최적화에 도달할 수 있으므로 많은 투입물과 배출물이 발생하는 복잡한 공정의 환경적 최적화에 있어서도 유용한 정보를 제공해 줄 수 있다.

전과정평가를 이용한 골재 재료의 환경 특성 평가

전해표,이종윤,방기문,전효택 한국지구시스템공학회 2008 한국지구시스템 공학회지 Vol.45 No.6

이 논문에서는 전과정평가를 통해 천연 골재의 대체 재료로 사용 가능한 폐기물 재활용 골재의 환경 영향 특성을 평가하였다. 순환골재, 슬래그 골재, 바닥재 골재에 대하여 전과정평가를 실시하고 각각의 환경 영향을 천연골재와 비교하였다. 순환골재의 경우 건설폐기물의 불균질성으로 인해 생산 공정이 가장 복잡하였으며 이에 따른 에너지 소비 수준도 상대적으로 높게 평가되었으나 건설폐기물 내 낮은 중금속 함량으로 인하여 중금속 용출에 의해 발생하는 환경 영향은 비교적 낮은 것으로 나타났다. 순환골재 현장 적용시 천연골재와 비교하여 자원고갈, 오존층 파괴 및 광화학적 산화 범주에서 각각 63.34%, 56.26%, 34.34%의 환경 영향이 감소하는 것으로 평가되었다. 슬래그 골재의 경우 슬래그의 균질성으로 인해 생산 공정이 가장 단순하였으며 이에 따라 에너지 소비 수준도 상대적으로 낮게 평가되었으나 슬래그 내 높은 중금속 함량과 수세 공정의 부재로 인해 중금속 용출에 의한 환경 영향이 비교적 높은 것으로 나타났다. 슬래그 골재 현장 적용시 천연골재와 비교하여 오존층 파괴 및 자원 고갈 범주에서 각각 70.86%, 70.62%의 환경 영향이 감소하는 것으로 평가되었다. 바닥재 골재의 경우 에너지 소비 수준 및 중금속 용출로 인한 환경 영향이 중간 수준인 것으로 나타났다. 바닥재 골재 현장 적용시 천연골재와 비교하여 오존층 파괴, 자원 고갈, 광화학적 산화 범주에서 각각 64.79%, 64.50%, 51.80%의 환경 영향이 감소하는 것으로 평가되었다. 다차원 의사 결정 모형을 적용한 결과 천연골재는 담수생태독성, 해양생태독성, 토양생태독성 및 편의성의 가중치가 커질수록 선호되었으며, 순환골재의 경우 가격의 가중치가 커질수록 선호되는 것으로 평가되었다. 슬래그 골재의 경우 자원고갈, 부영향화, 지구온난화, 오존층 파괴의 가중치가 커질수록 선호되었으며 바닥재 골재의 경우 산성화 및 인체독성의 가중치가 커질수록 선호되는 것으로 평가되었다.

전과정평가를 이용한 골재 재료의 환경 특성 평가

전해표,방기문,이종윤,전효택 한국자원공학회 2008 한국자원공학회지 Vol.45 No.6

In this paper, environmental impacts of waste recycled aggregate materials were estimated using life cycles assessment (LCA). Environmental impacts of construction waste recycled aggregate (RA), slag recycled aggregate (SA), and bottom ash recycled aggregate (BA) were estimated and compared with natural aggregate (NA). The production process of RA was most complicated owing to the heterogeneity of the construction waste, and the level of energy consumption was relatively high. The level of heavy metals leached from RA was relatively low due to the washing process and low heavy metal concentration in the construction waste. Comparing with NA, 63.34%, 56.26% and 34.34% of environmental impacts were reduced in abiotic depletion, ozone layer depletion and photochemical oxidation, respectively. The production process of SA was simplest owing to the homogeneity of the slag, and the level of energy consumption was relatively low. The level of heavy metals leached from SA was relatively high because washing process was excluded in the production process and the slag contained high level of heavy metals. Comparing with NA, 70.86% and 70.62% of environmental impacts were reduced in ozone layer depletion and abiotic depletion, respectively. Production process of BA consumed the middle level of energy and discharged the middle level of heavy metals among the three processes. Comparing with NA, 64.79%, 64.50% and 51.80% of environmental impacts were reduced in ozone layer depletion, abiotic depletion and photochemical oxidation, respectively. The results of multi-dimensional decision making model showed that NA was the optimal aggregate materials when freshwater aquatic ecotoxicity, marine aquatic ecotoxicity, terrestrial ecotoxicity and expediency were emphasized. RA was the optimal aggregate materials when prices was emphasized. SA was the optimal aggregate materials when abiotic depletion, eutrophication, global warming, ozone layer depletion and photochemical oxidation were emphasized. BA was the optimal aggregate materials when acidification and human toxicity were emphasized.

A Role for buttonhead in the Early Head and Trunk Development in the Beetle Tribolium castaneum

전해원,오지윤,진실,임진성,최종표 한국발생생물학회 2019 발생과 생식 Vol.23 No.1

The head gap gene buttonhead (btd) is required for the patterning of head segments in the early Drosophila embryo. Mutant phenotypes of btd display a gap-like phenotype in which antennal, intercalary, mandibular and the anterior portion of the maxillary segments are eliminated. In agreement with the phenotypes, btd is expressed in a stripe covering the head segments at the blastoderm stage. During the early phase of the germband extension, btd is expressed in stripes with single segmental periodicity, which is required for the formation of the peripheral nervous system. In contrast to the key role of btd in Drosophila embryonic development, it has been suggested that Tribolium ortholog of btd (Tc-btd) is dispensable for embryonic head development. In order for better understanding of the requirement of Tc-btd in the early Tribolium embryo, we re-analyzed the expression patterns and functions of Tc-btd during embryonic segmentation. Tc-btd is expressed in segmental stripes at the stages of blastoderm and germband elongation. Up to 28.3% of embryos in which Tc-btd is knocked down displays the loss of antennal, mandibular and the pregnathal regions in the head, with abdominal segments being disrupted in the trunk. Our findings suggest that Tc-btd is required for the head and trunk development in the early Tribolium embryo.

그라우팅으로 인한 주변 지하수-토양 환경으로의 중금속 용출가능성 평가

전효택,전해표,방기문 한국자원공학회 2006 한국자원공학회지 Vol.43 No.2

Grouting is an injection of appropriate materials under pressure in the area of joint, cavities and pores of the ground. It has been widely used not only to block the groundwater in excavation work but also to reinforce the stiffness of the ground. Recently, the studies of grouting impacts on environmental contamination of ground have been on the increase. The purpose of this study is to estimate the impacts of heavy metals in grouting materials on environment by selecting the grouting operations which have been widely used in Korea. Chromium, Fe, Ni, Cd and Pb were detected in grouting materials, the concentrations of Ni and Cd, however, were negligible. Among the heavy metals, the concentration of Fe was the highest in all grouting materials whereas the highest content of Pb was found in the OPC(Ordinary Portland Cement). In the case of leaching test result on simulated grouting specimens, heavy metals were detected significantly at condition of under pH 4 while Pb and Fe were not leached at under pH 7 and without pH control. As the surface area of specimens increased, amounts of leached heavy metals also were risen. But the concentrations of heavy metals were reached maximum and sustained constant value after quite a few time. According to weathering test, it was shown that heavy metals which had not been leached at normal condition test were leached in test with weathering. From this point, it is apparent that weathering was highly correlated with the leaching of heavy metals in grouting materials. It is evident that the leaching of heavy metals from grouting materials was significant in acidic condition, such as the condition of the abandoned or closed mine areas. 그라우팅은 건설공사에서 지반의 갈라진 틈이나 공동, 공극 등에 적절한 충전재를 압력을 이용하여 주입하는 것으로, 굴착공사 시 누수방지와 불안정한 지반의 보강을 위하여 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 널리 이용되고 있는 그라우팅 물질 내 중금속에 의한 주변 토양-지하수에 미치는 오염영향을 평가하고자 하였다. 그라우트 재료 내 포함되어 있는 중금속은 Cr, Fe, Ni, Cd, Pb 등이 있으나 Ni와 Cd는 함량이 극히 작아 용출실험 대상에서 제외하였다. 중금속 중 양적으로는 Fe가 가장 많이 함유되어 있으며, OPC(Ordinary Portland Cement)의 경우는 Pb 함량이 높게 나타났다. 모의 시편에 대한 용출실험결과는 PH<4 인 조건에서 모든 시료중 중금속 용출량이 높았으며, Cr을 제외한 Pb, Fe 등은 PH<7 인 조건과 증류수 용출실험 상태에서는 거의 용출되지 않았다. 그라우팅 시편의 표면적을 달리한 용출시험을 통해 시편의 표면적이 중금속의 초기용출속도에 영향을 미치나 중금속의 총용출량에는 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 인공풍화시험을 통하여 용출실험을 수행한 결과 일반 실험조건에서는 용출되지 않던 중금속이 용출되는 것이 확인되었다. 이는 풍화가 그라우팅 재료내 중금속의 용출에 영향을 주는 것으로 판단되며 특히 지반환경 조건이 폐광산 지역과 같이 산성인 곳에서는 그라우트재료에 의한 중금속 오염의 우려가 높다.

연약지반 개량을 위한 수평배수층 재료로 순환골재의 적용 방안에 대한 연구

이종윤,전해표,정우철,임해식 한국지반공학회 2008 한국지반공학회논문집 Vol.24 No.10

본 연구의 목적은 연약지반개량을 위한 수평배수층 재료로 순환골재의 적용가능성을 검증함에 있다. 최근 모래의 수급불균형이 초래되고 있으며, 이는 단순히 가격 상승의 문제에서 그치는 것이 아닌 전체 공정의 지연을 초래하게 되어 문제의 심각성이 크다. 이러한 상황에서 순환골재는 그 수요를 충족시킬 수 있는 적절한 대체재료로 인식되고 있으며, 이를 검증하기 위해 우선 이미 제정된 각종기준과 규정을 찾아 비교・정리하였고, 다음으로 기존의 수평배수층 재료인 모래와의 공학적 특성에 대한 비교 및 검토를 시행하였다. 결과로써 순환골재는 모래에 비해 큰 투수계수 및 단위중량으로 인해 수평배수층으로써의 대부분 기준을 만족하였으며, 클로깅에 대한 문제는 수평배수층 상부에 필터층을 추가 설치하는 방안으로 해결할 수 있어, 현장적용이 가능한 것으로 판단되었다. 또한 모래에 비해 순환골재의 구입단가가 상대적으로 낮아 공사비 절감이 가능하여, 수평배수층 재료로 순환골재는 매우 경쟁력있는 대체재료라 할 수 있다.

egfl6 expression in the pharyngeal pouch is dispensable for craniofacial development

진실,나혜지,전해원,박장원,최종표 한국통합생물학회 2021 Animal cells and systems Vol.25 No.5

Epidermal growth factor-like domain multiple 6 (Egfl6) is a basement membrane protein and plays an important role in hair follicle morphogenesis, angiogenesis, notochord development in vertebrates. Although egfl6 expression in the developing head was observed in zebrafish, its role for craniofacial development and the determination of the pharyngeal region expressing egfl6, have not been reported yet. Here, we report the expression patterns and function of egfl6 in craniofacial development in zebrafish. egfl6 was expressed sequentially in the developing pharyngeal pouches that are key epithelial structures governing the development of the vertebrate head. However, loss-of-function mutations in egfl6 did not cause any craniofacial defects, including the pouches as well as the thymus and facial cartilages whose development is contingent upon appropriate pouch formation. egfl6 was unlikely redundant with egfl7 expressed in a distinct pharyngeal region from that of egfl6 in craniofacial development because reduction of egfl7 with a MO in egfl6 mutants did not affect craniofacial development. In addition, we found that egfl6 carried an endogenous start loss mutation in the wild-type Tübingen strain, implying egfl6 would be a non-functional gene. Taken all together, we suggest that egfl6 expression in the pharyngeal pouches is not required for craniofacial development in zebrafish.

터널굴착시 산성암반배수에 대한 습지영향평가 및 구조물대책

유영일,오정배,이두화,김재곤,전해표,이선복,제해찬 한국암반공학회 2006 한국암반공학회 학술대회 및 세미나 자료집 Vol.- No.-

연약지반 개량을 위한 순환 골재의 샌드매트 대체재료 활용 방안에 대한 연구

이종윤(Lee Jong Yoon),반한용(Ban Han Yong),전해표(Chun Hae Pyo) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10