*상* 스토어

*상*

개인

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

3개
전체 판매량

14개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균C
자료문의 응답률

-

전체자료 3개

[섬유공학,화학공학] 나노섬유 term paper 평가B괜찮아요

1. 서 론20세기를 수놓은 컴퓨터공학, 유전공학, 그리고 신소재공학 등이 마이크로 단위의 제어기술을 필요로 했다면, 21세기에는 그 보다 더 작은세계, 그러니까 1백만분의 1인 마이크로 세계보다 1천분의 1만큼 더 작은 나노세계에 대한 제어기술이 새로운 시대를 열 것이다.어느 신문에서 보았던 기사의 일부분이다. 요즈음 나노기술이 아니면 기술이 아닌 것처럼 취급 받을 정도로 나노기술이라는 단어는 일반 사람들에게도 익숙한 단어가 되어버렸고, 이 시대의 과학을 대표하는 단어로 여겨지고 있다. 그러나, 나노기술이라는 것이 구체적으로 무엇인지, 그렇게 작은 입자의 세계에서는 무엇이 어떻게 달라지는 것인지, 적용분야는 어떻게 되는가에 관해서 인식하고 있는 경우는 거의 없다. 따라서, 이번 term paper의 시작은 나노기술이란 무엇인지와 나노기술의 특성, 적용범위 등에 관하여 간단하게 정리한후에 나노섬유란 무엇인지, 섬유를 나노size의 굵기로 제조하였을때, 얻을 수 있는 장점과 가능한 제조방법에 대하여 알아보고, 제조방법 중 가장 상용화 가능성이 높다고 여겨지는 전기방사기술과 응용분야에 대하여 보다 구체적으로 알아보도록 하겠다.2. 나노기술이란?2.1 나노란?나노(nano)는 그리이스어의 '난쟁이'에서 유래한 말로 '10억분의 1'을 의미한다. 물리적인 세계에서 보면 나노세계는 곧 원자세계이다. 나노기술(nano-technology)이란 이러한 원자 하나하나를 기계적으로 빠르게 제어할 수 있는 기술로서, 궁극적으로 원자 하나하나를 쌓아올려 세계를 다시 만들고자 한다(building block). 즉 물질의 설계도인 결합구조에 맞춰 원자들을 기계적으로 적절히 결합시킴으로써, 원자들로부터 그 무엇이든 필요한 물질을 제조하는 것이다. 어떤 물질의 크기가 나노미터(10-9 m), 즉, 1 mm의 백만분의 1만큼 작은 크기라면 어떤 일이 일어날까? 반도체의 발달 역사를 보면 진공관에서 트랜지스터로, 트랜지스터에서 IC칩으로, IC칩에서 VLSI칩으로 작아지면서 집적도가 높고㎚ 미만으로 작아질 때 기존의 이론으로는 설명되지 않는 새로운 현상들이 나타난다. 이들 나노입자 재료는 광촉매, 자성, 전자소자, 센서, 촉매, 생체재료 등 다양한 분야에 응용되어 고부가가치를 창출한다. 최근 소니 사에서 개발한 인공 로봇 강아지도 나노복합재료를 장착함으로써 인공지능을 갖추게 된 것이다. 스웨덴에서는 의학과의 연계로 나노재료기술을 이용한 뇌암 치료의 가능성을 확인하는 연구성과 보고도 발표된 바 있다. 이는 강한 자기적 성질을 갖는 철산화물 나노입자에 특수물질을 코팅하여 뇌혈관에 삽입하고 밖에서 자장을 걸어 암세포로 이동시켜 줌으로써 내부에서 특수물질이 뇌암 세포와 반응하여 암세포를 파괴, 치료하는 원리를 이용한 것이다. 이밖에도 감촉이 좋고 가벼우며 고기능을 실현하는 나노섬유, 미세한 입자가 피부 깊숙이 침투해 효과를 극대화시키는 기능성 화장품, 각종 산업에 다양하게 응용될 수 있는 나노 파우더 등도 나노입자 재료기술의 연구 성과라고 할 수 있다. 이와 같이 나노입자 기능재료는 전자기, 광학, 촉매, 센서, 저장, 생체 등 다양한 응용분야에서 높은 성능을 나타내므로 21세기 첨단 신소재 산업을 주도할 것으로 기대를 모으고 있다.2) 반도체 소자 및 저장 매체IBM을 비롯해 세계 유수의 연구소와 과학자들이 불꽃 튀는 연구 경쟁과 동시에 활발한 파트너십을 보이며 연구하고 있는 분야가 바로 테라비트(1조 비트)급 메모리 개발이다. 테라비트급 메모리는 이미 상용화되어 있는 기가비트급 메모리보다 1,000배 이상의 저장 능력을 갖는다. 테라급 소자가 개발되면 초고집적·초고속의 성능으로 인공지능의 인식·추론을 실현하는 것도 가능해 질 것으로 보여 관계자들의 관심도 집중되고 있다. 이 메모리는 반도체뿐만 아니라 저장기록 매체, 트랜지스터, 약물전달체 등에 다양하게 응용될 것으로 기대되고 있다.3) 나노 바이오나노기술을 생체의학에 이용하려는 연구도 활발하다. 나노기술을 이용하면 혈관 속을 돌아다니며 외과적 수술을 하거나 유전정보를 갖고 있는 DNA를 변형시키이루어진 나노섬유를 형성한다. 이러한 나노섬유는 OPV 작용기를 지니고 있으므로 유기발광소자(OLED)나 유기광전소자분야에 응용이 가능할것으로 기대되고 있다. 초임계 CO2에 DDOA를 용해시킨 후 제조한 DDOA aerogel은 0.2mg/DDOAcm3 정도의 매우 낮은 밀도를 지니며, 비표면적은 10 m2/g이다. 이 aerogel은 그림3의 (b)에서 보듯이 100-200 nm 직경의 나노섬유의 그물구조로 이루어졌다.[ 그림 3 ] SEM image of (a) TEM micrograph of PS-b-PCEMA nano fiber, (b) DDOA aerogel[ 그림 4 ] 메조다공성 실리카 섬유지지대 위에서 Cpf/TiMAO촉매를 사용하는 에틸렌의 중합으로부터 30-50 nm 직경의 결정성 PE 섬유를 제조하는 개념도PE의 xylene 용액을 격렬하게 교반하면서 PE의 결정화를 유도하면 0.2-0.5 ㎛ 직경의 섬유상 PE가 얻어진다. 그러나, 그림 4에서 볼 수 있듯이, T. Aida는 메조다공성 실리카 섬유지지대 위에서 Cpf/TiMAO촉매를 사용하는 에틸렌의 중합으로부터 30-50 nm 직경의 결정성 PE 섬유를 제조하였다. 나노압출기인 메조다공성실리카섬유(MSF)는 15-100 Å의 균일하고 제어가 가능한 기공크기를 지니고 있으며 기공이 섬유 축방향으로 평행하게 배향된 벌집구조이다.탄소나노튜브나 그라파이트 나노섬유 등과 같은 휘스커상 섬유와는 달리 PE중에 분산시킨 페놀수지를 용융방사하고 이를 불융화 및 탄화공정을 거쳐 200-250 nm 직경의 극미세 탄소섬유 장섬유 다발을 제조하는 방법이 개발되었다. 페놀 수지와 PE를 혼합방사하여 해도형 이성분계 전구체 섬유를 제조하고 이를 가교반응을 거친 후 탄화시키면 0.1-10 ㎛의 초극세 탄소섬유가 제조된다. 이들은 인장강도 70㎏/㎟, 탄성률 2,500㎏/㎟과 960㎡/g의 비표면적을 지니고 있는 것으로 알려지고 있다 이 공정에서 PE는 기공형성 고분자이고 페놀수지는 탄소전구체 고분자인데, 대체과제로 사용한 비유리계 필터 등이 있으며 대개의 경우 굵기가 0.3～0.5 μm, 길이가 2～3 mm인 유리섬유를 수중에 분산시킨 다음 고운 망 위에서 탈수 건조후 종이형태로 만들어 사용한다. 전형적인 Filter시장은 공조시장이며 그중 증가하는 시장으로서는 HEPA와 ULPA를 사용하는 제약산업, 마이크로 일렉크로닉스산업, 생물공학산업 등이나 고효율 필터재는 거의 수입되는 상황이다. 산업용 여과지는 복합화력 발전소의 gas-turbine용 air filter, 연마, 절삭 등 산업용 공작기계의 filter류, dry cleaning용 filter류 및 compressor용 filter류 제품의 핵심소재로 사용되며 자동차용과 같이 기계류의 원활한 작동에 필수적인 불순물 제거가 주요 기능이다. 현재 산업용 여과지는 65%이상이 미국과 일본에서 수입되고 있으며 수입여과지의 고가로 인해 국산화가 필요한 실정이고 대량 수요처인 한국전력에서는 국산품의 품질만 검증되면 수요 전량을 국산화하겠다는 의지를 밝히고 있어 산업용 여과지 부문에서는 품질 개선만 뒷받침이 되면 큰 폭의 신장을 이룰 수 있을 것으로 전망된다(표3 참조). 자동차용 여과지는 oil filter, air filter, fuel filter등 3가지 주요 filter류 제품이 있다. 필터매체는 산업분야에서 대기나 유체중의 입자를 제거하는 용도로 널리 사용되고 있다. 보다 높은 효율의 필터를 요구하는 산업계의 요망에 따라 유체중의 더 작은 입자를 제거할 수 있는 더 작은 섬유크기를 갖는 섬유매체에 대한 연구가 크게 요구되고 있다. Electro-spun 초미세 나노섬유는 기존 기술에 의한 초극세 섬유 보다 훨씬 큰 표면적을 지니므로 가스나 액체 유체로부터 미세 입자를 분리하는 고효율 초기능성 Filtration 소재로 활용될 수 있다.[ 표 3 ] 여과지 종류 및 용도품목주요 용도자동차용여과지?자동차용 엔진의 원활한 작동을 위해 장착되는 filter의 핵심소재.?한국알스트롬과 크린앤드사이언스사의 과점체제, 전지용량과 무관한 쓸데없는 공간이 생기는 문제를 해결함으로써 에너지밀도가 높은 전지를 제조할 수 있다. 또한, 자기방전율 문제, 환경오염문제, 메모리효과 문제가 거의 없는 차세대전지이다. 현재 전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 이차전지에 대한 시장요구도 박형 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다.[ 그림 19 ] 리튬 폴리머 전지 개념.현재 리튬이차전지의 주시장인 리튬이온전지(LIB)는 일본에서 개발되어 전세계 시장의 90%를 장악하고 있음. 차세대 전지인 폴리머전지기술 (LIPB)도 Bellcore에서 원천기술을 선점을 하고 있다. 현재 전자 제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 이차 전지에 대한 시장 요구도 박형 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 현재 리튬 이온 폴리머 전지(LIPB)의 개발에 참여한 업체는 전 세계적으로 10개 업체가 훨씬 넘지만 현재 샘플을 공급하고 있는 업체는 5, 6개 업체 정도로 알려졌으며, 이중에서 월 50만셀 이상을 생산할 수 있는 능력을 지닌 업체는 일본의 소니 뿐이다. 2000년 4/4분기부터 소니에서 월 200만개의 리튬 이온 폴리머 전지를 양산하기 시작하였다고 보고되고 있다.(2000년 12월 전지기술심포지움, 삼성SDI발표자료) 일본의 소니사는 2000년 9월에 중국 Wuxi에 리튬 폴리머 이차전지 (LIPB) 공장을 건설함.(2백만cell/월) 그리고 2001년 3월에 자국의 후쿠시마에 3백만셀/월 규모의 리튬 폴리머 이차 전지(LIPB) 공장을 건립하였다. 미국의 울트라 라이프 배터리사에 이어 베일런스 테크놀로지, 벨코어 등이 97년경부터 LIPB 제품 개발 및 양산계획을 발표하긴 했지만 아직까지 양산 제품은 아직 나오지 못한 상태이다. 한편, Ultralife사는 2000년 7월 세계에서 가장 얇은 리튬 폴리머 전지의 개발을 발표하였다. (Cell m있다.

공학/기술| 2003.12.10| 51페이지| 2,500원| 조회(1,535)

섬유, 신소재, 나노, 나노기술, term pape

미리보기

닫기
[화학공학] 약물 전달 시스템

1. 들어가며1학년 2학기에 화학공업개론 이라는 같은 이름의 과목을 수강했었다. 이번이 재수강이 되는 셈인데, 지난번 1학년 때 수강할 때와는 수업방식에 있어서 많은 차이점을 느꼈다. 1 학년 때는 한 분의 교수님께서 여러분야를 설명해 주셨는데, 이번에는 여러분의 교수님께 서 들어오셔서 각자의 분야를 소개해 주셨다. 각자 맡고 있는 분야를 소개해 주시기 때문 인지 많은 자료도 볼 수 있었고, 전문적인 내용은 알 수 없을 지라도 화학공학이 굉장히 넓은 분야에 적용되고 있다는 사실을 알 수 있었다. 중간고사 대체 레포트의 주제는 이영 무 교수님께서 소개해주신 여러 가지 분야 중에서 약물 전달 시스템에 관해서 조사해 보 기로 했다. 우선, 자료의 수집은 인터넷과 관련 학회지를 주로 활용했으며, 약물 전달 시스 템이란 무엇인지에 관해서 알아보고, 약물 전달 시스템의 종류 중 상전이 고분자와 관련 된 분야와 현재 연구가 진행되는 분야에 대하여 자세히 알아보도록 하겠다.2. 약물 전달 시스템(Drug Delivery System)의 정의약물은 적용에 편리하고 약리효과가 최적으로 발현될 수 있는 제형으로 가공된후 여러 경로로 생체에 투여된다. 투여된 약물은 제형으로 방출된 후 흡수되고 혈류를 따라 각 장 기로 분포된 다음 대사 및 뇨중 배설로 소실된다. 약물의 약리효과는 생체 내 작용부위 (리셉터) 에 도달한 약물에 의해 약효가 발휘되고 다른 부위로 가는 약물은 주로 부작용의 원인이 된다. 주로 일반 약물의 약효는 혈중 약물농도에 비례하여 나타나므로 다양한 제 제학적 기술로 혈중농도곡선의 모양을 조절할 필요가 있다. 물론 항암제, 유전자 물질 또 는 정상 조직으로 이행되었을 때 부작용이 심한 약물은 혈중농도 조절보다는 특수한 기술 을 이용하여 표적부위로의 약물 전달로 극대화시킬 필요가 있다. 따라서 약물 치료를 안 정하고 효과적으로 발현하고 약물을 가능한 작용부위에 선택적으로 작용할 수 있도록 약 물의 생체 내 거동을 각종 기술로 제어할 필요가 있다. 즉 약물의 부작용을 활 발히 연구되고 있다. 이 고분자는 사슬에 공유되어 있는 전하나 이온화된 그룹에 따라 음 이온과 양이온 고분자로 분류 할 수 있으며, 음이온 고분자는 카르복실산과 황산같은 산 그룹이 포함되고 양이온 고분자는 1차 아민이나 4차 암모늄염과 같은 관능기가 포함된다. 이와 같은 양이온과 음이온 관능기가 pH 에 따라 가역적으로 이온화되므로 고분자 의 극성에 영향을 준다(그림 5). 가교된 고 분자 겔은 외부 pH 변화로 극성 변화가 일어나면 팽윤에 의해 가교 공간 사이로 용해되어 있는 용질이 투과되고 수축에 의 해 용질이 투과되지 않으므로 새로운 약물 전달시스템 개발에 이용되고 있다. 이러한 거동은 장기의 다양한 pH에 따라 약물의 방출을 조절하는 약물전달 시스템에 이용 될 수 있다. 가장 많이 사용되고 있는 고 분자로는 poly acrylamide, poly (acrylic acid), poly (methacrylicacid), poly(diethyl aminoethyl methacrylate), 그리고 poly (dimethylamino ethyl methacrylate) 등이 있다.5.3 온도에 민감한 상전이 고분자온도에 민감한 반응을 보이는 고분자에 대해서 지난 5- 10년 동안 광범위하게 연구되고 있다. 많은 고분자들은 수용액에서 흐림점(cloud point), 또는 하한임계용액온도(lower critical solution temperature, LCST )가 나타난다. 물에 가용성 혹은 비가용성인 고분자 에서 나타나는 일반적인 성질은 친수성기와 소수성기가 균형을 이루고 있다. 온도에 의한 상분리 현상이 일어나는 중요한 메카니즘은 소수성기에 결합되어 있는 물이 방출되어 나 타난다. 온도 감응성 고분자는 체온 변화에 주안점을 두고 있어 약물전달 시스템에 있어 중요한 고분자이다. 이러한 고분자를 처음으로 발표한 연구자는 Heskin과 Guillet으로 poly(N-isopropyl acrylamide)(poly(NIPAAm))의 용액 성질을 보고한 이후 많보고하였다. poly(DMAEMA)과 poly(EAAm)는 LCST가 각각 50℃ 과 80℃로 이미 알려져 있다. 흥미롭게도 성분비에 따라 poly(DMAEMA-co-AAm)와 poly(DMAEMA-co-EAAm)는 0℃에서 50℃ 사이에서 LCST가 모두 존재함을 알 수 있었 다. 일반적으로 LCST는 고분자의 친수성이 증가함에 따라 LCST가 증가한다. 그러나 이 고분자 시스템은 그림 9에서 보듯이 친수성 물질인 AAm이나 EAAm의 양이 증가함에 따 라 LCST가 낮은 온도로 이동됨을 확인하였다. 이는 그림 10에서 보듯이 수소결합에 의한 소수성 상호작용의 영향력으로 LCST가 변화된다는 결론은 내렸다. 또한 소수성기인 EAAM의 ethyl기 때문에 poly(DMAEMA-co-EAAm)가 poly(DMAEMA-co-AAm)보다 온 도에 더 큰 변화를 보이며 DMAEMA의 dimethylamiono 그룹의 이온성 때문에 poly(DMAEMA-co-AAm(EAAm))은 pH와 온도에 모두 민감하게 반응할 수 있다.{[ 그림 10 ] 수소결합에 의한 소수성 상호작용에 의한 LCST 의 변화5.4{[ 그림 9 ] 친수성의 증가에 따른 LCST의 변화pH와 온도에 민감한 고분자{[ 그림 11 ] 공단량체의 함량이 같을 때 LCST의 변화효소나 단백질과 같은 약물을 전달하기 위해 pH와 온도에 민감한 팽윤거동을 보이는 고 분자가 응용되고 있다. Kim 그룹은 NIPAAm과 다른 종류의 친수성 공단량체로 구성된 이 온과 열에 민감한 수화겔의 팽윤을 온도와 pH의 상호영향에 대해 연구하였고 또한 그들 은 공단량체에 의해 고분자에 미치는 LCST 영향에 관하여 조사하였다. 그림 11은 공단량 체의 함량이 같을 때 LCST는 비이온성 AAm, 양이온성 DEAEMA, 음이온 AAc 순서로 온도가 높아졌으며 특히 소수성 의 BMA에서는 LCST가 감소되었다. 이 와 같은 결과로 확인된 것은 상전이에 있어서 전하의 효과보다 공단량체의 친 수성 효과가 더 큼을 확인할 수 있었다. 글루코스의 민감도는 글루코 스의 농도에 따라 가역적인 점도 변화를 관찰할 수 잇었다. 이 고분자 결합은 글루코스 함 량에 따라 주기적인 변화로 인슐린의 방출 을 시도하고자 IPN을 제조하여 적용하였 다.{[ 그림 17 ] The LCST of poly (DMAEMA-co-EAAm) incitric-phosphate buffer solution at pH 4.0 and 7.4{[ 그림 18 ] 인슐린 전달 시스템의 원리Yuk 등은 고분자 가교구조 안에 pH와 온 도에 따라 반응이 일어나는 poly(DMAEMA- co-EAAm)와 글루코스- 글루코스 산화제를 사용하여 이전과 다른 글루코스에 민감한 고분자 시스템을 보고 하였다. 그림 17은 poly(DMAEMA- co-EAAm)가 pH 4.0과 7.4에서 온도에 민 감한 팽윤거동을 관찰하였다. poly(DMAEMA)는 pH 4일 때 LCST가 관 찰되지 않았고 모든 공중합체는 pH 7.4에 서 LCST가 더 높았다. pH 4.0 에서는 DMAEMA의 (N,N-dimethylamino) ethyl 그룹이 완전히 이온화되어 정전기적 반발 력에 의해 EAAm 과 DMAEMA에서 형성 된 수소결합이 파괴된다. 결과적으로 LCST 이상에서 (N,N- dimethyl amino) ethyl 그룹 간의 소수성 상호작용을 방해하여 LCST에 영향을 미치는 소수성 상호작용을 감소시킨다. 이러한 성질은 글루코스에 민감한 인슐린 전달 시 스템을 설계할 수 있게 되었다. 그림 18은 이 원리를 대략적으로 설명한 것이다. 글루코스 가 존재할 때 글루코스-글루코스 산화제의 반응으로 만들어지는 글루코스 산은 poly(DMAEMA- co-EAAm)의 dimethylamino 그룹이 양성 이온을 띠게 하여 인슐린이 함 율힌 매트릭스 표면에 LCST가 더 높은 온도로 이동하게 된다. 이로 인하여 표면에 있는 고분자가 분해되면서 인슐린이 방출되고 시간이 경과함에 따라 매트릭스가 분해된다. 그 림 19는 주기적인 글루코스의 농도변화에 따른 인슐린 전달하는 고기능화된 약물전달체계에 이용하여 설계될 수 있음을 알 수 있으며 특히 차세대 약물로서 단백질 의약의 증가되고 있는 이 시점에서 상전이 고 분자를 이용한 단백질 약물의 전달체계개발이 아주 중요해짐을 보여주고 있다.6. 생체고분자를 이용한 유전자 전달체의 개발유전자를 이용하여 필수 단백질(성장인자, 암 전이억제 단밸질, 효소 등)의 생성을 유도 하거나 또는 불필요한 단백질(oncogene product 등)의 생성을 억제함으로써 인간의 질병 을 치료하고자 하는 의료행위를 통칭하여 유전자 치료법(gene therapy )이라고 한다.이러한 유전자 치료법이 성공적인 효과를 거두기 위한 3가지 필수요건을 들면 i) 치료유 전자의 발굴, ii) 안전하고 효과적인 delivery system의 개발, iii) 적절한 투여계획설립 및 임상적 치료전략이라 할 수 있다. 특히, 인간게놈프로젝트가 성공리에 끝나면, 인간유전자 의 염기서열을 포함한 구조적 규명과 기능유전자의 조절분석을 토대로 많은 유전자 결함 에 의한 질병의 진단이 가능해 질 것이고, 그 결과 치료유전자는 더욱 활발히 발굴될 것으 로 전망된다. 하지만, 유전자 결함에 의한 질병에 대한 치료유전자가 밝혀지더라도 환자의 체내로 제대로 주입시켜 줄 수 있는 delivery vector의 개발이 뒤따르지 않으면 치료효과 를 얻을 수 없다. 이러한 유전자치료에 사용되는 delivery system 중 특히 생체고분자를 이용한 여러 유전자 전달체가 요즘 관심을 모으고 있다.6.1 바이러스성 전달체바이러스성 전달체는 공통적으로 replication-defective한 바이러스를 이용하며 viral coding sequence의 일부 혹은 전부가 치료용 유전자로 치환되어 있다. 이러한 바이러스 를 유전자치료에 많이 이용하는 이유는 유전물질 전달 효율이 매우 뛰어나기 때문이다. 하지만, 이러한 바이러스는 치명적인 몇몇 단점들도 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들면 많은 환자들이 사용할 수 있을 정도의 대량생산이 고농도 있다.

공학/기술| 2003.12.10| 22페이지| 2,000원| 조회(1,868)

생명, 화공, 화학공학, DDR, 약물전달

미리보기

닫기
[환경] 환경을 생각하는 화장실

환경을 생각하는 화장실1. 들어가며화장실은 더 이상 인간의 가장 원시적이고 생리적인 배설의 욕구만 해결하는 장소가 아니다. 특히 시민 대중이 이용하는 공중화장실은 시민의 사회활동에 직결된 필수적인 시설이면서, 공공영역에 대한 시민적 인식과 생활양태를 드러내 주는 척도이다. 한 해, 한국을 방문하는 외국인 관광객이 5백만 명 선을 육박하고 있다. 국내 인구의 10%에 이르는 엄청난 숫자다. 게다가 최근에는 2000년 ASEM, 2001년 한국방문의 해, 2002년 월드컵 등 국내에 큰 규모의 대회와 행사들이 연이어 개최되었다. 덕분에 요즈음 지하철 역사나 공원에 있는 공중화장실을 가보게 되면 많이 깨끗해 졌다는 생각을 갖게 한다. 그러나, 지난 88올림픽 때에도 잘 지켜지던 교통문화가 행사 뒤에 한 순간에 무너져 버렸던 것을 감안한다면 우리의 쾌적한 공중 화장실이 언제 사라질지 모른다는 생각을 갖게된다. 따라서 우리는 이러한 화장실이 늘어나는 사실에 만족하기보다는, 이를 어떻게 유지하고 관리할 수 있는가에 보다 관심을 두는 것이 중요하다고 생각하고, 화장실의 현황, 공중 화장실 관리 실태, 그리고 화장실, 그의 이면에 숨겨진 오수처리 현황과 문제점에 대해서 알아보고 이상적인 공중 화장실이 갖추어야 할 요건에 대해서 제시해 보겠다.2. 공중 화장실 현황 및 문제점 [서울]{[화장실 면적]{1 화장실 면적, 구조 및 개보수 시기서울시에 분포하고 있는 화장실의 면적은 평균 18평으로 나타났다. 구체적으로 살펴보면 5평 이하가 18%, 5평-10평 13%, 10-15평 20%, 15-20평 14%, 20평 초과가 35%로 조사됐다.화장실 관리 기관별로 비교하면 공중화장실은 평균 19평, 다중 화장실은 평균 15.2평으로 나타나, 정부나 서울시가 관리하는 공중화장실의 평수가 민간단체에서 관리하는 다중화장실에 비해 큰 것으로 나타났다. 장소별로는 경기장 화장실 평균 평수가 30.3평으로 크게 나타났고, 도매시장 내의 화장실 평수가 9.6평으로 가장 작았다.{[화장실 면적 에서 보았을 때 섞지 말아야 할 두 개의 순환 과정, 즉 영양소의 순환 과정과 물의 순환과정을 섞으면서 우리의 삶의 기본 원리를 해치고 있다.선진국에서뿐만 아니라 후진국에서도 사람들의 오물을 위생적으로 운반하기 위한 필수적인 요소로 물을 사용하기에 수세식 화장실의 건설이 법률상 규정되어 있다. 그러나 하수처리장도 제대로 갖추지 않은 지역에서 이러한 총적 배수관을 이용하여 위생적인 환경을 파괴하고 나아가 식수를 오수와 일방적으로 섞어가며 물을 오염시키고 있는 실정이다.또한, 물을 정화하는 과정에서 영양소와 물을 분류하여 깨끗한 물이 다시 강으로 유출되도록 해야 한다. 하수 처리장에서 남은 찌꺼기(sludge)는 보통 대량의 이물질 때문에 땅에 묻히거나 소각되어야 한다. 이러한 과정에서 많은 에너지와 자원이 낭비되고 있다. 이러한 찌꺼기를 인공적으로 만들기 위해서 다시 어마어마한 양의 에너지가 소비된다. 이처럼 수세식 화장실은 실제로 그다지 위생적이거나 경제적이지 않다. 변기에는 항상 뇨석이 남아있기에 자주 청소해 주어야 한다. 이를 위해 세제를 사용해야 하는데, 이러한 과정에서 역시 물이 낭비되며 오염되고 있으며, 이렇게 오염된 물은 오직 첨단 시설을 갖춘 배수 처리장을 지나야지만 제대로 정화될 수 있다. 그러나 하수 처리장은 물을 정화시킬 뿐, 살균할 수 없다는 것이 현실이다. 정화과정에서 발생하는 침전물의 처리 문제는 점점 악화되고 있다. 독일의 경우 일부 침전물을 모로코와 같은 나라로 보내기도 한다.결론적으로, 인간이 오물을 처리하는 과정에서 물의 사용을 줄일 수 있는 방법을 강구하는 것도 당장 필요하지만 그 이전에 물을 아예 쓰지 않는 방법을 찾는 것이 바람직하다. 물로 인하여 생기는 환경적 문제와 경제적 문제를 우리는 이미 인식하고 있기 때문이다. 더 이상 물을 영양소와 박테리아로 오염시키지 않도록 이러한 악순환을 막아야만 한다. 이러한 노력의 일면에서 등장한 것이 퇴비화 화장실이다. 퇴비화를 통해 오물의 균을 죽일 수 있을 뿐만 아니라 퇴비화 과정을 m· 대,소 2인조· 전기 Solar System에 의한 정화 폭기, 악취 배출· 극소화된 분뇨 잔량, 년1~2회 수거, 유기질 비료· 탱크 매립 원칙(2/3)· 규격 - 2100mm × 1440mm × 3120mm◇특징전력을 공급하기 위하여 Solar System으로 특수 장치 작동된다. 강건한 몸체와 보온용 특수 탱크가 내장되어 있다. 이음틈(벽체)은 알미늄 ㄱ"자 구조체로 되어있다. 문틀과 벽 체는 2중 칼라 강판에 우레탄 내장제를 사용하였고 탱크 및 전체 구조는 강화플라스틱 (FRP)으로 되어있다. 응용 과학적 우레탄 이중 보온 단열제는 생물의 생육습도와 발육온 도 유지를 관리한다. 또한 폭풍우에의 안전하고 실내가 쾌적하다. 탱크2/3매설로 보온 및 안정성 도모했다. 탱크를 3등분으로 운반, 조립하였다. 채광 및 환기창 시설은 물론 소변 기, 옷걸이, 휴지걸이, 재털이와 함께 수세기 및 거울(옵션)을 설치토록 고안하고 특히, 실 내 악취가 없도록 구조적 흡입 및 배기장치에 주의를 기울였다.2 공기 진공 화장실◇ 공기 진공 화장실이란?오물을 처리하는데 물을 사용하는 대신 진공 기술을 통해 처리하는 변기를 만드는 회사. 진공 기술 연구를 통해 (기존) 소모적인 물 관리에 관한 혁신적인 시설 발전을 도모한다. 현재 이러한 기술은 전 세계에서 국제적인 특허 허가를 받은 바 있다. 지금까지의 화장실 오물을 처리하는데 필요한 기술 중 하나인 `진공 기술'은 많은 비용과 에너지를 필요로 하는 비행기 내와 같은 특정 분야에만 적용이 되어 왔다. 그러나 독일의 VakuTech의 `진공 기술'은 압력을 음까지 내려가는 기술을 이용해 비싼 특수 기술에 의존하지 않고 효율적이며 경제적인 기술로 이를 일반화시키고 있다.◇ Vakutech 기술의 특징▷ 에너지 절감성비싼 특수 진공 기술과는 달리 간단한 기술과 작업에 기초: 화장실에서의 오물은 작고, 유동적이고 또, 설치가 쉬운 연결 호수에 의해 주로 치워진다. 이 공기 유출은 기존 물을 이용한 변기의 물리적 단점을 보완해 줄 생활 오수모든 생활 오수화장실 변기 세정수주 설치대상건물대형건축물중소형, 상가, 음식점도심 외 지역 건축물일반 주택가, 소형 상 가, 점포관리방식전문적인 관리매일관리 점검기본적인 관리주2회 관리 점검간이관리월1회 관리점검처리수처리효율90∼98%90∼95%50∼65%방류수기준(BOD, SS)7∼20㎎/ℓ15∼20㎎/ℓ140∼200㎎/ℓ또한 화장실 발생 오수를 단독정화조나 오수처리시설에 의해 정화 처리한 후 방류할 때의 수질 기준은 다음 [표 2]와 같다.[표 2] 오수처리시설 및 단독정화조 방류수 수질기준{지 역항 목 구 분단독정화조오수처리시설수변구역BOD 제거율65% 이상-방류수 BOD (㎎/ℓ)100㎎/ℓ이하10㎎/ℓ이하부유물질량(SS) (㎎/ℓ)-10㎎/ℓ이하특정지역BOD 제거율 (%)65% 이상-방류수 BOD (㎎/ℓ)100㎎/ℓ이하20㎎/ℓ이하부유물질량(SS) (㎎/ℓ)-20㎎/ℓ이하기타지역BOD 제거율 (%)50% 이상-방류수 BOD (㎎/ℓ)-20㎎/ℓ이하부유물질량(SS) (㎎/ℓ)-20㎎/ℓ이하※ 토양침투처리방법에 의한 단독정화조의 방류수 수질기준은 다음과 같다.가. 1차 처리장치에 의한 부유물질 50% 이상 제거나. 1차 처리장치를 거쳐 토양 침투시킬 때의 방류수의 부유물질량 : 250㎎/ℓ이하※ 골프장 및 스키장에 설치된 오수처리시설의 방류수 수질기준은 BOD 10㎎/ℓ이하, 부유물질량 10㎎/ℓ이 하로 한다. 다만, 숙박시설이 있는 골프장에 설치된 오수처리시설의 방류수 수질기준은 BOD 5㎎/ℓ이하, 부유물질량 5㎎/ℓ이하로 한다.우리나라에서 1일 발생하는 오수량은 15,484천㎥이다(1999년 말 기준). 이 중 72%인 11,221천㎥이 하수처리구역 내에서 발생하고 있으나, 실제 하수종말처리장으로 유입하여 처리하는 생활오수는 전체 발생 오수량의 50%수준이며, 28%는 오수처리시설 또는 정화조 등의 개별처리시설에서 처리되고, 나머지 22%는 단독정화조를 거쳐 공공 수역으로 방류되고 있다.또한 우리나라 전체 인구에 대한 수세화율은 88%이에서 침전곡선을 작성하여 활성슬러지의 침강특성을 알 수도 있다.5 MLSS이는 BOD-SS부하, 슬러지일령의 검토, SVI의 산정 및 반송슬러지량이나 잉여슬러지량을 조절하는데 사용된다. MLSS에는 유입하수의 SS도 포함된다.6 MLVSS활성슬러지중의 미생물량을 추정할 목적으로 측정한다. MLSS에 대한 비는 보통55~70%이나 이 비율은 BOD-SS부하가 높으면 상승하고 BOD부하를 낮게하면 저하한다.7 활성슬러지생물활성슬러지의 생물시험은 특수한 경우를 제외하고 원생동물에 대하여 행한다.정상의 활성슬러지에는 언제나 원생동물이 서식하고 간혹 곰팡이류, 유충류, 빈모류 등이 출현한다. 원생동물 중 섬모충류는 활성슬러지의 정화능력 정도, 유입수질, 운전관리조건 등에 따라서 출현하는 종류가 달라진다.{{따라서 이들의 관계를 미리 파악하고 이해해 두면 활성슬러지의 정화정도나 수질관리의 적부를 단시간에 판단하는 것이 가능해진다. 활성슬러지에 출현하는 원생동물에는 용해성 또는 고형성의 유기물을 섭취하여 증식한 세균이나 미소한 원생동물을 포식하는 것 등 여러가지가 있다라 최종침전지 (FINAL SEDIMENTATION BASIN)최종침전지는 포기조에서 처리한 하수를 최종적으로 침전처리하는 곳이다.a 최종침전지는 최초침전지와 비슷하나, 최초침전지는 주로 현탁 고형물(SS)를 제거하는데 비해, 최종침전지는 주로 BOD를 제거한다.b 포기조에서 유기물을 분해, HOC(유기물)를 형성한 미생물군은 최종 침전지에 들어와 가라앉게 된다. 이 때 미생물군이 잘 가라앉지 않으면, 처리수의 처리효율이 떨어지게 된다.c 최종 침전지에서는 이러한 미생물 덩어리를 잘 가라앉게 하고 , 이를 다시 포기조로 보내 유기물의 산화, 분해에 이용되게 한다.d 포기조로 보내고 남은 슬러지(잉여오니)는 농축조로 보내어 슬러지 처리공정을 거치게 되며 처리된 상등수(맑은 물)만을 방류시키게 된다.e 최종적으로 하수처리 과정을 거친 상등수는-BOD 20 ppm, SS 20 ppm 이하로 방류된다.ㄱ 최종침전지

공학/기술| 2003.12.10| 41페이지| 1,500원| 조회(619)

생태계, 환경, 화장실

미리보기

닫기