• 대한환경공학회지
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• 제31권1호
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• pp.58-63
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• 2009

용존공기부상(Dissolved Air Flotation)은 조류, 휴믹물질, 및 저밀도 입자가 포함된 원수의 처리에서 침전지보다 우수한 성능을 가지는 공정이다. 본 연구는 실험실과 실규모의 DAF 펌프형 시스템을 이용하여 정수처리공정의 전처리(응집/응결) 조건에 따른 처리효율을 비교하여 나타하였다. 실규모 DAF 펌프형 시스템(Full scale DAF pump system ; F-DAF)은 처리용량과 수력학적 부하량을 각각 5,000 톤/일과 10 m/hr이며, F-DAF는 D 정수장의 원수에서 전처리(혼화/응집) 및 운전성능을 최적화하기 위해 운전하였다. 실험실 규모의 실험결과는 원수 탁도 13.8~56.3 NTU에서 최적 PSO-M 주입량은 2.7~4.5 mL/$m^3$/NTU이었다. 이와같이 최적 응집제 주입 조건에서 유출수의 탁도를 1.0 NTU 이하로 1개월 동안 유지하며 F-DAF의 운전이 가능하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.168-174
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• 2022

월파된 파도를 이용한 파력발전시스템을 월파수류형 파력발전기 OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)라고 한다. OWEC의 성능은 발전 시스템은 특성상 파도의 파고와 주기의 영향을 받는다. 파도는 해양에 따라 파고, 주기, 파도 방향 등의 특성이 다르고 이러한 파도의 다양한 특성 때문에 OWEC는 안정적인 전력을 생산하기 어렵다. 따라서 각 바다의 특성에 따른 OWEC의 적절한 형상에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법을 사용하여 OWEC의 램프 설계가 hydraulic efficiency에 미치는 영향을 확인했다. 총 10개의 모델을 설계하였으며, 선택된 매개변수에 따라 램프의 설계 파라미터를 선택하고 사면의 형상을 변경하여 시뮬레이션을 수행하였다. 해석 결과로부터 구한 유량을 기초로 hydraulic efficiency를 산출하였다. 계산된 hydraulic efficiency를 바탕으로 각 변수가 사면의 형상에 따른 월파 성능에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구에서는 특정 해역에 따른 OWEC 램프의 적절한 형상에 대한 방향을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권1호
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• pp.1-11
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• 2024

이 논문의 목적은 붕괴방지수준의 지진력을 적용한 콘크리트 댐 피어부 동적해석 시 합리적인 댐 축방향 지진하중 재하 방법, 내하력 평가 방법 등에 대한 적용방안을 제시하는 것이다. 이를 위하여 콘크리트 댐 피어부를 대상 시설로 선정하여 다양한 위어부 폭을 적용한 동적해석을 통해 위어부 댐 축방향 동적거동 특성을 분석하고 'U.S. Army Corps, 2007'제시하는 RC수력구조물 평가기법을 적용하여 내하력 평가를 수행하였다. 연구결과 피어부 댐 축방향 지진력 적용 시 위어부 댐 축방향은 강체거동으로 가정하는 것이 보다 현실적이고 'U.S. Army Corps, 2007'에서 제시하는 모멘트와 전단에 대한 내하력 검토방법이 합리적인 것으로 판단되므로 현행 평가방법의 개선이 필요한 것으로 결과가 도출되었다. 연구 결과 개선사항을 적용할 경우 CLE를 적용한 현행 내진성능평가 방법보다 합리적인 평가결과를 도출하는 효과가 있을 것이다. 피어부에 발생하는 비틀림 모멘트에 대해서는 향후 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1159-1172
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• 2020

본 연구에서는 강우예측을 위해 U-Net과 SegNet에 기반한 합성곱 신경망 네트워크 구조에 장기간의 국내 기상레이더 자료를 활용하여 심층학습기반의 강우예측을 수행하였다. 또한, 기존 외삽기반의 강우예측 기법인 이류모델의 결과와 비교 평가하였다. 심층신경망의 학습 및 검정을 위해 2010부터 2016년 동안의 기상청 관악산과 광덕산 레이더의 원자료를 수집, 1 km 공간해상도를 갖는 480 × 480의 픽셀의 회색조 영상으로 변환하여 HDF5 형태의 데이터를 구축하였다. 구축된 데이터로 30분 전부터 현재까지 10분 간격의 연속된 레이더 영상 4개를 이용하여 10분 후의 강수량을 예측하도록 심층신경망 모델을 학습하였으며, 학습된 심층신경망 모델로 60분의 선행예측을 수행하기 위해 예측값을 반복 사용하는 재귀적 방식을 적용하였다. 심층신경망 예측모델의 성능 평가를 위해 2017년에 발생한 24개의 호우사례에 대해 선행 60분까지 강우예측을 수행하였다. 임계강우강도 0.1, 1, 5 mm/hr에서 평균절대오차와 임계성공지수를 산정하여 예측성능을 평가한 결과, 강우강도 임계 값 0.1, 1 mm/hr의 경우 MAE는 60분 선행예측까지, CSI는 선행예측 50분까지 참조 예측모델인 이류모델이 보다 우수한 성능을 보였다. 특히, 5 mm/hr 이하의 약한 강우에 대해서는 심층신경망 예측모델이 이류모델보다 대체적으로 좋은 성능을 보였지만, 5 mm/hr의 임계 값에 대한 평가결과 심층신경망 예측모델은 고강도의 뚜렷한 강수 특징을 예측하는 데 한계가 있었다. 심층신경망 예측모델은 예측시간이 길어질수록 공간 평활화되는 경향이 뚜렷해지며, 이로 인해 강우 예측의 정확도가 저하되었다. 이류모델은 뚜렷한 강수 특성을 보존하기 때문에 강한 강도 (>5 mm/hr)에 대해 심층신경망 예측모델을 능가하지만, 강우 위치가 잘못 이동하는 경향이 있다. 본 연구결과는 이후 심층신경망을 이용한 레이더 강우 예측기술의 개발과 개선에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 구축한 대용량 기상레이더 자료는 향후 후속연구에 활용될 수 있도록 개방형 저장소를 통해 제공될 예정이다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.302-310
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• 2019

호기조와 혐기/무산소조를 직렬로 연결한 인공습지를 이용하여 크게 오염된 하천수를 처리하였다. 호기조는 자연 공기 배출 시스템을 통하여 공기가 연속적으로 공급되어 호기성 상태가 유지되었다. 인공습지의 성능에 영향을 미치는 최적의 영향인자를 조사하기 위하여 체류시간을 다르게 한 5개의 파일럿 플랜트를 사용하였다. 호기조에서 BOD (biochemical oxygen demand)와 COD (chemical oxygen demand)의 제거율은 1차 반응 속도식을 나타내었고, COD 제거 속도 상수는 BOD보다 약간 낮았다. 온도 의존성은 COD (θ = 1.0079)와 BOD (θ = 1.0083)제거에 대한 값이 거의 동일했으나 T-N 제거의 온도 의존성(θ_N)은 1.0189로 다소 높게 나타났다. SS제거율은 98%로 높았고 수력학적 부하 속도(Q/A)가 증가함에 따라 제거 효율이 증가하는 경향을 보였다. 혐기/무산소조에서 BOD와 COD 제거의 주요 메커니즘은 호기조와 완전히 다르게 나타났다. 혐기/무산소조에서 COD와 COD는 생물학적 탈질을 위한 탄소원으로 공급되었고 T-P는 혐기/무산소조 내의 orthophosphate와 자갈 사이의 양이온 교환에 의해 제거되는 것으로 조사되었다. 인공습지는 여과된 고형물에 의해 막힘 없이 성공적으로 운영되었고 고형물들은 매우 빠르게 연속적으로 분해되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권1호
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• pp.23-31
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• 2011

원자로의 안전을 확보하고 운전성능을 정확히 예측하기 위해서는 핵연료에서 초임계압 냉각재로 전달되는 열전달량을 예측하는 것이 매우 중요하다. 초임계압 유체에서 열전달은 유사임계온도 부근에서 급격하게 변화하는 물성의 영향을 크게 받아 열전달량이 증가하기도 하고, 특정한 질량유속과 열유속 조건에서는 열전달량이 감소하는 현상을 보이기도 한다. 본 연구에서는 초임계압수냉각로(SCWR)의 핵연료집합체 부수로의 수력 직경과 유사한 내경 4.57 mm 원형관 안에서 상 하향 방향으로 흐르는 $CO_2$로 전달되는 열전달량(실제로는 원형관 외벽온도)을 다양한 조건에서 측정하고 분석하였다. 총 7,250개의 실험결과를 기존의 초임계압 강제대류 상관식들로 예측한 결과와 비교하여 그 상관식들의 정확성을 검토하였으며, 부력매개변수 $\overline{Gr}_b/(Re^{2.7}_b\overline{Pr}^{0.5}_b})$를 도입하여 혼합대류 영역에서도 적용할 수 있도록 기존의 상관식을 확장하였다. 그리고 기존의 열전달열화 발생 조건을 본 실험의 열전달열화 조건과 비교하여 적용성을 평가하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.159-166
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• 2011

국제 사회는 산업경제의 발달과 더불어 온실가스 배출량이 날로 증가하고 있으며, 이로 인한 기후 변화 피해가 날로 심각해지고 있는 상황에서 온실가스 배출량을 줄이기 위해 전세계가 노력을 하고 있다. 정부는 온실가스 배출량을 감축하여 지구온난화를 막기 위해 "저탄소 녹색성장"의 국가정책 하에서 신재생에너지와 같은 친환경적인 녹색산업에 많은 관심과 투자에 집중하고 있다. 신재생에너지 분야는 태양력, 풍력, 수력, 조력 등 자연에너지를 활용하는 기술에 투자하면서 관련 핵심 부품 및 소재기술은 기술적으로 발전하고 있다. 반면에, 도로 공간에 존재하는 다양한 미활용 에너지를 이용하는 기술에 대한 연구는 세계적으로도 미흡한 실정인데, 본 논문에서는 이러한 도로 공간에서의 미활용 에너지를 통해 전기를 수확하는 기술에 대한 기초적인 실험방법과 결과를 제시하였다. 도로 공간에서의 미활용 에너지는 다양한 자원이 있을 수 있는데, 예를 들면 도로 주행 차량의 압력 및 충격 에너지, 도로 포장면의 복사열, 도로 소음 및 파동 등이다. 본 논문은 도로를 주행하는 차량으로부터 전기를 수확하기 위한 압전체 형상을 제안하였으며, 이를 검증하는 몇 가지의 기초 실험을 실시하였다. 즉, 압력을 전기로 변환하는 압전기술을 활용한 것으로 국내에서 쉽게 생산하는 PZT 세라믹을 이용하여 충격하중에 따라 발생하는 전압을 측정하였고, 아스팔트 및 콘트리트 포장 조건에 따른 압전 발전 실험을 실시하여 에너지 수확 성능을 비교 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3006-3013
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• 2015

원관 열교환기보다 납작관 열교환기를 사용하면 전열성능을 한층 향상시킬 수 있다. 납작관 열교환기를 적절히 설계하기 위해서는 관 내측 열전달계수를 알아야 한다. 본 실험에서는 수력직경 1.41mm인 알루미늄 납작관 내 R-410A 대류 비등 열전달계수를 구하였다. 실험범위는 질량유속 $200{\sim}600kg/m^2s$, 열유속 $5{\sim}15kg/m^2$, 포화온도 $5{\sim}15^{\circ}C$이다. 실험 결과 열전달계수는 임계 건도를 기점으로 감소함을 보였다. 임계 건도는 열유속이 증가할수록 감소하고, 질량유속이 감소할수록 감소하였다. 이는 높은 열유속 또는 낮은 질량유속에서 대류의 영향이 작게 되고 따라서 조기에 dryout이 발생되기 때문에 나타나는 현상으로 판단된다. 열전달계수는 질량유속이 증가할수록 증가하였다. 그러나 낮은 건도에서는 질량유속의 영향은 미미하였다. 열전달계수는 포화온도가 증가할수록 증가하였다. 하지만 이런 경향은 열유속이 작아지면 감소하였다. Shah와 Kaew-On et al. 상관식은 본 실험자료를 적절히 예측하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.464-466
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• 2019

원자력 발전소에 사용되는 제어기는 높은 신뢰도를 요구한다. 한국형 디지털 원자력 발전소인 APR1400 (Advanced Power Reactor 1400)을 비롯하여, 과거 많은 원자력 발전소에 FPGA (Field Programmable Gate Array)와 CPLD (Complex Programmable Logic Device, 이하 FPGA로 통칭)가 포함된 제어기가 적용되고 있다. 적용 초기에는 FPGA를 일반적인 IC (Integrated Circuit)처럼 기기검증 및 성능시험으로만 검증을 하였다. 이후 90년대에 들어 FPGA검증에 대한 연구가 시작되면서, FPGA가 칩이 되기 전까지를 소프트웨어로 간주하여 IEEE 1012-2004를 적용하여 소프트웨어 확인 및 검증을 하였다. 현재에는 유럽표준인 IEC 62566을 적용하여 많은 검증을 하고 있다. 이 방법은 현재까지 가장 현명한 방법으로 평가 받고 있다. 이유는 기존의 검증 방법에서 문제가 되었던 SoC (System on Chip)의 특징을 검증하는 방법을 충분히 적용하였기 때문이다. 하지만, IEC 62566은 유럽 표준으로 아직 미국에서는 채택을 하지 않고 있으며, FPGA에 대해서는 IEEE 1012를 적용하는 것을 유지하고 있다. IEEE 1012-2004나 IEC 62566은 기술 표준으로 실무에서는 다양한 방법을 적용하여 기술 표준을 충족시켜서 적용하고 있다. 이 논문에서는 SoC의 검증 방법이 적용된 원자력 안전등급 FPGA에 대한 검증 방법의 절차 및 중요사항에 대해 설명하고자 한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.1-12
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• 2023

재생에너지 개발에 대한 관심 증가와 함께 한국의 서해안은 조력발전 후보지로 유리한 지역중 하나이다. 수력발전용 댐과 유사하게 작동하는 방조제를 활용한 조력발전은 장기간의 운영을 거쳐 조력발전을 대표하는 방식이지만, 생태계 변화, 재생산, 수괴 변화 그리고 수문학적 영향으로 조력발전 사업 추진이 지연되거나 중단되고 있다. 방조제를 활용한 조력발전시 발생하는 고가 건설비용 및 환경비용 문제를 절감하기 위하여 본 연구에서는 방조제가 이미 설치되어 있는 해역에 적용가능한 조력발전 장치의 개발 및 성능 검증을 위하여 현장실험을 실시하였다. 2개의 수조 및 관수로, 개수로, 그리고 수차 및 발전기를 이용하여 5종류의 실험을 수행한 결과, 10 kW 이상의 출력과 효율 60% 이상이 가능한 발전시스템 개발 가능성을 확인하였다. 이러한 연구결과는 서해안의 기존 방조제를 활용하여 소규모 조력발전에 활용할 수 있다.