• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.127-137
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• 2021

미세먼지 전구체인 질소산화물(NOx)에 대한 대기배출부과금 제도가 2020년부터 국내에 도입 및 시행됨에 따라 이를 저감하기 위한 경제적인 연소기술 개발은 매우 시급한 실정이다. 본 연구에서는 해외 우드펠릿 대체재로서 REC(Renewable Energy Certificates) 확보가 가능한 국내 미이용 산림 바이오매스를 연료로 하여 0.1 MWth급 순환유동층 연소 설비에서 NOx 저감을 위한 air-staging 효과를 고찰하였다. 운전 변수로는 air-staging 적용 유무, 3차 공기 공급 높이(6.4 m, 8.1 m, 9.4 m) 그리고 air-staging 비율(1차 공기:2차 공기:3차 공기=91%:9%:0%, 82%:9%:9%, 73%:9%:18%) 변화이며 운전 변수에 대한 배기가스 내 NO와 CO 농도, 연소로 높이별 온도와 압력 프로파일, 포집된 비산재(fly ash) 내 미연탄소 함량과 연소효율을 분석하였다. 3차 공기를 가장 높은 9.4 m에서 공급한 air-staging 운전 시 NO 농도는 100.7 ppm으로 air-staging을 적용하지 않은 운전 조건(148.8 ppm)보다 32.3% 감소하지만 CO 농도는 오히려 52.2 ppm에서 99.8 ppm으로 91% 증가하였다. 더불어, NO 농도의 저감을 위한 환원영역과 CO 농도의 저감을 위한 산화영역 확보를 위해 3차 공기 공급 높이를 6.4 m로 유지하며 3차 공기 공급량을 늘리고 1차 공기 공급량을 낮춘 air-staging 운전 조건(73%:9%:18%)에서는 NO와 CO 농도가 각각 90.8 ppm과 66.1 ppm으로 air-staging 적용 조건 중 가장 감소되는 것을 확인하였다. 이러한 최적 운전 조건에서 연소효율 역시, air-staging을 적용하지 않은 운전 조건의 연소효율(98.3%) 보다 높은 99.3%임을 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권6_1호
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• pp.1449-1463
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• 2020

최근 지구온난화에 따른 기후변화 문제의 심각성이 커지면서 국가 온실가스 배출량을 상쇄시킬 수 있는 산림의 탄소흡수에 대한 중요성이 높아지고 있으며, 기후변화협약에 따라 국가의 산림 탄소흡수량을 국지적인 수준에서 과학적이고 정밀하게 산출할 것이 요구되고 있다. 본 연구에서는 위성영상과 일기상 자료를 함께 활용함으로써 산림 광합성의 민감한 일변화를 반영하고, 안정된 산림으로서 대표성을 가지는 광릉숲(Gwangneung Forest) 극상림(climax forest)의 플럭스관측 자료를 참조하여 GPP(gross primary production) 재현 모델을 수립하고, 수종 및 임령에 따른 탄소흡수량 조견표를 적용하여, 우리나라의 국지지역에 최적화된 Tier 2.5 수준의 일일 탄소흡수능 격자자료를 산출하였다. 2013년 1월 1일부터 2015년 12월 31일까지 1,095일간의 실험에서, 일일 기준탄소흡수능(reference amount of CO2 absorption, RACA) 산출 모델은 상관계수 0.948의 높은 정확도를 나타냈으므로, 향후 Tier 3 수준의 일일 실제탄소흡수능(actual amount of CO2 absorption, AACA)을 정확히 산출하기 위해서는 장기간의 상세산림조사 자료와의 결합이 필요할 것이다.

• 한국항만경제학회지
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• 제37권4호
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• pp.161-173
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• 2021

2008년도 미국 리먼브라더스 파산으로 인한 미국발 금융위기의 파급 효과로 전 세계적으로 맞은 경제위기 상황에서 해운산업 또한 폭락하였으며, 부정기선 시장은 이후 13년 간 불황을 유지해왔다. 2020년 COVID-19 팬데믹으로 불안정안 세계경제 상황에서 해운시장 또한 폭락하여 어려움을 겪었지만, 예상과 다르게 2020년 말부터 상승세로 전환되며 2021년에는 2008년도 호황기의 용선료 수준을 넘어서서 계속적으로 상승세를 유지하고 있다. 2021년 5월에 발표된 Clarksons 보고서에서는 2020년 코로나로 인한 물동량 감소가 2020년 말까지 코로나 이전 수준으로 회복되었고, 파나막스선형 선복 103~104% 정도의 부정기 벌크선 선복량이 항만에 체선으로 묶여있는 상황으로 벌크선의 수익은 최근 몇 달 동안 10년 만에 최고치로 상승한 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 대표적인 건화물선 운임지수인 BDI에 영향을 미치는 요인으로 공급측면의 케이프와 파나막스 선형의 선복량과 체선율, 수요측면에서 주요 선적화물인 철광석과 석탄 물동량과의 인과성 검정과 벡터자기회귀모형(VAR)을 추정하여 충격반응함수와 예측오차분산분해를 통하여 COVID-19 펜데믹으로 인한 항만에서의 검역 강화와 하역인부의 전염병 감염 등으로 작업지연에 따른 체선 발생이 부정기선 시장 상승에 영향을 미치는지 분석하고 팬데믹 이후의 해운시황 예측에 도움이 되려는데 그 목적이 있다. 2016년 1월부터 2021년 7월까지의 데이터를 사용하여 변수들과 BDI의 인과성 검정 결과 선복량과 체선율 변수에서 인과성이 나타났으며, 충격반응함수의 결과 t시점에서 발생한 케이프,파나막스의 체선율 표준편차 1단위의 충격은 BDI에 양(+)의 반응을 보였으며 4기에 최고치를 기록한 후 점차 감소하였다. 충격에 대한 반응의 신뢰구간 상한과 하한 모두 양(+)의 구간으로 유의미한 반응이었다. 예측오차 분산분해분석 결과 BDI 변동에 영향을 미치는 설명력은 체선율, 선복량 순으로 나타났으며, 체선율(CGTN)은 운임지수의 BDI의 변화에 2기에는 2.5%의 설명력을 보였으며 4기부터 10%를 넘어 BDI상승에 25%까지 설명력을 갖는 것으로 나타났다. 이번 연구에서는 수요와 공급의 직접적인 요인 변수외에도 COVID-19 팬데믹으로 인한 항만에서 체선율 증가에 따른 공급량 감소 효과인 체선율을 변수로 사용하여 부정기 건화물선 운임지수(BDI)와의 인과성 및 영향에 대하여 분석하였다. 위드코로나로 전환되어 체선율이 감소할 경우 해운시황의 하락 리스크가 있을 것으로 예상 된다. 하지만 2023년부터 시행되는 선박 배기가스 탄소배출 감축 규제와 2021년 발주되는 신조선들의 인도시기는 2023년 이후이기 때문에 내년까지도 선복량은 부족할 수 밖에 없을 것으로 예상되어 체선율이 감소되고 해운시황이 하락하더라도 부정기 벌크선박들의 수익성은 2008년 이후의 불황기와는 다르게 나쁘지 않은 수준으로 유지될 것으로 예상된다. 이번 COVID-19 팬데믹발 세계경제 불안정성은 경제적 요인이 아닌 팬데믹으로 인한 생태적 위협으로부터 발생했다는 점에서 과거 경제위기와는 다른 관점에서 분석해 볼 필요가 있다고 생각되며 간접적으로 해운시장에서 공급감소 효과로 나타나는 체선율과의 인과성과 설명력을 분석하였다는데 의의가 있다고 할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1092-1099
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• 2022

대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.423-431
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• 2022

'탄소중립'에 대한 관심이 높아짐에 따라 CO₂를 농업적으로 이용하기 위한 시도가 증가하고 있다. 본 실험은 발전소에서 부산물로 배출되는 CO₂를 포집하여 액화·정제 후 시설 엽채류의 생육 및 생산성 증대를 위한 시비용 CO₂로의 활용 가능성을 평가하기 위해 수행되었다. 경상남도 하동지역의 부추, 취나물, 미나리 농장에 드라이아이스가 공급되었고 각 농장의 온실 중 하나의 온실은 대조군, 하나의 온실은 CO₂ 처리구로 사용되었다. CO₂의 시비는 자체 제작한 장치를 사용하여 드라이아이스에서 승화된 가스를 온실에 공급했다. 부추 온실은 대조군과 CO₂ 처리에서 온실 내 CO₂ 농도의 차이가 없었고 두 온실 모두 높은 CO₂ 농도를 보였다. 반면에 취나물과 미나리 온실에서는 CO₂ 시비 처리에서 높은 CO₂ 농도가 측정되었다. 취나물 및 미나리의 생육은 CO₂ 시비 처리구에서 유의성 있게 증가하였으며 수확량도 각각 36%와 25%로 증가하였다. 경제성 분석 결과, 취나물 농가에서는 소득률이 증가하였지만, 부추와 미나리 농가는 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 화력발전소에서 부산물로 발생한 드라이아이스의 이용은 시설 엽채류의 생산성을 높일 수 있었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제36권3호
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• pp.303-317
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• 2022

온실가스 배출 증가에 의한 기후변화는 화분매개곤충과 식물과의 생태적 상호작용인 수분생태계와 농업생태계를 포함한 자연생태계를 변화시킬 수 있다. 특히 수분생태계에서 중요한 야생벌(wild bee)은 기후변화에 의해 감소되고 있어서 결국 농업경제, 현화식물의 생태활동, 나아가 전체 생물종 다양성에 악 영향을 끼치고 있음이 보고되고 있다. 따라서 지구온난화에 의해 한반도(남한)에서도 매년 기온이 상승하고 있고, 그에 따른 기후변화 발생으로 한반도 내 야생벌의 생태활동에 영향을 주고 있음을 예상할 수 있다. 본 연구에서는 한반도(남한)에서 출현하는 야생벌(꿀벌상과, 말벌상과, 청벌상과)의 분포와 기후요인과의 관계를 검정하기 위하여, 2017년(37 조사지점)에서 2018년 (14 조사지점)까지 총 51개 조사지점을 대상으로 말레이즈 트랩을 이용하여 야생벌류의 출현현황을 파악하였다. 형태 및 문헌을 통해 동정한 야생벌류와 산림기후대에 따른 분포는 평균기온, 적산온도와 상관성이 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 공통사회 경제경로(Shared Socioeconomic Pathways, SSP) 시나리오의 2-4.5와 5-8.5버전으로 BIOMOD 종분포 모형에 따라 남한 전역에서 출현한 야생벌과 기후대별로 특이적으로 출현한 종의 서식지 분포 변화를 예측하여 현재의 종 서식지 분포에서, 2050년과 2100년에 북쪽으로 서식지가 이동함을 확인하였다. 이를 통해 향후 지구온난화가 지속될 경우 국내 야생벌의 분포 변화가 일어 날 수 있고, 그로 인한 한반도의 생태계 변화가 야기될 수 있음을 예측할 수 있었다. 본 연구결과는 기후변화에 따른 수분생태계 및 그와 관련된 영향에 대한 연구와 야생벌 관리를 위한 정책수립을 위해 참조할 수 있는 연구자료가 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.1-15
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• 2023

미래모빌리티의 발전 기대에 따라 에너지 소비 절감에 대한 수요가 증가하고 있다. 경량구조용소재는 온실가스 배출 감소 및 에너지 효율 향상을 위한 방안으로 알려져 있다. 특히, 섬유강화복합재료(FRP, fiber reinforced polymer composite)는 뛰어난 기계적 특성 및 낮은 무게로 인해 기존 합금을 대체할 수 있는 소재로 주목받는다. 본 논문에서는, 탄소섬유강화복합재료(CFRP, carbon FRP) 및 자기강화복합재료(SRC, self-reinforced composite)의 산업 적용 및 연구 동향을 강화재, 고분자 매트릭스 및 공정에 기반하여 검토하였다. 항공분야에서 주로 활용되는 에폭시 수지 기반 오토클레이브 공법의 높은 공정단가 및 긴 제조시간을 극복하기 위하여, 속경화성 에폭시 수지를 이용한 고압수지이송성형 공정으로 CFRP가 적용된 전기자동차의 양산을 보고하였다. 또한, 탄소섬유복합재료의 재활용 이슈를 해결하기 위한 열가소성 수지 기반 CFRP 및 계면 향상 방안들이 재료 및 공정 측면에서 검토되었다. FRP의 우수한 기계적 특성을 유도하는 주요한 요인으로 알려진 완벽한 매트릭스-강화재 계면을 형성하기 위하여, 고분자 섬유에 동일한 매트릭스를 함침시킨 SRC에 대한 연구들이 보고되고 있다. 다양한 열가소성 고분자에 기초한 SRC의 물리적 및 기계적 특성들을 고분자 배향 및 복합재료 구조 측면에서 검토하였다. 또한, 고연 신 폴리프로필렌 섬유 기반 SRC의 공정창 확장을 위한 공중합체 매트릭스 전략이 논의되었다. 경량구조용소재의 CFRP 및 SRC 적용은 미래모빌리티의 에너지 효율 향상에 대한 잠재적인 선택을 제공할 수 있다.

• 지능정보연구
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• 제29권1호
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• pp.79-105
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• 2023

지구온난화와 기후변화 등의 유례없는 기상이변으로 전 세계 곳곳이 극심한 몸살을 앓고 있으며, 경제적 손실 또한 눈덩이처럼 불어나고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2016년 '파리기후변화협정(The Paris Agreement)'이 체결되어 지구의 평균온도 상승을 1.5℃ 아래로 유지하기 위한 정부간 협의체가 결성되었으며, 우리나라도 2050년 탄소중립을 선언함으로써 기후재앙을 막기 위한 노력을 진행하고 있다. 특히, 온실가스 배출로 인한 기온상승은 수출 의존도가 높은 우리나라 경제는 물론 환경과 사회 전반에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다. 또한, 교통수단의 다변화가 가속화되면서 수단선택의 변화도 크게 증가하고 있는 가운데 저성장 시대의 개발 패러다임이 도시재생으로 변화함에 따라, 노선의 수요 감소, 선형 개량, 도심 철도의 외곽 이설 등에 영향을 받아 증가하고 있는 철도 유휴부지 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편, 철도 유휴부지를 활용한 태양광발전은 '재생에너지 3020'의 태양광발전 목표를 일부 달성하면서도, 입지를 둘러싼 환경훼손과 주민 수용성 문제에서 자유로워질 수 있는 장점에도 불구하고, 설비실태나 설비계획에 있어 미진한 상황이다. 이에, 본 연구에서는 국가철도공단과 재생에너지클라우드플랫폼에서 제공하는 데이터를 활용하여 태양광발전 설비 설치가 가능한 적합 유휴지를 발굴 및 분석하는 알고리즘을 개발하고, 사용자가 원하는 조건을 고려한 잠재적인 적합 지역을 탐색 및 도출함으로써, 개발 초기 설비나 확충 등에 소요되는 막대한 비용을 절약할 수 있는 방안을 마련하고자 하였다. 본 연구는 다양한 군집분석을 활용하여 철도 유휴부지에 태양광발전 설치입지를 도출할 수 있는 최적의 알고리즘을 개발하고, 면적, 설치용량, 발전량, 예상수익 등이 모두 높은 '태양광발전 설치 적극권장 지역' 202곳을 도출하였다. 이를 바탕으로 경제와 환경을 동시에 고려한 관점에서 의사결정자의 합리적인 판단을 도울 수 있을 것으로 기대한다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.85-100
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• 2023

본 연구는 폐기물처리시설의 설치·정기검사방법 개선을 도모하기 위해 6개 분야로 분류된 폐기물처리시설을 현장조사하여 검사방법의 문제점을 파악하고 그에 따른 개선방향을 마련하여 폐기물처리시설 세부검사방법을 개정하고자 하였다. 그 결과 소각, 소각열회수 분야에서는 열화상카메라를 활용한 전체온도 측정 및 1년간의 TMS 데이터를 비교 등의 검사방법을 마련하였으며, 멸균분쇄시설의 경우 「폐기물의 조성비 검사」는 검사자 및 피검사자의 안전상의 이유로 폐기물을 개봉하지 않고 서류로 대체할 수 있도록 적용하였다. 매립시설의 경우 영상정보처리기기 활용 및 매립시설 상부를 덮는 시설물의 관리에 대한 내용 등 법에는 제시되어 있으나 세부검사방법이 마련되어있지 않은 항목을 세부검사방법에 적용하였다. 음식물류폐기물처리시설의 경우 민원의 주요원인인 악취관리에서 악취배출허용기준을 준수하도록 검사방법을 마련하였다. 그 결과, 소각 및 멸균분쇄, 시멘트소성로, 소각열회수시설에서는 총 18개의 개선(안) 중 10개가 반영되었으며, 매립시설의 경우 총 12개의 개선(안)중에서 11개가 반영되었다. 또한 음식물류폐기물처리시설의 경우 총 12개의 개선(안)중에서 10개가 반영되어 총 31개의 검사방법이 개선되었다.

• 환경생물
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• 제39권4호
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• pp.526-535
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• 2021

공간 샘플링은 공간모델링 연구에 활용되어 샘플링 비용을 줄이면서 모델링의 효율성을 높이는 역할을 한다. 농업분야에서는 기후변화 영향을 예측하고 평가하기 위한 고해상도 공간자료 기반 모델링에 대한 연구 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 이에 따라 공간 샘플링의 필요성과 중요성이 증가하고 있다. 본 연구는 국내 농지 공간샘플링 연구를 통해 농업분야 기후변화연구의 공간자료 활용의 효율성을 제고하고자 하였다. 본 연구는 층화랜덤샘플링을 기반으로 하였으며, 1 km 해상도의 농지 공간격자자료 모집단(11,386개 격자)에 대해서 RCP 시나리오별(RCP 4.5/8.5) 연대별(2030/2050/2080년대) 공간샘플링을 설계하였다. 국내 농지는 기상 및 토양 특성에 따라 계층화 되었으며, 샘플링 효율 극대화를 위해 최적 층화 및 샘플 배정 최적화를 수행하였다. 최적화는 작물수량, 온실가스 배출량, 해충 분포 확률을 포함하는 16개 목표 변수에 대해 주어진 정밀도 제한 내에서 샘플 수를 최소화하는 방향으로 진행되었다. 샘플링의 정밀도와 정확도 평가는 각각 변동계수(CV)와 상대적 편향을 기반으로 하였다. 국내 농지 공간격자 모집단 계층화 및 샘플 배정 및 샘플 수 최적화 결과, 전체 농지는 5~21개 계층, 46~69개 샘플 수 수준에서 최적화되었다. 본 연구결과물들은 국내 농업시스템 대표 공간격자로써 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 기후변화 영향예측 공간모델링 연구들에 활용되어 샘플링 비용 및 계산 시간을 줄이면서도 모델의 효율성을 높이는 데에 기여할 수 있다.