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2차원 결정성 탄소 소재의 최근 이차전지 소재 개발 동향: 그래핀(graphene)과 그라파인(graphyne)의 이차전지 개발 최근 동향
이혁진,봉성율,Lee, Hyuck Jin,Bong, Sungyool 한국전기화학회 2022 한국전기화학회지 Vol.25 No.4
The development of new materials is an essential key for unraveling the environmental and energy problems all over the world. Among the various application materials in this area, crystalline and two-dimensional carbon materials have been studied from points of view such as electrical conductivity, chemical stability, and surface engineering due to the assembly of honeycomb and sp/sp<sup>2</sup> hybridization structure. Novel two-dimensional materials, including graphene and graphyne, have been continuously reported for several decades to develop in renewable energy fields. Also, various pristine/engineered two-dimensional carbon allotropes have been researched to combine metal nanoparticles in the form of a sphere, cubic, and so on. The renewable energy performance to apply for these materials is drastically increased. In this review, we introduce the research points of the 2D carbon allotrope materials, graphene and graphyne, and applications to improve the performance of renewable energy applications.
물속에서 미세플라스틱을 제거할 수 있는 탐구 활동의 탐색
이혁진 ( Hyuck Jin Lee ),김응찬 ( Eungchan Kim ),최항 ( Hang Choi ),장낙한 ( Nak Han Jang ),김현정 ( Hyun Jung Kim ) 한국현장과학교육학회 2021 현장과학교육 Vol.15 No.2
본 연구는 대학부설 영재원에 재학 중인 중학교 2학년 학생들이 중학교 교육과정에서 접하는 과학 원리를 활용하여 물속의 미세플라스틱을 제거하기 위한 방안을 탐색해보았다. 학생들은 쉽게 접할 수 있는 물질을 활용한 거름 방법을 선택하여, 필터에 따른 미세플라스틱의 제거 효과를 탐색해보았다. 필터로는 거름종이, 커피 필터, 숯을 선택하여 물속의 미세플라스틱을 거르고, 조도계의 광도를 이용한 방법과 여과액을 증발시켜 남은 미세플라스틱의 질량을 측정하여 미세플라스틱의 제거 효과를 분석하였다. 연구결과, 학교실험에서 쉽게 접하는 거름종이가 미세플라스틱을 효과적으로 제거할 수 있었다. In this study, middle school students (second grade) from an university science education institute for the gifted investigated the elimination of microplatics in water based on their scientific knowledge from science classes in middle school. The students tried to remove microplastics in water. The students chose filtration, that they are familiar with the method, to get rid of microplastics and tried to verify the best material for the filter. Microplastics were filtered through a filter paper (from a science laboratory), a coffee filter, or charcoal. Then, brightness of the solution after filtering and the mass of the penetrated microplastics through the filters were measured to determine the best filter for microplastics. Through multiple experiments, a filter paper, the students can easily apply, was presented as the most effective filter to remove microplastics.
무한사면해석기법과 GIS를 이용한 사면 재해 위험성 분석 및 검증
박혁진(Hyuck Jin Park),이사로(Saro Lee),김정우(Jeong Woo Kim) 대한자원환경지질학회 2003 자원환경지질 Vol.36 No.4
사면재해는 강우기에 반복적으로 발생하는 지질재해의 하나로 우리나라의 경우 연평균 약 23명 정도의 인명피해가 사면재해로 인해 발생하고 있으며, 이는 자연재해로 인한 인명피해 중 약 25% 정도를 차지하는 수치이다. 그러나, 이러한 사면재해는 다양하고 복잡한 지질 및 지형 특성과 같은 공간적인 특성과 집중호우와 같은 기후특성에 의해 좌우되므로 사면재해 예측이나 위험성에 대한 정량적인 산정은 무척 어려운 실정이다. 따라서 GIS를 이용한 위험성분석이나 확률을 이용한 다양한 기법이 활용되고 있다. 특히, GIS를 이용한 기법은 광역적인 지역에 대하여 방대한 양의 자료를 효율적으로 처리 및 분석을 수행함으로서 사면재해 관련 연구에 폭 넓게 활용되고 있다. 본 연구에서 사용된 무한사면해석기법은 사면재해의 발생여부와 관련요인간의 연관성에 대한 단순한 통계적인 분석에 의한 기존 기법의 한계점을 보완하고 사면재해발생과 관련된 역학적인 검토를 수행하기 위하여 제안되었다. 본 연구 결과에 의하면 사면재해가 발생했던 지점과의 비교를 통하여 지반이 완전히 포화된 경우, 즉 m=1인 경우 무한사면모델에서 불안정하다고 해석된 지역에서 전체 사면재해의 87.5%가 발생하였음을 보여주고 있어 사면재해에 대한 해석기법으로서의 활용가능성을 보여주고 있다. Slope disaster is one of the repeated occurring geological disasters in rainy season resulting in about 23 human losses in Korea every year. The slope disaster, however, mainly depends on the spatial and climate properties, such as geology, geomorphology, and heavy rainfall, and, hence, the prediction or hazard analysis of the slope disaster is a difficult task. Therefore, GIS and various statistical methods are implemented for slope disaster analysis. In particular, GIS technique is widely used for the analysis because it effectively handles large amount of spatial data. The GIS technique, however, only considers the statistics between slope disaster occurrence and related factors, not the mechanism. Accordingly, an infinite slope model that mechanically considers the balance of forces applied to the slope is suggested here with GIS for slope disaster analysis. According to the research results, the infinite slope model has a possibility that can be utilized for landslide prediction and hazard evaluation since 87.5% of landslide occurrence areas have been predicted by this technique.
화력발전소 유래 바이오차(WPC)의 토양 내 납 안정화 효과
윤혁진(Hyuck-Jin Yoon),박병준(Byung-Jun Park),이찬규(Chan-Gyu Lee),정석순(Seok-Soon Jeong),김연호(Yeon-Ho Kim),남성현(Sung-Hyeon Nam),김혁수(Hyuck-Soo Kim) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
바이오차는 많은 공극과 넓은 표면적을 가지며, pH가 높은 특성을 띄는 물질로 그동안 다양한 바이오차를 이용해 토양 중금속 안정화 연구가 진행되었다. 하지만 바이오차 생산에는 많은 에너지가 요구되기 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 최근 화력발전소에서 목재펠릿 연소 후 대량으로 바이오차가 (Wood Pellet Biochar; WPC)가 발생하고 있으며, 본 연구는 이들 바이오차를 이용한 토양 중 납(Pb) 안정화 효율을 평가하고자 수행하였다. 본 연구에서는 WPC를 납 오염토양에 각각 1, 3, 5 %(w/w)의 비율로 처리하여 상추 재배 실험을 진행하였으며, 납 안정화 효율을 비교하고자 왕겨 바이오차(Rice Hull Biochar; RHC)를 동일한 비율로 처리하였다. 상추는 25±1℃로 유지되는 생장상에서 30일간 재배하였으며, 재배 후 토양은 1M NH₄NO₃로 추출하여 ICP-OES를 이용해 식물 유효태 Pb 함량을 분석하였다. 상추는 질산으로 분해한 후 Pb 함량을 측정하였다. 상추 재배 후 토양의 식물 유효태 Pb 함량은 무처리구(CON) 대비 WPC 5% 처리구 토양에서 85% 감소하는 것으로 나타났으며(Fig.1), 이는 바이오차 처리에 의한 토양 pH 상승과 유의한 관계가 있는 것으로 나타났다. 바이오차 처리에 의한 토양 중 식물유효태 Pb 함량 감소는 상추의 Pb 함량에 직접적인 영향을 미쳤다. 무처리구 토양에서 재배한 상추의 Pb 함량은 63.5 mg kg<SUP>-1</SUP>으로 WPC의 처리량에 따라 60.9%까지 유의하게 감소하는 경향을 보였으며, RHC 처리 토양에서는 최대 31.3% 감소하여 WPC의 중금속 안정화 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 결과적으로 화력발전소에서 대량 발생하는 바이오차는 농경지 중금속 오염 토양에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 〈수식 본문참조〉
하이드로겔 처리가 토양의 질 및 상추 생육에 미치는 영향
윤혁진 ( Hyeok-jin Yun ),박병준 ( Byung-jun Park ),이찬규 ( Chan-gyu Lee ),김연호 ( Yeon-ho Kim ),김혁수 ( Hyuck-soo Kim ),남성현 ( Sung-hyeon Nam ),정재영 ( Jae-young Jung ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-
지구 온난화 토양수분의 감소는 가속화 되고 있으며, 지구 평균 기온이 2도 상승 시 전세계 면적의 23%가 토양 수분 감소로 인한 심각한 피해를 입을 것이라는 예측 결과가 보고되었다. 따라서 이러한 위협요인으로부터 토양 수분을 지속적으로 유지하기 위한 방안 중 하나로 하이드로겔(Hydrogel) 적용을 고려할 수 있다. Hydrogel은 친수성 가교 망상 고분자 물질로 수분 공급 시 이를 흡수해 팽창하고, 수분 부족시 흡수한 물을 다시 방출하는 능력이 있어 건조 조건에서 식물 생육에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 토양 수분 함량의 지속적 유지는 토양의 질에도 긍정적인 변화를 유도할 수 있다. 본 연구에서는 Hydrogel 처리에 따른 토양의 물리, 화학적, 생물학적특성 변화와 작물의 생육 변화를 관찰하기 위해 토양 배양 실험과 상추 재배 실험을 진행하였다. 본 실험에서는 2가지 토성(Sandy loam, Loam)을 지닌 토양을 준비하였으며, 토양에 0, 0.5, 1, 2% (w/w)의 Hydrogel을 각각 처리한 후, 토양의 30% 수준의 수분을 공급해 안정화한 뒤, 50일 간 토양의 물리, 화학, 생물학적 변화를 조사하였다. 그 결과 Hydrogel의 처리량이 증가함에 따라 토양의 수분 함량은 증가하고 용적밀도는 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 상추의 생장에도 차이를 나타냈는데, Hydrogel 처리량에 비례하여 식물의 건중량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 토양 배양 시험에서 토양의 물리적 특성(용적밀도 등) 외에 화학적, 생물학적인 특성은 Hydrogel 처리에 따른 유의적인 차이는 확인할 수 없었다. 결과적으로 Hydrogel을 토양에 처리시 작물의 수분 공급을 원활히 하여 작물 생육에 긍정적 영향을 미치는 것을 확인하였다. 하지만 토양 대비 1% 이상의 Hydrogel을 처리하면 토양의 용적밀도가 식물 재배 적정기준 이상으로 낮아져 실제 토양에 적용을 위한 적정 처리량 설정이 요구되며, 장기 모니터링을 통한 토양 화학, 생물학적 특성 변화 조사가 필요할 것으로 판단된다.