• 한국산업융합학회 논문집
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• 제27권2_1호
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• pp.269-276
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• 2024

Many countries across the world are making efforts beyond reducing CO₂ levels and declaring 'net zero,' which aims to cut greenhouse gas emissions to zero by not emitting any carbon or capturing carbon, by 2050. Hydrogen is considered a key energy source to achieve carbon neutrality goals. Korean companies are also interested in building overseas green ammonia production plants and importing hydrogen into Korea in the form of ammonia. Green hydrogen production uses renewable energy sources such as solar and wind power, but the variability of power production poses challenges in plant design. Therefore, optimization of the configuration of a green ammonia production plant using renewable energy is expected to contribute as basic information for securing the economic feasibility of green ammonia production.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.169-169
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• 2023

Most distributed water is not used effectively due to water loss occurring in pipe networks. These water losses are caused by leakage, typically due to high water pressure to ensure adequate water supply. High water pressure can cause the pipe to burst or develop leaks over time, particularly in an aging network. In order to reduce the amount of leakage and ensure proper water distribution, it is important to apply pressure management. Pressure management aims to maintain a steady and uniform pressure level throughout the network, which can be achieved through various operational schemes. The schemes include: (1) installing a variable speed pump (VSP), (2) introducing district metered area (DMA), and (3) operating pressure-reducing valves (PRV). Applying these approaches requires consideration of various hydraulic, economic, and environmental aspects. Due to the different functions of these approaches and related components, an all-together optimization of these schemes is a complicated task. In order to reduce the optimization complexity, this study recommends a sequential optimization method. With three network operation schemes considered (i.e., VSP, DMA, and PRV), the method explores all the possible combinations of pressure management paths. Through sequential optimization, the best pressure management path can be determined using a multiple-criteria decision analysis (MCDA) to weigh in factors of cost savings, investment, pressure uniformity, and CO₂ emissions. Additionally, the contribution of each scheme to pressure management was also described in the application results.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권6호
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• pp.877-894
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• 2022

Geopolymer concrete (GPC) has emerged as a feasible choice for construction materials as a result of the environmental issues associated with the production of cement. The findings of this study contribute to the development of machine learning methods for estimating the properties of eco-friendly concrete to help reduce CO₂ emissions in the construction industry. The compressive strength (f_c) of GPC is predicted using artificial intelligence approaches in the present study when ground granulated blast-furnace slag (GGBS) is substituted with natural zeolite (NZ), silica fume (SF), and varying NaOH concentrations. For this purpose, two machine learning methods multi-layer perceptron (MLP) and radial basis function (RBF) were considered and hybridized with arithmetic optimization algorithm (AOA), and grey wolf optimization algorithm (GWO). According to the results, all methods performed very well in predicting the f_c of GPC. The proposed AOA - MLP might be identified as the outperformed framework, although other methodologies (AOA - RBF, GWO - RBF, and GWO - MLP) were also reliable in the fc of GPC forecasting process.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.332-340
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• 2017

본 연구에서는 다목적 최적화 기법을 이용하여 다양한 신재생에너지 자원 기반 통합 에너지 공급 시스템을 설계 및 평가 한다. 본 연구에서는 에너지 공급 시스템의 주요 구성요소로써 태양광 모듈, 풍력터빈 및 화석연료 기반 발전장치 등 에너지 생산 기술을 비롯하여 배터리와 인버터 등의 전력 에너지 저장 및 변환 장치 등도 포함한다. 특히, 6개의 한국 대표 지역을 선별하여 각 지역의 에너지 요구량 및 실제 신재생 에너지 자원 데이터를 기반으로 최적의 독립 통합 에너지 공급 시스템을 설계하였으며, 총 소요비용, 단위에너지비용 및 생애주기 이산화탄소 배출 분석 등, 다양한 지표를 이용하여 시스템의 경제성 및 환경성을 분석한다. 특히 다목적최적화 기법을 이용하여 최소 비용과 최소 이산화탄소 배출 등 두 목적함수를 동시에 만족하는 파레토 솔루션을 규명함으로써 신재생 자원 기반 독립 에너지 공급 시스템 설계의 가능성 및 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 신재생에너지 자원이 좋은 지역일수록 시스템 구축 비용 증가에 따른 이산화탄소 절감 효과가 높은 것으로 나타났다. 또한, 신재생에너지 자원 기반 에너지 공급 시스템의 전력 단가는 현재 기존 단가보다 평균 0.35~0.46 $/kWh높게 나타났으며, 이산화탄소 배출량의 경우 기존 배출량보다 470~490 g$CO_2$/kWh정도의 저감효과를 보임을 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.34-39
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• 2015

최근 차량용 에너지의 소비는 대부분 화석연료로부터 사용된다. 기존 화석 연료를 사용하는 자동차보다 친환경적이며 저렴하고 재생이 가능한 연료의 요구증대로 대체연료 자동차산업이 강조되고 있다. 오늘날 고옥탄가와 높은 자기발화온도 특징을 가지고 있는 천연가스는 저렴한 비용, 기존 화석연료보다 풍부한 매장으로 기존 스파크 점화엔진인 가솔린엔진의 대체에너지로 간주되고 있다. 본 연구는 기존 2리터 가솔린 엔진에 CNG 가스 분사시스템을 장착하여 전소 및 혼소 연료분사시스템을 설치하였다. 또한 CNG전소 및 가솔린/CNG 혼소차량의 ECU 제어전략을 최적화 하였다. 혼소차량에 대하여 NEDC모드 주행결과 가솔린 차량 대비 혼소차량의 CO2 저감율을 16%확인하였다. 또한 CO와 HC의 배기가스 배출량은 가솔린 차량과 동등한 수준을 확보하였다. 하지만 NOx의 배기가스 배출수준은 증가된 현상을 확인할 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제19권3호
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• pp.22-28
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• 2015

A compression ignition type of diesel engine makes fuel efficiency better and $CO_2$ in the exhaust gas lower. Also it is suitable to apply alternative fuels(blended fuel) to the engine. The objective of this study is the emissions reduction of diesel engine with EF(Emulsified fuel). The emulsified fuel consists of diesel and peroxide($H_2O_2$) and Soot reduction without worsening of NOx emissions can be achieved by using thermal decomposition of the peroxide, i.e. the chemical effect of the OH radical in actual engine. For manufacturing emulsified fuel, a surfactant which is comprised of span 80 and tween 80 mixed as 9:1, was mixed with a fixed with 3% of the total volume in the emulsion fuel. In addition, considering the mixing ratio of the surfactant, the mixing ratio of $H_2O_2$ in the emulsified fuel was set as EF0, EF2, EF12, EF22, EF32, and EF42, respectively. Consequently, this study aims to obtain the optimization of fuel design(mixing) for the emulsified fuel applying to the diesel engine.

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.449-455
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• 2017

기준공정과 개선대상공정 간의 투입물(Input, Material and energy), 배출물(Output, Product, Co-product), 환경오염물(Environmental emission) 데이터를 수집하고 공정 성과를 분석하였다. 이를 통해 환경적으로 주요한 투입물과 환경오염물을 파악하였다. 제조공정의 투입물과 환경오염물 간의 상관관계 분석을 통해 각 환경오염물에 대한 기여도가 큰 투입물을 파악하였다. 주요 환경오염물 처리 시, 경제적 최적화를 통한 종말처리공정 조합을 선형 프로그래밍 기법을 사용하여 규명하였다. 사례 연구로는 동일한 형태의 시멘트를 생산하는 EU와 국내 시멘트 제조공정을 선정하였다. 국내 시멘트 제조공정에서는 석탄이 주요 투입물로, 먼지, $SO_x$가 주요 환경오염물로 파악되었다. 제조공정의 투입물과 환경오염물 간의 다중회귀분석결과 석탄>원자재>석고 순으로 $CO_2$발생량에 기여도가 큰 것으로 나타났다. $SO_x$발생량의 경우 석탄의 기여도가 가장 컸으며, Dust 발생량의 경우 석고>원자재 순으로 기여도가 큰 것으로 나타났다. Dust 종말처리공정 최적화에서 전기집진기술 100%, 섬유필터기술 2.4% 조합이 최적이었다. $SO_x$종말처리공정 최적화에서는 건식첨가공정기술 100% 습식세정기술 25.88% 조합이 최적이었다. 이 연구의 특징은 제조공정에서 문제가 되는 주요 투입물과 환경오염물을 파악하는 방법을 제시하였다는 점이다. 또한, 기술적 경제적으로 최적의 조합인 종말처리공정 선정 방법을 제시하였다는 점이다.

• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.85-95
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• 2024

직접공기포집 기술은 기후 변화 완화에서 중요한 역할을 하고 있다. 국제에너지기구와 기후변화에 관한 보고서에서는 이러한 중요성을 강조하고 있고, 탄소의 지속적인 배출에도 불구하고 이를 감소시킴으로써 지구 온난화를 1.5 ℃로 제한하는 것을 목표로 한다. 직접공기포집 기술은 초기 비용에도 불구하고 연구 및 개발, 운영 학습 및 규모의 경제를 통한 비용 절감의 가능성을 보여주고 있다. 최근 고투과도를 갖춘 고분자 막의 발전은 막 기반 직접공기포집 기술에 대한 잠재력을 제시하고 있으나, 효과적인 대기 중 CO₂ 분리를 위해서는 CO₂에 대한 높은 선택성과 투과성을 갖춘 막을 필요로 한다. 현재 연구는 막 최적화 연구를 다수의 연구팀에 의하여 연구되고 있으며, CO₂ 포집 효율을 향상시키는 데 중점을 두고 있다. 본 연구에서는 직접공기포집의 중요성, 발전 중인 비용 동향 및 기후 변화 완화에 있어서 막의 발전이 중요한 역할을 강조하고 있고, 덧붙여서 이 연구에서는 막 기반 DAC에서의 permeance와 selectivity의 이론적 배경, 조건, 구성, 장단점에 대해 알아보았다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권4호
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• pp.427-438
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• 2018

The reduction of $CO_2$ emissions has been a key target in the marine industry since the IMO's MEPC published its findings in 2009. Air lubrication method is one of the mature technologies for commercialization to reduce the frictional resistance and enhance fuel efficiency of ships. Air layer is formed by the coalescence of the injected air bubbles beyond a certain air flow rate. In this study, a model ship (${\lambda}=33.33$) of a 50,000 ton medium range tanker is equipped with an air lubrication system. The experiments were conducted in the 100 m long towing tank facility at the Pusan National University. By selecting optimal air injector configuration and distribution ratio between two injectors, the total resistance of model $R_{TM}$ was able to be reduced down to 18.1% in the model scale. Key issue was found to suppress the sideway leakage of injected air by appropriate injection parameters.

• 상하수도학회지
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• 제28권6호
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• pp.735-745
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• 2014

This paper presents PKES(PuKyung -Excel based Simulator) for WWTPs(wastewater treatment plants) by using MS Excel and VBA(Visual Basic for Application). PKES is a user-friendly simulator for the design and optimization of the whole plant including biological and physico-chemical processes for the wastewater and sludge treatment. PKES calculates the performance under steady or dynamic state and allows changing the mathematical model by the user. Mathematical model implemented in PKES is a improved integration model based on ASM2d and ADM1 for simulation of AS(activated sludge) and AD(anaerobic digestion). Gaseous components of $N_2$, $N_2O$, $CO_2$ and $CH_4$ are added for estimation of GHGs(greenhouse gases) emission. The simulation results for comparison between PKES and Aquasim(EAWAG) showed about the same effluent concentrations. As a result of verification using by measured data of BOD, TSS, TN and TP for 2 years of operation, calculated effluent concentrations were similar to measured effluent concentrations. The values of average RMSE(root mean square error) were 1.9, 0.8, 1.6 and 0.2 mg/L for BOD, TSS, TN and TP, respectively. Total GHGs emission of WWTP calculated by PKES was 138.5 ton-$CO_2$/day and GHGs emissions of $N_2O$, $CO_2$ and $CH_4$ were calculated at 21.7, 28.9 and 87.9 ton-$CO_2$/day, respectively. GHGs emission of activated sludge was 32.5 % and that of anaerobic digestion was 67.5 %.