처리 용량 증대를 위한 새로운 형태의 막 축전식 탈염 셀의 설계 및 이의 성능 연구

신도형(Do Hyoung Shin),임지원(Ji Won Rhim) 한국고분자학회 2017 폴리머 Vol.41 No.5

본 연구에서는 합성된 이온교환고분자를 이용하여 상업화된 탄소전극 위에 코팅하여 복합탄소전극을 제조하였다. 원액에 대한 전극의 유효접촉면적을 늘려 탈염효율을 증대시키기 위해 가로로 긴 육각형 형태를 갖는 셀을 설계하고, 이를 토대로 전산유체역학을 통한 유동해석을 실시하여 사각지대의 유무를 관찰하였다. 제조한 복합탄소전극을 사용한 막 결합형 축전식 탈염공정을 이용한 결과, 대표적으로 100 mg/L NaCl 수용액을 공급액으로 사용하였을 때, 유속 45 mL/min에서 탈염효율 100%의 결과를 얻었으며, 300 mg/L NaCl 수용액을 사용하였을 때, 흡착전압 1.2 V, 흡착시간 7분, 탈착전압 -0.1 V, 탈착시간 3분의 조건에서 탈염효율이 99%로 측정되었다. In this study, the composite carbon electrodes were prepared using the synthesized ion exchange polymers coated onto the commercialized carbon electrodes. To improve the salt removal efficiencies by the enhancement of the effective contact areas of the electrodes for the feed solutions, the longer horizontal axes out of the hexagon were designed and then the fluid dynamics were carried out to observe the existence of the dead zones through the computational fluid dynamics. When the membrane capacitive deionization process equipped with the manufactured composite carbon electrodes was tested at the feed flow rate, 45 mL/min for the 100 mg/L NaCl, the salt removal efficiency of 100% was typically obtained. And for 300 mg/L NaCl as the feed solution, the removal efficiency 99% was measured at the adsorption voltage 1.2 V for the time 7 min and the desorption voltage -0.1 V for the time 3 min.

빅데이터 시대에 건설산업은 어떻게 도약해야 하는가

신도형(Do Hyoung Shin) 대한토목학회 2016 대한토목학회지 Vol.64 No.8

오염된 물로부터 이온교환수지를 이용한 방사성이온 제거

신도형 ( Do Hyoung Shin ),주고운 ( Ko Woon Ju ),정성일 ( Seong Ihl Cheong ),임지원 ( Ji Won Rhim ) 한국공업화학회 2016 공업화학 Vol.27 No.6

본 연구에서는 상용화된 양이온교환수지, 음이온교환수지, 혼합이온교환수지 각각 3종을 이용하여 Cs과 I 등의 방사성이온을 포함하고 있는 오염수 중 방사성 이온을 분리하는 연구를 하였다. 실험은 상온에서 회분식으로 진행하였으며, 이온교환수지의 양을 달리하여 각각의 이온교환수지에 대한 Cs와 I의 제염성능을 비교하였다. 이온크로마토그라피 기기로 농도분석을 한 결과, D사의 이온교환수지의 대체적으로 이온교환능력이 높은 결과 값을 가졌으며, 공통적으로 이온교환수지의 양이 적을 때, 이온교환수지 질량 대비 제염성능이 높은 것을 알 수 있었다. D사의 양이온교환수지의 질량이 적을 때, Cs 이온에 대한 이온교환용량은 0.199 meq/g, 음이온교환수지의 I 이온에 대한 이온교환용량은 0.344 meq/g의 결과 값을 확인할 수 있었으며, 혼합이온수지를 사용했을 때에는 I 이온에 대한 이온교환용량이 0.33 meq/g으로, D사의 이온교환수지가 다른 이온교환수지에 비해 특히 I에 대한 이온교환능력이 높은 것을 알 수 있었다. In this study, we used three kinds of commercially available cation, anion, and mixed-ion exchange resins to separate radio-active ions from a polluted water containing Cs, I, and other radioactive ions. The experiment was conducted at a room tem-perature with a batch method, and a comparative analysis on the decontamination ability of each resin for the removal of Cs and I was performed by using different quantities of resins. The concentration was analyzed using ion chromatography and the ion exchange resin product from company D showed an overall high ion exchange ability. However, for most of the experiments when the amount of ion exchange resin was decreased, the decontamination ability of the resins against mass increased. When the mass of company D`s cation exchange resin was small, the ion exchange ability against Cs and I ions were measured as 0.199 and 0.344 meq/g, respectively. When the mixed ion exchange resin was used, the ion exchange ability against I ions was measured as 0.33 meq/g. All in all, company D`s ion exchange resins exhibited a relatively higher ion exchange ability particularly against I ions than that of other companies` exchange ions.

신뢰도기반 교량 내하력평가 및 다중데이터기반 교량 성능평가

신수봉(Soobong Shin),백인열(Inyeol Paik),신도형(Do Hyoung Shin),심성한(Sung-Han Sim) 한국콘크리트학회 2018 콘크리트학회지 Vol.30 No.4

건설장비 AR 네비게이터 개발을 위한 작업-시각정보 맵 도출

송수진,강호준,김한빈,문태남,신도형,Song, Sujin,Kang, Hojun,Kim, Hanbeen,Moon, Taenam,Shin, Do Hyoung 한국건설관리학회 2016 한국건설관리학회 논문집 Vol.17 No.3

건설현장의 주요 작업인 토공사의 경우, 토공 건설장비를 운용하는 개별 작업자에 의해서 작업의 효율성이 좌우되기 때문에 개별 작업자의 숙련도가 전체적인 공사일정에 큰 영향을 미칠 수 있다. 건설현장에는 그 특성상 현장 내 설치된 구조물이나 장비 혹은 움직이는 작업자들이나 장비 등으로 인해 시야가 가려져서 발생하게 되는 비가시 영역이 필연적으로 존재한다. 이와 같은 작업 관련 시각정보의 부재는 작업자가 건설장비를 효율적으로 운용하는데 있어서 결정적인 저해요소가 된다. 증강현실(AR, Augmented Reality)은 현실세계에 가상물체를 중첩시켜 보여주는 컴퓨터 기술이다. 이 기술의 특성을 이용하면 토공사를 수행하는 과정에서의 시각정보 부재 문제를 해결할 수 있고 이를 통한 건설장비의 작업 효율성 향상이 가능하다. 본 연구의 목적은 이러한 토공사에서의 필요 시각정보를 도출하기 위한 작업-시각정보 맵을 제시하고 굴삭기의 작업들 중 AR기술을 적용하기에 적합한 것을 찾아내는 것이다. 연구의 대상이 되는 건설장비는 굴삭기로 한정하였다. 작업-시각정보 맵은 굴삭기 토공작업의 문제점과 그 문제점을 해결하는데 필요한 시각정보를 기반으로 하여 작성되었다. 이 맵으로부터 굴삭기의 작업 효율성을 향상시킬 수 있고, AR기술을 적용하기에도 적합한 4가지 필요 시각정보가 도출되었다. 연구결과를 바탕으로 하여 추후 건설장비 AR 네비게이터 시스템을 더욱 효과적으로 개발할 수 있을 것이라 기대한다. Work efficiency of earth work which is one of the main works occurring in construction site mainly depends on the performance of individual operators of earth work equipment. Consequently, the skill of individual operators of earth work equipment can significantly affect overall construction schedules. Many invisible areas inevitably exist in construction site because of the nature of construction site where occlusions occur from structures being built, installed or moving equipment, moving workers, etc. The lack of visual information regarding tasks critically impedes the effective performance of operators of earth work equipment. AR (Augmented Reality) is a computer technology that superimposes virtual objects onto the real world scene. This characteristic of AR may address the lack of visual informations in earth work process, thus helping to improve the work efficiency of operators of earth work equipment. The purpose of this study is to present a task-visual information map that identifies visual informations required in tasks of earth work and which of the tasks are suitable for AR technology. This study focuses on visual informations in tasks of earth work with excavators. The map was created based on the investigations on the problems of each task of earth work with excavators and visual informations required to address the problems. Through the map, four visual informations were found to be suitable for AR technology to improve the work efficiency of excavator operators. Based on the findings of this study, AR systems for excavators can be developed more effectively.

굴삭기 AR 시스템을 위한 이미지 프로세싱 기반 가상 이미지 중첩 기술

이강혁,박주환,강호준,신도형,Lee, Kanghyeok,Park, Joohwan,Kang, Hojun,Shin, Dohyoung 한국건설관리학회 2017 한국건설관리학회 논문집 Vol.18 No.2

Recently, with having a great interest of the general public for the AR (Augmented Reality) technology, there have been lots of study to improve efficiency of a construction equipment with applying the AR technology to a construction equipment. The clear extrinsic calibration is essential to applying AR technology at the construction site without any error which came from superimposition between 'Real world' and 'Virtual world'. However, on the construction site, the clear extrinsic calibration is not possible, because of lack of time and budget for the specific survey, also, the huge error of the outdoor tracking system such as gyro, GPS system and so on. In this study, we do research about seamless superposition with unclear extrinsic calibration and the image process method for making AR navigator operating in the excavator. Based on this study, we figure that we can fully develop the AR navigator for the excavator. Furthermore, thereby operating AR navigator at many construction sites, we expect that the efficiency of the excavator will be improved. In addition, we can develop AR navigator for not only a excavator but all about construction equipment. 최근 증강현실(AR)에 대한 대중적인 관심의 증가와 함께, 건설장비에 AR 기술을 도입하여 효율성을 높이려는 다수의 연구가 진행되고 있다. AR 기술을 도입하기 위해선 실세계와 카메라의 가상세계를 오차없이 연결할 수 있는 정교한 외부 표정이 필수적이다. 하지만 건설 현장에서는 한정된 비용과 시간의 문제와 현재 상용화되어있는 야외용 트래킹 시스템(경사계, GPS시스템 등의 오차로 인해, 정교한 외부 표정을 도입하는 것이 사실상 불가능하다. 본 연구에서는 굴삭기에 적용되는 AR 시스템인 AR 네비게이터를 위하여 정교하지 않은 외부 표정을 이용하더라도 이미지 프로세싱 기법을 통해 가상 이미지를 매끄럽게(Seamless) 중첩시키는 방법을 제안한다. 본 연구를 기반으로, 건설장비에 특화된 AR 네비게이터의 개발을 완료할 수 있을 것이라 생각이 된다. 또한 개발된 AR 네비게이터를 건설현장에 보급함으로써, 건설현장의 작업 효율성과 크게 향상시킬 것이라 기대하고, 추후 굴삭기 뿐 아니라 다른 건설장비에 적용될 수 있는 AR 기반 시스템이 갖춰질 것이라 생각한다.

무선센서 네트워크를 이용한 건설현장 안전관리 모니터링 시스템

장원석(Won Suk Jang),신도형(Do Hyoung Shin) 한국방재안전학회 2009 한국방재안전학회 논문집 Vol.2 No.2

건설공사의 대형화, 고층화에 따라 건설현장에서 발생하는 안전사고가 사회적인 이슈가 되고 있다. 국제노동기구에 따르면 전 세계적으로 매년 60,000건의 건설 재해가 발생하고 있으며, 이는 전체 산업재해의 17%에 해당하고 있다. 건설재해 발생 유형을 살펴보면 충돌과 추락사고가 전체 건설재해의 60% 이상을 차지하고 있다. 본 연구에서는 무선센서 네트워크를 활용하여 건설근로자와 위험 대상체간의 안전거리를 예측함으로써 추락 및 충돌사고를 예방할 수 있는 안전관리 모니터링 시스템을 개발하였다. 이를 위하여, 무선신호 강도와 노이즈 계수를 분석함으로써 안전거리를 예측하고 무선 네트워크망을 통해 건설근로자의 안전거리를 추적하고 경보음을 통한 안전관리 및 모니터링을 수행할 수 있는 기법 을 제시하였다. High incident of accidents in construction jobsite became a social problem. According to the International Labour Organization (ILO), more than 60,000 fatal accidents occur each year in construction workplace worldwide. This number of accidents accounts for about 17 percent of all fatal workplace accidents. Especially, accidents from struck-by and falls comprise of over 60 percent of construction fatalities. This paper introduces a prototype of a received signal strength index (RSSI)-based safety monitoring to mitigate the potential accidents caused by falls and struck-by. Correlation between signal strength and noise index is examined to create the distance profile between a transmitter and a receiver. Throughout the distributed sensor nodes attached on potential hazardous objects, the proposed prototype envisions that construction workers with a tracker-tag can identify and monitor their current working environment in construction workplace, and earl y warning system can reduce the incidents of fatal accident in construction job site.

카메라 기반 변위계측 시스템 CDMS의 개발

김상빈(Kim, Sangbin),신도형(Shin, Do Hyoung),표세영(Pyo, Se Young),정원조(Jung, Wonjo) 대한토목학회 2012 대한토목학회 학술대회 Vol.2012 No.10

기하학적 특성이 강사장교의 극한 거동에 미치는 영향

김승준(Kim, Seungjun),신도형(Shin, Do Hyoung),최병호(Choi, Byung Ho),강영종(Kang, Young Jong) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 A Vol.32 No.6A

본 논문은 완성계 강사장교의 기하학적 특성이 극한 거동에 미치는 영향을 분석한다. 사장교는 구조형식의 특성에 따라 매우 효율적인 구조체로 알려져 있지만, 이러한 구조 특성에 따라 구조물의 극한 거동에 영향을 미치는 다양한 비선형성과 함께 복잡한 구조거동을 보인다. 본 연구에서는 거더 및 주탑의 단면 크기, 케이블 배치 형식 및 케이블 단면적 변화에 따른 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 선행연구를 통해 도출된 극한거동에 지배적인 활하중에 대해 각 인자의 변화에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 활하중에 대한 완성계 사장교의 합리적인 해석을 위해 초기형상해석-활하중해석을 거치는 2단계 해석법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석에 고려된 사장교 모델은 총 920.0 m의 지간장을 갖는 강사장교 이고 케이블 배치각도에 따른 거동분석을 위해 방사형 사장교와 팬 형 사장교 모델을 이용하였다. 본 해석 연구를 통해 각 기하학적 특성 인자 변화에 따른 완성계 강사장교의 극한거동 변화 특성을 도출하였다. This study presents the effects of various geometric properties on the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges. In general, cable-stayed bridges are well known as a very efficient structural system, because of those geometric characteristics, but at the same time, the structure also shows complex structural behavior including various nonlinearities which significantly affect to the ultimate behavior of the structure. In this study, the effects of various geometric properties of main members on the ultimate behavior under specific live load cases, which had been studied in previous studies, were investigated using a rational analytical method. In this parametric study, sectional dimensions of main members were considered as main geometric parameters. For the rational ultimate analysis under specific live load cases, the 2-step analysis method, which contains initial shape analysis and live load analysis, was used. As the analysis model, 920.0 m long steel cable-stayed bridges were used and two different types of cable arrangement were considered to study the effect of the cable arrangement types. Through this study, the effects of various geometric properties on the characteristics of the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges were intensively investigated.

가속도계 설치 개수 및 위치에 따른 딥러닝 기반 교량 손상 추정 영향 분석

이강혁(Lee, Kanghyeok),심성한(Sim, Sung-Han),신도형(Shin, Do Hyoung) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.5

최근 노후화 시설물의 급증과 함께 노후시설물로 인한 재난이 자주 발생하고 있다. 노후시설물로 인한 재난의 방재대책으로 모니터링 시스템을 기반한 시설물 유지관리가 활용될 수 있다. 본 연구진은 선행연구를 통해 모니터링 시스템에서 활용할 수 있는 딥러닝 기반의 교량 손상 추정 기술 기반 유지관리 기술을 제안하였다. 하지만, 선행 연구를 통해 제안된 기술은 기술의 사용에 있어 고가의 가속도계가 다수 필요하므로 높은 비용이 든다는 문제가 존재하였다. 이를 해결하기 위해, 본 연구에서는 손상 추정에 있어 가속도계의 위치 및 개수를 줄여 교량 손상 추정의 활용성을 높이기 위한 연구를 수행하였다. 그 결과, 기존 교량 손상 추정의 효과적인 위한 최적의 가속도계 설치 위치를 제시할 수 있었다. In recent times, there has been an increase in the occurrence of disasters caused by a rapid increase in the aging of infrastructure. A structural health monitoring system can be utilized to detect severe damages in infrastructure and prevent accidents. In a previous study, the authors developed a method for damage detection in bridges using monitoring systems. However, the operational cost of the proposed method was high due to the requirement of multiple expensive accelerometers. The aim of this study is to reduce the number of accelerometers used in the aforementioned method by determining the optimal installation locations of the accelerometers. As a result of this study, optimal accelerometer installation locations for bridge damage detection, have been proposed.