암석의 산성배수 발생개연성 평가 및 피해저감대책: 터널건설예정구간 사례

김재곤,이진수,김통권,Kim, Jae-Gon,Lee, Jin-Soo,Kim, Tong-Kwon 대한자원환경지질학회 2008 자원환경지질 Vol.41 No.3

경상남도 김해시 국가지원 지방도60호선 터널건설예정구간의 암석에 대하여 산성배수 발생개연성을 평가하고 피해 저감대책을 검토하였다. 건설예정구간의 지반은 석영반암, 사암, 응회암, 화강암으로 구성되어 있으며 황화광물은 석영반암과 화강암에 산점상으로 사암에 맥상으로 산출되었다. 황화광물의 함량이 높은 석영반암과 사암은 산성배수 발생개연성이 높고 중금속(Zn, Pb, As)를 많이 함유한 산성배수가 주변지역으로 유출되어 환경오염을 유발할 개연성이 높은 것으로 나타났다. 건설공사과정에서 산성배수가 발생될 개연성이 높은 구역에서 배출되는 배수는 중화 및 중금속 제거처리 후 배수가 이루어져야 하며, 절취면의 안정성 확보를 위하여 산성배수의 발생을 근원적으로 억제할 수 있는 코팅처리기술을 적용한 후 숏크리트, 앵커 등 사면보강공법이 적용되어야 할 것으로 판단된다. 석영반암과 사암은 골재로서 활용이 어려우며 지반성토재로 사용할 경우 지하수와 우수의 접촉을 최소화할 수 있는 성토층의 구조를 갖춘 후 활용하여야 한다. The acid rock drainage (ARD) production potential of rock was assessed for a tunnel construction area, Kimhae and the damage reduction strategy was discussed based on the ARD risk evaluation. The geology of the studied area consisted of Mesozoic quartz porphyry, sandstone, tuff and granite. Sulfides occurred as a disseminated type in quartz porphyry and granite, and a vein type in sandstone. Quartz porphyry and sandstone with a high content of sulfide were classified as a potentially ARD forming rock. The drainage originated from those rocks may acidify and contaminate the surrounding area during the tunnel construction. Therefore, the drainage should be treated before it is discharged. A slope stability problem due to the ARD was also expected and the coating technology was recommended for the reduction of ARD generation before the application of supplementary work for enhancing slope stability such as shotcrete and anchor. From the ARD risk analysis, those rocks should not be used as aggregate and be used as bank fill material with the system for the minimum contact with rain water and ground-water.

기고 - 국내 유통단계별 자동차용 LPG 연료의 품질특성과 잔류물질 특성연구

김재곤,Kim, Jae-Gon 한국LP가스공업협회 2010 LP가스 Vol.22 No.4

Crystallinity and Chemical Reactivity of Bimessite(δ-MnO₂) Influenced by Iron

김재곤,Kim, Jae-Gon 한국토양비료학회 1999 한국토양비료학회지 Vol.32 No.4

산화망간이 영양소물질과 오염물질과의 반응 및 망간이 식물의 필수 미량원소 등으로 인해 토양학에서 산화망간은 중요한 연구의 대상이 되어왔다. 토양 내에서 가장 흔한 산화망간 광물중의 하나인 버네사이트를 철의 존재 하에서 합성하였다. 토양 내에서 흔한 원소의 하나인 철이 버네사이트의 결정도, 형태 및 화학적 활성에 미치는 영향을 X-선회절, 전지현미경, 양이온 교환능력 및 크롬 산화력을 이용하여 연구하였다. 침전용액내의 철의 함량이 증가할수록 버네사이트의 결정도와 입자의 크기는 감소하였다. 침전된 버네사이트는 낮은 철의 농도에서 육각 판상형이 우세하였으나 농도가 증가 할 수록 미세입자로된 입단이 증가하였다. 그리고 크롬 산화능력은 철의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 양이온 치환능력은 철의 농도와 상관관계가 없었다. 침전용액속의 철은 버네사이트의 결정핵의 형성을 증가시켰고 표면흡착에 의해 결정의 성장을 방해하였다. 철은 토양 망간단과 내에서 산화철과 산화망간의 공존으로 미루어 보아 토양내의 버네사이트의 작은 입자, 낮은 결정도 및 높은 화학적 활성에 기여한 것으로 사료된다. 본 연구에서 입증된 버네사이트의 높은 양이온 교환 능력과 산화력은 버네사이트를 환경과 농업에 활용 가능성이 있음을 제시해준다. Manganese (Mn) oxides in soils have been a research subject since they react with nutrients and contaminants and Mn itself is an essential element for plant growth. Birnessite was synthesized in the presence of iron (Fe) in the precipitating solution. Influence of Fe, one of common elements in soils, on crytallinity, morphology, and chemical reactivity of birnessite was examined using X-ray diffraction (XRD), electron microscope, canon exchange capacity (CEC), and chromium (Cr) oxidation capacity. With increasing Fe concentration in the precipitating solution, crystallinity and crystal size decreased. Hexagonal plates of the birnessites formed at low Fe concentration were dominant and replaced more and more by aggregate of small particles with increasing the Fe concentration. There is no significant change in CEC with changing the Fe concentration. Chromium oxidation capacity of the birnessite increased with increasing the Fe concentration. Iron in the precipitating solution poisoned crystal growth by adsorption on the surface and increased nucleation. Since Fe is a common constituent under pedogenic environment and Fe and Mn oxides often coexist in Mn oxide nodules, the birnessite with small particle, low crystallinity, and high chemical reactivity is the form which is more likely to be formed in soils. The high CEC ($140cmol_ckg^{-1}$) and oxidation capacity of birnessite indicate that birnessite can be used in environment and agriculture.

고 출력 고 이득 2단 도허티 전력증폭기의 설계

김재곤,김지연,이동헌,김종헌,Ghim, Jae-Gon,Kim, Ji-Yeon,Lee, Dong-Heon,Kim, Jong-Heon 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.11

본 논문에서는 최종단에 내장된 구동 증폭기를 사용하여 높은 이득을 갖는 고 출력 고 이득 도허티 전력 증폭기를 설계하였다. 2단 도허티 증폭기의 동작 특성을 2단 피킹 증폭기의 게이트 바이어스에 관한 함수로서 해석하였다. 구동단과 최종단은 각각 single-ended MRF21045 2개와 single push-pull packaged MRF21180 1개를 사용하여 제작하였다. 본 논문에서 구현된 2단 도허티 증폭기는 평균 출력 전력 15 W에서 27 dB의 이득과 23 %의 전력 부가 효율을 가진다. A high power and high gain Doherty amplifier is designed by using embedded driver amplifiers in the final stage. The operational characteristics of a two-stage Doherty amplifier are analyzed, as a function of the two-stage peaking amplifier gate biases. The driver stages and final output stages are implemented using two single-ended MRF21045s and a single push-pull packaged MRF5P21180, respectively. This two-stage Doherty amplifier demonstrated 27 dB gain with a PAE of 23 % at 15 W average output power.

Changes in Physical and Chemical Properties of Sandy Loam Soils by Hematite Addition

김재곤,문희수,Kim, Jae Gon,Dixon, Joe B.,Moon, Hi-Soo The Korean Society of Economic and Environmental G 1998 자원환경지질 Vol.31 No.4

토양 적철석은 오염물질 및 영양분의 흡착과 미세한 입자들의 입단화 매개체로서 잘 알려져 있다. 미세하게 분말화 시킨 결정질 적철석을 두 사질 양토 (Anahuac and Crowley soils from the Southern Coastal Plain, USA)에 첨가하였을 때 나타나는 물리화학적 특성의 변화를 측정하였다. 적철석을 3% (무게비)까지 첨가하였을 때 토양의 투수율이 증가하였으나 그 이상 양을 첨가하였을 때 감소되었다. 토양의 입단안정도 (AS)는 적철석 첨가에 영향을 받지않았다. 같은 양의 적철석을 Anahuac soil과 Crolwey soil에 첨가하였을 때 높은 유기물의 함량과 낮은 Na 흡착비 (SAR: sodium adsorption ratio)를 가진 Anahuac soil은 Crowley soil에 비해 상대적으로 높은 투수율과 입단안정도를 보여주었다. 두 토양 모두 Zn 흡착은 약간 증가하였으나 인산염 흡착은 영향을 받지않았다. Pedogenic hematite is a well known agent for sink of pollutants and nutrients and for aggregation of particles in soils. Changes in physical and chemical properties of two sandy loam soils (Anahuac and Crowley soils) from the Southern Coastal Plain, the United States of America, were tested after adding finely ground crystalline hematite prepared for drilling fluid weighting material. There was an increase in hydraulic conductivity (HC) of the soils with addition of up to 3% by weight of hematite but a decrease in HC with addition of more hematite. The aggregate stability (AS) of the soils was not affected by adding hematite. Anahuac soil with higher content of organic matter and lower sodium adsorption ratio (SAR) had higher values of HC and AS than Crowley soil. Adding hematite also resulted in a slight increase in zinc (Zn) adsorption by the soils, but had no influence on the adsorption of phosphate.

연구용역 - LPG 연료계통 부품의 이물질 성분분석에 관한 연구

김재곤,Kim, Jae-Gon 한국LP가스공업협회 2010 LP가스 Vol.22 No.6

Volcanic Origin Potential Acid Sulfate Soil Material : Hydrothermally Altered Pyrite Rich Andesite

김재곤,전철민,윤을수,장용선,정필균,정연태,Kim, Jae Gon,Chon, Chul-Min,Yun, Eul-Soo,Zhang, Yong-Seon,Jung, Pil-Kyun,Jung, Yeun-Tae 한국토양비료학회 2000 한국토양비료학회지 Vol.33 No.5

Acid sulfate soil and potential acid sulfate soil material are worldwide in distribution and are problematic in agriculture and environment due to their present and potential acidity developed by the oxidation of sulfides. Most of them are sedimentary origin and a few cases are reported as volcanic or metamorphic origin. We report a potential acid sulfate soil material originated from volcanic activity during Mesozoic. A profile of Bongsan series-weathered nonpyritic andesite-hydrothermally altered pyrite rich andesite was studied with field examination, chemistry, and mineralogy. Once, the pyrite rich andesite was exposed to atmosphere by excavation and leveling works for a residential area and the lay out site had subsequent acidification problem of soil and surface water. The parent material and soil profile of Bongsan series had no signs of presence of pyrite and acid sulfate weathering such as yellow mottles. However, the hydrothermally altered andesite substrata contained significant amount of pyrite showing characteristics of hydrothermal origin such as cubic and pyritohedron morphology and occurrence along cracks. 특이산성토와 잠재성 특이산성토 물질은 전 세계적으로 분포하며, 산성으로 인하여 농업과 환경에서 문제시되어왔다. 대부분이 퇴적기원이며 소수의 경우에 화산기원으로 보고되어왔다. 산성은 잠재성 특이산성토 물질에 함유된 유황광물의 산화과정에서 생성된 황산에 기인한다. 우리나라에서는 보고가 된바 없는 중생대 화산활동에 의하여 생성된 잠재성 특이 산성토 물질을 보고하고저 한다. 봉산통-황철석을 함유하지 않은 안산암질 모재층-황철석을 다량 함유한 안산암의 단면을 야외조사와 화학적 및 광물학적 분석을 통하여 연구하였다. 한때 택지조성과정에 황철석을 함유한 안산암이 지표에 노출되어 황철석의 산화에의한 토양과 지표수의 산성화문제가 제기된 적도 있다. 봉산통과 모재에서는 황철석과 특이산성토의 생성과정에서 나타나는 노란색 반문과 같은 특징들이 나타나지 않았다. 열수변질에 의하여 생성된 안산에 존재하는 황철석이 화산활동에 의한 열수변질 기원임을 지시해주는 육각형 또는 주사위형의 모양과 암석의 갈라진 틈을 따라 산출되는 양상 등을 보여주었다.

건설현장 산성배수의 발생현황 및 피해저감대책

김재곤,Kim, Jae-Gon 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.5

산성광산배수는 휴폐광산 광해의 주요한 문제로 널리 인식되어 왔으며 최근 황화광물을 많이 함유한 지역의 지반굴착 건설현장에서 산성배수의 발생과 이로 인한 환경오염과 구조물의 안정성 저해가 건설 분야의 현안문제로 대두되고 있다. 지구과학분야에서 간과하고 있는 건설현장에서 발생된 산성배수에 의한 피해 사례를 소개하고 향후 피해 저감대책기술 개발과정에서 지구과학분야 역할의 중요성을 피력하고자 한다. 우리나라에서 산성배수를 발생시킬 개연성이 높은 대표적인 암석은 옥천층군 변성퇴적암, 평안층군 함탄층, 중생대 화산암, 제3기 퇴적암 및 화산암이며 우리나라 표면적의 약 20%정도를 차지할 것으로 추정된다. 최근 건설현장에서는 산성배수에 대한 적절한 대책이 수립되지 않고 대규모 절토와 터널굴착이 빈번히 이루어지고 있으며 향후 산성배수에 의한 피해는 지속적으로 발생될 것으로 판단된다. 건설현장의 산성배수는 토양, 지표수와 지하수의 산성화 및 중금속 오염, 식생고사, 경관훼손, 사면안정성 저해, 구조물 부식, 콘크리트 및 아스콘 노후화 촉진 등이다. 암석의 산성배수 발생개연성평가는 static test와 kinetic test 방법이 있으며, 암석의 산성배수 발생능력과 중화능력을 측정하여 암석의 산성배수 발생개연성을 간접적으로 추정하는 acid base accounting test가 가장 널리 활용되고 있다. 산성배수에 대한 피해저감대책은 산성배수의 처리와 발생억제로 구분된다. 산성배수 처리방법은 중화제 투입 등의 적극적 처리와 자연적인 물리 화학 생물학적 과정을 이용한 소극적 처리로 구분된다. 산성배수의 발생억제는 산화제의 제거와 생성억제, 산화제와 황화광물의 접촉차단으로 구분된다.도시되며 지역에 따라 위도효과를 보인다. 황산염에 대한 황동위원소 대부분 화성기원을 보인다. 그러나 JR1 온천은 고염수에서 기원한 것으로 보이는 해양성기원을 보인다. 온천수의 $^3He/^4He$ 비와 $^4He/^{20}Ne$ 비는 $0.0143{\times}10^{-6}{\sim}0.407{\times}10^{-6}$ 범위와 $6.49{\sim}584{\times}10^{-6}$ 범위를 각각 보여주어 대기와 지각성분의 혼합선상에 도시된다. 이는 온천수내 헬륨가스의 대부분이 지각기원임을 의미한다. 죽림온천(JR1)의 경우 맨틀기원의 헬륨가스의 혼합율이 다른 온천에 비해 다소 높은 비율을 보여준다. 이들 동위원소비와 온천수의 pH와는 대체적으로 정의 상관관계가 확인되었다. 아울러 $^{40}Ar/^{36}Ar$비가 $292.3{\times}10^{-6}{\sim}304.1{\times}10^{-6}$ 범위로 대기기원임을 지시한다. Gram 양성, Gram 음성 균주는 Escherichia coli KCCM 11591를 제외하고는 0.8 - 0.95 cm로 항균력이 강했으며, Gram negitive의 Pseudomonas aeruginosa KCTC 1750 에서는 43% 발효주에는 0.95 cm, 45% 고은 발효주에는 0.95 cm의 항균성을 나타냈으며 관능평가에서도 가장 높게 났다. 관능평가에서는 45% 고온 발효주가 가장 높게 나타났으며, 항산화성 실험에 나타난 저온 45%의 갈색도의 측정과는 항산화성에서는 좀 다른 결과를 나타낸다. 그러나 항균성이 가장 Acid drainage has been recognized as an environmental concern in abandoned mine sites for long time. Recently, the environmental and structural damage by acid drainage is a current issue in construction sites in Korea. Here, the author introduces the type of damages by acid drainage in construction sites and emphasizes the importance of geoscience discipline in solving the problem. Metasedimentary rock of Okcheon group, coal bed of Pyeongan group, Mesozoic volcanic rock. and Tertiary sedimentary and volcanic rocks are the major rock types with a high potential for acid drainage upon excavation in Korea. The acid drainage causes the acidification and heavy metal contamination of soil, surface water and groundwater, the reduction of slope stability, the corrosion of slope structure, the damage on plant growth, the damage on landscape and the deterioration of concrete and asphalt pavement. The countermeasure for acid drainage is the treatment of acid drainage and the prevention of acid drainage. The treatment of acid drainage can be classified into active and passive treatments depending on the degree of natural process in the treatment. Removal of oxidants, reduction of oxidant generation and encapsulation of sulfide are employed for the prevention of acid drainage generation.

Mineralogical and Morphological Changes of Biotite in a Soil-Sarprolite Profile Developed Under Temperature Climate

김재곤,Kim, Jae-Gon 한국토양비료학회 1999 한국토양비료학회지 Vol.32 No.4

Potassium (K) released from weathering of biotite in soils has been recognized as one of major K-sources for plant growth. Sand size biotite in a soil-saprolite-parent rock profile developed under temperate climate was studied in terms of morphological, mineralogical, and chemical changes according to depth employing petrographic and electron microscopes. X-ray diffraction, and electron microprobe. Biotite showed discoloring from black to goldish white and loss paleochroism with decreasing depth. Both edge and layer weatherings of biotite showed in this study. Hexagonal holes and cracks on (001) plane of weathered biotite grains were observed and their members increased with increasing weathering degree. Biotite was altered to kaolinite with or without intermidiate products such as hydrobiotite, degraded biotite, and illite. Average chemical composition of weathered biotite changed to that of katolinite with decreasing depth: increasing concentrations of silicon (Si) and aluminum (Al) and decreasing concentrations of potassium (K), iron (Fe), magnesium (Mg), manganese (Mn), and taitanium (Ti). 토양내에서 흑운모의 풍화에 의하여 방출된 칼륨이 식물 성장에 필요에 의한 중요한 영양분의 원천의 하나로 인식되어왔다. 온난기후하에서 흑운모 화강암으로부터 발달된 토양-saprolite내에서 sand 크기의 흑운모의 풍화에 대하여 편광 현미경, 전자 현미경, X-선 회절 및 electron microprobe를 이용하여 형태학적, 광물학적, 그리고 화학적인 변화를 관찰하였다. 흑운모는 풍화가 진행될수록 그 색이 흑색에서 담황색으로 변했으며, paleochroism을 점점 잃어갔으며 그리고 가장자리와 층간 모두에서 풍화가 관찰되었다. 육각형의 구멍이 풍화된 흑운모 표면에서 관찰되었으며 그 수는 풍화가 더많이 진행된 흑운모에서 더 많은 경향을 보여주었다. 흑운모는 hydrobiotite, degraded biotite, illite 같은 중간단계 광물을 거치거나 혹은 중간과정이 없이 풍화에 의하여 kaolinite로 변형되었다. 풍화된 흑운모의 화학 성분은 표층으로 올라오면서 kaolinite의 화학 성분에 근접하는 경향을 보여주었으며 Si와 Al농도는 증가하였으며 K, Fe, Mg, Mn, Ti 함량은 감소하였다.

적응적 형태학적 분석에 기초한 신호등 인식률 성능 개선

김재곤,김진수,Kim, Jae-Gon,Kim, Jin-soo 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.9

국내외적으로 무인자동차에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다. 무인자동차를 성공적으로 구현하기 위해서는 매우 많은 요소 기술들을 필요로 한다. 특히 교통신호등의 검출과 인식 시스템은 무인자동차에서 컴퓨터 비전 기술의 핵심적인 요소기술로 주목 받고 있다. 최근까지 제안된 대부분의 교통 신호등 인식 방식들은 잡음과 환경적인 요소에 따라 의존적인 색깔 성분 분석 방법을 사용함으로써 인식률 개선에 있어 제한적인 성능 특성을 갖고 있다. 본 논문에서는 이러한 기존의 방식의 한계를 극복하기 위해 교통신호등이 갖는 형태학적인 특성을 최대한 고려한 방법을 제안한다. 제안한 방식은 색깔 성분과 사각형 특성, 원형 특성과 같은 형태학적 특성을 동시에 고려함으로써 인식 효율을 크게 증대시킨다. 다양한 모의실험을 통하여 제안한 방식은 교통신호등 인식률뿐만 아니라 오인식률 성능을 크게 개선시킬 수 있음을 보인다. Lots of research and development works have been actively focused on the self-driving vehicles, locally and globally. In order to implement the self-driving vehicles, lots of fundamental core technologies need to be successfully developed and, specially, it is noted that traffic lights detection and recognition system is an essential part of the computer vision technologies in the self-driving vehicles. Up to nowadays, most conventional algorithm for detecting and recognizing traffic lights are mainly based on the color signal analysis, but these approaches have limits on the performance improvements that can be achieved due to the color signal noises and environmental situations. In order to overcome the performance limits, this paper introduces the morphological analysis for the traffic lights recognition. That is, by considering the color component analysis and the shape analysis such as rectangles and circles simultaneously, the efficiency of the traffic lights recognitions can be greatly increased. Through several simulations, it is shown that the proposed method can highly improve the recognition rate as well as the mis-recognition rate.