극한환경에서 서식하는 초호열균을 이용한 유기성 폐기물처리에 대한 연구

권영준 ( Young-jun Kwon ),권준형 ( Jun-hyung Kwon ),전경재 ( Kyoung-jea Jun ),홍명하 ( Mueung-ha Hong ),山村正一 ( Masaaki Yamamura ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

지구가 태양계의 일원으로서 탄생한 것은 45억년전이며, 지구가 형성된 후 초기의 생명체가 출현했을 때의 환경은 화산활동으로 인한 높은 온도 그리고 산소가 없는 대신 이산화탄소 및 암모니아 등으로 구성된 대기 등 현재 우리가 보는 생물체들이 도저히 생존할 수 없는 환경이었을 것이다. 현재에 이르러 원시 지구의 환경과 유사한 곳은 화산활동이 활발한 지역의 표면 혹은 심해저의 열수 분출공을 들 수 있다. 이러한 극한환경에서 생육 가능한 생물을 극한생물이라고 한다. 이러한 극한생물은 고온, 고압, 고염의 환경에서 생육하거나 혹은 반대로 낮은 온도나 pH, 영양분 등의 비 일반적인 환경에서 생육하는 경우도 있다. 인간이 살아가는 환경과 비교하여 상대적으로 극한환경에 생육할 수 있는 생물체를 통칭하여 극한생물이라 한다. 이러한 극한생물에 대해 프랑스, 미국, 일본 등 심해잠수정을 보유하는 나라에서 심해열수공(심해분화구)에 서식하는 극한생물을 채취하거나, 또는 화산활동이 활발히 진행되는 일본, 아이슬란드, 이탈리아 등의 경우 극한생물 채취여건이 부합되기에 연구가 진행되어왔다. 그러나 우리나라는 지형적인 제한성 때문에 심해열수공이나 화산지대 등에서 채취되는 극한생물에 대한 기초연구 및 응용연구가 거의 전무한 실정이다. 극환환경 초호열균이 생산하는 protease, collagenase, lipase 등의 내열성 효소가 난분해성 단백질과 지질 등을 신속히 분해하고, 분해유기물은 미생물의 에너지에 이용된다. 그 과정에서 열이 급격히 발생하며 분해온도는 거의 100℃ 내외가 되며. 이 초고온 환경은 분해효소의 활동을 더욱 높이기 때문에 유기물의 분해속도가 가속된다. 본 연구에서는 극한환경 초호열균에 대한 개념을 제시하고, 극한환경 초호열균을 이용하여 AI 및 구제역 감염가축 사체처리, 음식물쓰레기의 단일시설 단일공정에서의 융합처리, 하수슬러지처리, 축산분뇨처리 등 유기성폐기물의 혁신적 처리시스템을 제시하고자 한다.

고지도 기반 환경변화연구 및 지형분석을 통한 명사십리 해안의 제4기 연안지대 이상기후 퇴적기록 적지선정

김지은,유재형,양동윤,Kim, Jieun,Yu, Jaehyung,Yang, Dongyoon 대한자원환경지질학회 2014 자원환경지질 Vol.47 No.6

본 연구에서는 서해 명사십리 일대의 제 4기 극한재해 퇴적기록 보존지역을 선정하기 위해, 1918년 일제 강점기 지형도, 2000년 수치지형도, 1976년 항공사진 및 2012년 항공사진을 이용하여 작성한 수치표고모델과 지표이용도를 순차 비교 분석하여 연구지역의 퇴적환경 및 지표환경 변화를 고찰하였다. 연구지역의 지형적 특징은 지난 100여 년간 큰 변화가 없었으나 연구지역의 북부와 남부에는 고도의 변화폭이 상대적으로 큰 구릉지가 위치하고 해안에 평행하게 사구가 발달하며 연구지역 남부 사구의 후면으로 내륙에 평탄한 저지대가 위치한다. 연구지역 유수 및 퇴적물의 이동 방향을 분석한 결과 사구에서 내륙으로 이동하는 흐름과 내륙의 높은 지대에서 해안으로 이동하는 흐름이 연구 지역 중부를 가로지르는 하천을 향하여 이동하며 중남부 용정리와 남부 자룡리의 평탄한 저지대에 각각 $0.2km^2$의 넓이를 가지는 저수지역을 형성할 수 있다. 또한 연구지역 해수면 변화기록을 보존하는 지역을 찾기 위하여 해수면을 상승시킨 결과 해수면이 3 m 상승했을 때 침수되는 지역은 1918년 $3.4km^2$, 2000년 $3.64km^2$으로 저수지역이 형성되는 위치와 중첩되며 남부의 평탄한 저지대가 해수범람 퇴적층의 형성이나 퇴적물의 집적에 용이한 환경임을 지시한다. 100여 년간 인간의 활동으로 인한 지표 환경 변화가 제한적이었던 지역은 약 $3.51km^2$의 면적으로 연구지역 중부에서 남부에 분포하며 1918년에는 점토 퇴적지, 논으로 활용되었고 2012년에 이르러서는 모두 논으로 이용되고 있다. 연구지역의 퇴적환경과 지표이용변화를 중첩 분석한 결과, 제4기 퇴적기록을 보존하고 있을 가능성이 가장 높은 지역은 연구지역 중부에 약 $0.15km^2$, 남부에 $0.09km^2$의 면적으로 존재하며 이 지역을 중심으로 과거 이상기후 퇴적기록을 연구하는 것이 효과적일 것으로 기대된다. This study selected optimal sites in Myeongsasimni located in west coast of Korea for stratigraphic research containing extreme climate event during quaternary period by spatio-temporal analyses of changes in sedimentary environment and land use employing 1918 topographic map, 2000 digital terrain map, 1976 and 2012 air photographies. The study area shows no significant changes in topographic characteristics that hilly areas with relatively large variations in elevation are distributed over north and south part of the study area, and sand dues are developed along the coast line. Moreover, flat low lying areas are located at the back side of the sand dues. The movement of surface run off and sediment loads shows two major trends of inland direction flow from back sides of sand dunes and outland direction flow from high terrains inland, and the two flows merge into the stream located in the center of the study area. Two sink with individual area of $0.2km^2$ are observed in Yongjeong-ri and Jaryong-ri which are located in south central part and south part of the study area, respectively. In addition, sea level change simulation reveals that $3.4km^2$ and $3.64km^2$ are inundated with 3 m of sea level rise in 1918 and 2000, respectively, and it would contribute to chase sea level change records preserved in stratigraphy. The inundated areas overlaps well with sink areas where it indicates the low lying areas located in south cental and south part of the study area are identical for sediment accumulation. The areas with minimal human impact on sediment records over last 100 years are $3.51km^2$ distributed over central and south part of the study area with the land use changes of mud and rice field in 1918 to rice field in 2012. The candidate sites of $0.15km^2$ in central part and $0.09km^2$ in south part are identified for preferable locations of geologic record of extreme climate events during quaternary period based on the overlay analysis of optimal sedimentary environment and land use changes.

싸이클론 환경에서 부이에 연결된 라이저의 안전성을 위한 무어링 설계 방법 연구

노유호(Yu-Ho Rho),조철희(Chul-Hee Jo),김도엽(Do-Youb Kim) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6

FPSO는 부유식 원유생산설비에 대한 세계수요 중 가장 높은 비중을 차지하며 특히 해양 유전의 개발 추세가 천해에서 심해로 바뀌면서 FPSO의 필요성은 대두되었다. FPSO 터렛(turret)은 위치에 따라 internal turret과 external turret으로 구분할 수 있다. 그리고 극한 해양환경을 고려하여 FPSO의 service life까지 터렛과 무어링의 연결이 유지되는 permanent turret과 극한 해양 환경에서 무어링과 라이저의 연결을 끊고 다시 연결 할 수 있는d isconnectable turret으로 구분을 할 수 있다. 본 논문은 싸이클론과 같은 극한 해양환경에서 FPSO와 분리된 후 스파이더 부이에 연결된 라이저의 안전성을 확보하기 위하여 무어링 설계 방법에 연구하였. 비다싸이클론 해양환경에서 FPSO와 연결된 라이저의 안전성을 확보하기 위한 무어링 설계를 하고FP SO의 흘수(밸러스트 상태와 풀 밸러스트 상태)에 따른 라이저의 동적해석 후 싸이클론 해양환경에서FP SO와 분리된 스파이더 부이가 안전한 위치에서 운동하는지를 확인하였다.

극한환경에 노출된 남극 암석의 물리적ㆍ역학적 특성

김기주(Kim, Kiju),김영석(Kim, YoungSeok),홍승서(Hong, Seung Seo) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 C Vol.32 No.6

남극대륙은 바람이 강하며 지구상에서 가장 기온이 낮고 건조한 극한환경 조건으로서 지표면의 암석은 동결-융해에 의해 암석의 역학적 특성이 변해왔다. 극지 암석의 지반공학적 특성을 이해하기 위하여 남극에서 직접 암석을 채취하여 암석의 물리적ㆍ역학적 특성을 분석하였다. 서남극 케이프 벅스 및 동남극 테라노바 만의 암석은 국내 편마암이 보이는 대표적인 물성 값의 범위내에 존재하고 있었으며, 케이프 벅스의 노출된 암석이 테라노바 만에 비하여 암반 강도가 큰 것으로 나타났다. 테라노바 만의 지표에 노출된 암석의 평균 흡수율은 0.56%, 평균 P파 속도는 3,717㎧ 일축압축 강도는 109㎫로 측정되었으며, 시추조사로부터 채취한 심도 2.9m 이상의 암석 평균 흡수율은 0.24%, 평균 P파 속도는 4,670㎧, 일축압축 강도는 88㎫로 측정되었다. 테라노바 만의 지표면에 노출된 암석과 심부에서 채취한 암석을 비교한 결과, 노출된 암석은 동결-융해의 영향으로 판단되는 역학적 특성 변화는 나타나지 않았으나 흡수율-p파 속도 변화의 물리적 특성 변화는 잘 나타났다. The Antarctic continent exposed to strong wind, very low temperature, and extremely dry condition. The freezing-thawing cycles under this extreme environment change the mechanical characteristics of rocks near the ground surface. To investigate the effect of freezing-thawing cycles under the extreme environment understand on geotechnical properties of rocks, rocks from the Antarctica were collected from two places: (1) West Antarctic Cape Burks and (2) East Antarctic Terra Nova Bay areas. The rock characteristics of these two areas were described and compared. For Terra Nova Bay area, rock characteristics of rocks near the surface and depths exceeding 2.9 m were examined. The ‘near-the-surface rocks’ averages of absorption rate, P-wave velocity, and unconfined compressive strength were 0.56%, 3,717 ㎧, and 109㎫, respectively; while, those values of ‘deep-sited rocks’ were 0.24%, 4,670 mis, and 88㎫. From the measurements, it was found that the effects of weathering were not significant on mechanical characteristics (strength) but were pronounced on physical characteristics(absorption and P-wave velocity).

친환경 대공간 건축물의 바이오필릭 디자인

최동일(Choe, Dong il),박강근(Park, Kang Geun),신상화(Shin, Sang Hwa) 한국주거환경학회 2019 주거환경(한국주거환경학회논문집) Vol.17 No.2

This paper proposes large space buildings which applied a eco-friendly biophilic design. The biophilic architecture is to consider the building design for nature-friendly environment, nature-inspired concepts, healing facilities, the coexistence, inter-relationship and balance of human and nature. The consideration of architecture and urban design is to create an eco-friendly environment that has good feelings through the interaction of nature and human being. The inner and outer spaces of buildings are designed to be part of nature according to the changes of time and season, and feel the emotional stability and comfort through nature-friendly design. The biophilic design is try to create a healing environment for the harmony and balance of mental health which is the coexistence of nature. The biophilia is the attempt to translate an understanding of a human affinity to affiliate with healing environment into the design of architecture, and is based on the assertion that humans have inter-connections with nature. Nature-inspired design in the space is to introduce the incorporation of plants, flowers, trees, daylight and water into buildings. Natural analogues are to apply a biomorphic forms and patterns, natural materials, and natural systems. Nature-inspired space is to introduce different spatial configurations for view prospect, protected spaces, wind path, and obscured features. This paper will be proposed large spatial domes applying biophilic architectural design for the harmony of between nature and human life. The proposed large space dome is a structure that can protect human beings and provide a more pleasant environment due to extreme environment and air pollution.

고창군 해리면 사반리 일대 3차원 지질모델링을 활용한 제4기 퇴적환경분석

신혜인,유재형,배성지,양동윤,한민,Shin, Haein,Yu, Jaehyung,Bae, Sungji,Yang, Dongyoon,Han, Min 대한자원환경지질학회 2016 자원환경지질 Vol.49 No.4

본 연구는 고창군 해리면 사반리에 대해 3차원 지표모델과 3차원 지질모델을 기반으로 고창지역의 제4기 극한 기후에 따른 퇴적기록 분포 특성에 대해 분석하였다. 3차원 지표지질 모델 및 하부지질모델을 구축한 결과, 연구지역의 지질은 기반암, 플라이스토세 퇴적층, 홀로세 퇴적층이 순차적으로 퇴적되었으며, 주로 기저부의 기반암과 상부의 홀로세 퇴적층이 주를 이룬다. 또한 플라이스토세 퇴적층은 연구지역의 동부에 렌즈상의 퇴적층으로, 북동부에 쐐기상의 형태로 관찰된다. 연구지역의 홀로세 퇴적층은 전체적으로 모래층과 점토질 실트층이 순차적으로 퇴적된 지역으로, 이는 해침 환경 당시 퇴적된 하성층으로 사료된다. 특징적으로 연구지역 동부에 분포하는 플라이스토세 점토질 실트층과 홀로세 모래층은 와지 형태로 관측되며 과거 극한기후에 민감하게 영향을 받는 오버워시에 의한 폭풍퇴적물로 사료된다. This study examined stratigraphic research containing extreme climate event during Quaternary period in Saban-ri, Haeri-myeon, Gochang by constructing 3D topographic model and 3D geological model. As a result of 3D topographic model and subsurface geological model, the geology of study area accumulated bedrock, Pleistocene series, and Holocene series chronologically. Most of the study area consist of bedrock on basement and Holocene series on upper layer. Additionally, Pleistocene series are presented as lens-shaped deposit on eastern part, and wedge-shaped deposit on northeastern part. Holocene layers consist of sand and clay-silt layer deposited sequentially where implies fluvial deposits on transgression environment. Distinctively, Pleistocene clayey silt layer and Holocene sand layer on eastern are observed as pond shape deposits that are considered as storm-related deposits originated from overwash system caused by extreme paleoclimate.

기후변화와 군 대응전략에 관한 연구

박찬영,김창준 국제문화기술진흥원 2023 The Journal of the Convergence on Culture Technolo Vol.9 No.2

인간에 의한 기후변화로 전 지구적 이상 기상현상이 발생해 재난이 증가하고 있다. 주요 선진국(군)은 극한기상 출몰에 따른 재난을 대비 중이다. 다만, 현재 방재계획·설비가 통계 데이터를 바탕으로 한 빈도·강도법을 기준으로 시행되었는데, 잦아지는 극한기상에 따른 재난을 확률 근거 기반 대비로는 부족하다. 미군과 영국군은 가장 빨리 기후변화 및 재난양상 변화 위협 관련 연구 및 정책적 접근을 해왔고, 기후변화 완화 및 적응 모두 고려하고 있다. 우리 군은 재난에 대한 인식을 ‘풍수해’ 정도로 여기며, 기후변화 양상에 따른 극한기상과 재난에 대한 논의가 부족한 편이다. 본 연구에서는 선진국(미국과 영국)의 재난관리시스템 구축과정을 살펴보고 기후위기와 극한기상`이 출몰하는 상황에서 각 국(군)의 대응 정책을 문헌분석 기법을 활용해 분석하였다. 우리 군은 빈틈없는 안보를 유지하기 위해 지속가능성과 회복탄력성에 초점을 둔 대응정책을 수립해야하며, 다음 세 가지 정책적 접근이 필요하다. 첫째, 기후변화로 변화될 환경에 대비한 미래 한반도 작전 환경 분석이 필요하다. 둘째, 지속가능성을 위해 기후변화 ‘적응정책’에 대한 논의가 필요하다. 셋째, 기후변화로 인해 발생 가능한 미래재난에 대한 대비가 필요하다.

항공기용 블랙박스의 자료보호모듈 극한환경해석 및 시험에 관한 연구

이석규(Sock-Kyu Lee),이병호(Byoung-Ho Lee),최지호(Ji-Ho Choi) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.1

항공기용 블랙박스의 자료보호모듈 (CPM)은 항공사고와 같은 극한 환경후에도 저장된 정보(비행데이터 및 조종석음성)를 안전하게 보호하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 CPM에 대하여 관통저항력과 고온 및 저온내화의 극한환경시험에 대한 구조 및 방열측면 의 해석 및 시험을 통한 검증에 대하여 기술하였다. 특히 관통저항력해석에서는 하우징의 두께에 따른 영향성을 LS-DYNA를 이용하여 검토하였으며, 고온 및 저온내화해석에서는 상 변화물질과 단열재의 체적비에 따른 영향성을 Icepak을 이용하여 수행하였다. 또한 실험을 통하여 CPM 의 구조 및 열적 신뢰성을 검증하였다. The purpose of Crash Protected Module in Black Box used at aircraft is to protect a stored information(Flight data & Cockpit Voice) safely even after extreme environment like a plane crash. This study shows the structure & thermal analyses and the comparisons of predictions and results of tests about CPM for Crash Survival through extreme environment such as Penetration Resistance, High Temperature Fire, Low Temperature Fire. Specially, the Effect of housing thickness change was studied through the Penetration Resistance analysis using LS-DYNA, and the influence of volume ratio change between phase change material and thermal insulation material was studied through the High Temperature & Low Temperature analysis using Icepak. Also, structural and thermal reliability of CPM was validated through the tests.

극한 환경 내 안전조치 검증장비 운용을 위한 리트로핏 설계 요건 도출

백희균,장유성,이용주,신중기,김용민,김상용 대한방사선방어학회 2022 대한방사선방어학회 학술발표회 논문요약집 Vol.2022 No.11

극한환경조건에 대한 프릴루드 FLNG 안벽계류시스템 설계

조진욱,윤상웅,김봉재,최재웅,김부기,양승호 한국해양공학회 2018 韓國海洋工學會誌 Vol.32 No.1

The design and analysis of a quayside mooring system for safe mooring of Prelude FLNG under extreme environmental conditions were carried out. The design of the mooring system considered the yard operation conditions and maximum wind speed during a typhoon. In order to secure the mooring safety of Prelude FLNG under an extreme environment, a special steel structure was designed between the quay and Prelude FLNG to maintain the distance from the quay to a certain extent to avoid a collision with the inclined base. The mooring safety was also ensured by installing additional new parts on the quay. A mooring analysis and mooring safety review were performed with more rigorous modeling considering the nonlinearity of the mooring rope and fender. In order to secure additional safety of the mooring system under extreme environmental conditions, a safety assessment was conducted on the failures of the mooring components proposed in the marine mooring guidelines. Based on the results of the mooring analysis, it was confirmed that the Prelude FLNG can be safely moored even under the extreme conditions of typhoons, and a worst case scenario analysis verified that the mooring system design was robust enough. The proposed mooring analysis and design method will provide a basis for the safe mooring of ultra-large floating offshore structures of similar size in the future.