• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.569-575
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• 2020

최근, 화석연료 고갈과 온실 가스 배출에 대한 우려가 높아지면서 신·재생 에너지 기술에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 휴대용 전자기기 및 웨어러블 디바이스의 수요가 증가하고 IT기기들이 소형화되면서 배터리의 크기, 사용시간 등의 한계를 극복하기 위한 기술로 에너지 하베스팅이 있다. 본 논문에서는 열전소자의 V-I 특성곡선과 내부저항을 분석하고, 기존의 MPPT제어방식을 비교하였다. P&O제어방식은 열전소자의 전압, 전류를 측정하기 위한 센서 2개를 사용해야하기 때문에 경제적으로 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 출력전압 조절을 위한 센서1개만을 이용하여 MPP를 추적하는 새로운 MPPT제어방식을 제안한다. 제안하는 MPPT제어방식은 duty ratio와 부하의 출력전압의 관계를 이용하였으며, DC-DC Converter의 출력전압을 주기적으로 샘플링하여 duty ratio를 증가 또는 감소시켜 최적의 duty ratio를 찾아 MPP를 유지하도록 제어된다. DC-DC Converter는 Two-Switch 토폴로지인 Cascaded boost-Buck Converter를 이용하여 회로도를 설계하였다. 제안된 MPPT 제어방식은 PSIM 시뮬레이션을 이용한 모의실험을 통하여 검증하였고, 그 결과 열전소자의 V-I 특성곡선으로부터 얻어지는 MPP에서 전압×전류 및 전력값(V=4.2V, I=2.5A, P=10.5W)과 일치함을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.94-99
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• 2014

최근의 신 교통시스템 개발 동향은 주로 지속가능하고 친환경적인 교통수단을 제공하는데 초점이 맞춰져 있다. 그 중에서도, 수요응답형 순환교통(PRT: Personal Rapid Transit) 시스템은 그 가능성 때문에 주목을 받고 있으며, 첨단 전기 자동차(EV) 개발 기술과의 융합을 통해서 경쟁력은 보다 향상되고 있다. 하지만 전기 배터리에 의해 구동되는 차량의 경우 안정적이고 효율적인 운영의 측면에서 기술적인 어려움에 직면하고 있다. 본 논문에서는, 기술적인 난제를 극복하고 전기에너지를 기반으로 한 교통수단의 보급을 증대하기 위하여 태양전지에 의한 보조 전력 공급을 위한 설계적 접근방법에 대해서 모형실험을 통해서 논한다. 그 결과, 실제 차량에 적용했을 시 보조 전원 공급장치로서 일부 서비스 기기에 소요되는 전력량의 대략 11% 정도를 감당할 수 있을 것으로 예측되었다. 특히, 유연소재 태양전지의 장점은 저렴하고 가벼우며 디자인 의도를 최대한 살릴 수 있다는 데 있다. 무엇보다도 유연함과 용이한 부착성은 다양한 분야에서의 확대 적용 가능성을 보여준다.

• 기술혁신연구
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• 제21권2호
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• pp.25-56
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• 2013

과학기술이 국가 경쟁력으로 부각되면서 주요 국가들에서는 과학기술을 통한 산업발전 및 경쟁력 강화를 위해 신성장동력산업을 지정하여 효과적인 투자 및 발전전략을 수립하고 있다. 주요 신성장동력으로는 바이오, 신재생에너지 등 신산업 분야가 각광받고 있으며, 점차 치열한 경쟁구도 양상을 보이고 있다. 각 국가별로 대학 및 연구기관에서는 정기적으로 향후 파급효과를 나타낼 미래유망기술 분야를 선정하여 발표하고 있으며, 국내에서도 다양한 연구기관들이 지속적으로 유망기술 분야를 선정하여 발표하고 있다. 본 연구에서는 특허정보를 활용하여 신성장동력으로 각광받고 있는 바이오분야의 미래유망기술 분야 도출 방법을 연구하고자 한다. 특허를 통한 기술개발 동향분석을 위해 IPC 코드에 기반한 기술분류를 이용하여 바이오분야의 국내외 특허를 수집하고 텍스트마이닝 기법을 활용하여 바이오 기술개발 트렌드를 파악하고 유망기술분야를 도출하고자 한다. 텍스트 마이닝 분석을 통해 미국과 우리나라의 특허등고선을 비교분석하여 바이오분야의 전반적 기술개발 분야를 도출한 후, 국내외적으로 관심이 고조되고 있는 기술분야에 대한 심층분석을 통한 세부적인 기술 동향 파악으로 바이오 유망기술분야에 대해 살펴보고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.854-862
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• 2016

최근 화석연료를 대체할 친환경 신재생에너지에 대한 요구가 증가하면서 수소에너지가 미래 대체에너지원으로서 주목받고 있다. 수소를 생산하는 방법 중 수전해 기술은 에너지효율과 안정성이 뛰어난 장점이 있지만, 산소발생반응시 발생하는 높은 과전압은 여전히 단점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 분무열분해 공정을 통하여 Co 전구체로부터 $Co_3O_4$를 제조하였다. 또한, urea, sucrose, citric acid의 유기물첨가제를 사용하여 다양한 입자 크기와 표면형상을 가지는 $Co_3O_4$를 제조하였고, 필요에 따라 추가로 열처리를 실시하였다. 합성한 $Co_3O_4$의 물리적 특성을 분석하기 위해 X-선 회절 분석(XRD)으로 결정성을 조사하였고, 주사전자현미경(SEM)과 투과전자현미경(TEM)으로 입자형상 및 표면을 분석하였다. 질소 흡 탈착 시험을 통해 촉매의 비표면적 및 기공부피를 측정하였고, 질소도핑을 확인하기 위해 X-선 광전자 분광법(XPS)을 사용하였다. 촉매의 산소발생반응 활성을 알아보기 위해 3전극 셀에서 선형주사전위법(LSV)으로 전기화학적 거동을 분석하였다. 첨가제를 사용하지 않은 $Co_3O_4$가 가장 우수한 활성을 보였고, 이는 분무열분해법을 통하여 상대적으로 작은 입자형성과 높은 비표면적의 영향인 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.345-357
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• 2011

최근 지구환경문제와 에너지원의 다각화를 위한 일환으로 파랑에너지를 이용하는 신재생에너지의 기술개발이 유럽과 일본 등을 중심으로 활발히 추진 및 실용화되고 있다. 특히, 케이슨 내의 공기실에서 파랑에 의한 수면의 상하운동으로 유도되는 공기흐름을 이용하는 진동수주형 파력발전시스템은 가장 효율적인 파랑에너지흡수장치로 알려져 있고, 따라서 상업화에 가장 근접한 파력발전장치 중에 하나이다. 본 연구에서는 진동수주형 파력발전구조물에서 터빈(Wells터빈)에 직접 작용하는 공기흐름속도를 2차원 및 3차원수치실험으로부터 검토하며, 이 때 형상의 변화에 따른 공기의 최대흐름속도를 추정하여 진동수주형 파력발전구조물의 최적형상을 논의한다. 수치해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 혼상류(2상류)수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사주기대에 따라 최적형상의 크기가 상이하게 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 최소의 반사율이 발생하는 주기 대에서 공기흐름이 최대로 된다는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.672-682
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• 2020

최근 다양한 산업/제조 현장에서 운영 효율화를 위한 디지털 트윈(digital twin) 기술 연구가 활발하게 수행 중이고, 화석 연료의 점진적 고갈과 환경오염 문제는 파력발전소와 같은 신재생/친환경 발전방식을 요구한다. 하지만, 파도의 에너지에 의해서 전기를 생산하는 파력발전에서 변동성이 높은 파도에너지에 의해서 발전량과 고장 등의 운영효율화 요소가 밀접하게 관련되어 있어 이들 사이의 관계를 이해하고 예측하는 것이 매우 중요하다. 따라서 첫 번째로 파고 데이터, 진동수주(OWC: Oscillating Water Column, 이하 OWC) 챔버의 센서 데이터 등과 같은 변동성이 높은 데이터 간에 의미 있는 상관관계 도출이 필요하다. 두 번째로 도출된 상관관계를 기반으로 추출된 데이터로 예측 상황을 학습함으로써 원하는 정보를 예측할 수 있는 방법론 연구가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 파력발전 시스템의 디지털 트윈으로 스마트 운용 및 유지보수가 가능하도록 실제 파력발전소의 IoT 센서 데이터를 이용하여 OWC의 압력 예측을 위해 머신러닝 프레임워크를 활용한 워크플로우 기반의 학습모델을 설계하고, 검증 및 평가 데이터셋을 통한 압력 예측분석의 유효성을 확인한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.187-192
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• 2019

수요관리와 정전에 대한 비상전원 기능을 갖춘 하이브리드 전력저장시스템으로 비상발전설비가 필요한 빌딩 및 공장건축 시에 투자비를 최소화하고, 상시 전력비를 절감함으로서 경제성을 확보할 수 있 기술을 개발함으로써 새로운 비즈니스 모델을 제시한다. 평상시에 STS(Static Transfer Switch)를 통해 부하에 계통 전력을 공급하고 PCS는 계통에 병렬로 연계되어 수요관리를 수행한다. EMS는 수요예측을 통한 전력의 효율적 운용을 위해 ESS에 충방전 지령을 PMS(Power Management System)로 하달하고 PMS는 다시 PCS 제어기로 지령을 전달하여 시스템을 운용한다. 정전시에는 STS가 계통으로부터 빠르게 이탈되면서 PCS는 독립 전원이 되어 부하 측에 정전압/정주파수의 전력을 공급할수 있는 구조이다. 따라서 하이브리드 ESS에 대한 실 계통 연계 및 독립 운전 성능 검증을 통한 신뢰성을 확보할수 있고, 저탄소 녹색성장 기술의 효율적 전력망과 연계 운영이 가능하게 함으로써 ESS 연계를 통한 신재생에너지 발전에 의한 불규칙한 전력 품질개선, 피크부하 기여도 제고가 가능하다. 또한 현재 석탄 화력이 담당하고 있는 주파수추종 예비력을 ESS로 대체함에 따라 연료비가 높은 LNG 발전기 가동비용을 절감할 수 있는 기대효과가 있다.

• 환경영향평가
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• 제20권6호
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• pp.937-952
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• 2011

정부는 지구온난화로 인해 기후변화에 대응하고 세계적 경제위기를 극복하기 위해, 저탄소녹색성장기본법(2010년 1월)을 제정하여 저탄소 녹색성장을 추진하고 있다. 저탄소 녹색성장은 신재생에너지, 탄소배출권 거래제도, 5+2 광역권개발정책, 저탄소 녹색도시 등으로 요약할 수 있다. 본 연구의 목적은 저탄소 녹색도시계획 및 이에 대한 전략환경평가의 동향을 고찰하고, 저탄소 녹색도시계획에 대한 전략환경평가의 방향을 제시하는 데 있다. 저탄소 녹색도시 조성 관련 연구를 고찰한 후, 환경부의 사전환경성검토 업무매뉴얼의 도시계획의 환경성제고 방안과 국토해양부의 전략환경평가 업무처리규정, 도시계획수립지침, 저탄소 녹색도시 조성을 위한 도시계획수립지침(2009), 저탄소 녹색도시계획 표준모델(2010), 녹색도시개발계획 등을 포함하면서 개정된 도시개발업무지침(2011)이 도시계획에 제대로 반영되는지를 검토하고, 외국의 기후변화에 대응하는 전략환경평가를 고찰한 결과는 다음과 같다. 첫째, 기후변화 대응 도시계획의 내용은 저감방안과 적응방안 두 가지로 나눌 수 있는 데, 저감방안은 경제적 및 기술적으로 한계가 있으므로, 향후 전략환경평가는 저감방안과 함께 적응방안을 강조할 필요가 있다. 둘째, 기후변화 대응(저감과 적응)을 위해 전략환경평가의 목표와 지표를 설정한다. 셋째, 국토해양부의 상위계획(광역도시계획과 도시기본계획)에 대한 전략환경평가와 환경부의 하위계획(도시관리계획)에 대한 전략환경평가의 긴밀한 연계가 필수적이다. 넷째, 전략환경평가는 도시기본계획 수립 후에 이뤄지는 독립된 과정이라기보다는 도시기본계획 수립과정에서 중요한 부분으로 인식하는 것이 중요하다. 장기적으로는 도시기본계획과 도시환경계획을 연계시키는 것이 바람직하다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권9호
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• pp.1808-1818
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• 2015

최근 신재생 에너지 중 각광을 받고 있는 풍력 발전의 경우 경제성 및 효율성을 높이기 위하여 대부분의 풍력 발전단지들이 해상에 조성된다. 그러나 풍력단지 관리자가 해상에 설치된 풍력발전기에 접근하기 위해서는 헬기 또는 보트를 이용해야하며 많은 비용과 시간을 필요로 한다. 이러한 유지 및 관리 비용을 감소시키기 위한 하나의 대안으로써 풍력발전기의 원격 모니터링 및 제어 기술이 요구된다. 본 논문에서는 풍력발전기의 상태 정보 계측 및 원격 제어 기능을 제공하는 무선 센서 네트워크 기반의 풍력발전기 모니터링 및 제어 시스템을 구현한다. 이를 위해 다수의 센서를 풍력발전기에 설치하여 실시간으로 상태를 계측할 수 있도록 하고 제어 장치를 통해 원격 제어가 가능하도록 한다. 풍력발전기의 센서 장치 및 제어 장치는 무선 센서 네트워크를 통해 제어 센터와 계측 데이터 및 제어 데이터를 주고받도록 한다. 제어 센터에서는 GUI 기반의 모니터링과 제어 기능을 제공하는 중앙 집중형 모니터링 프로그램을 통해 풍력발전기를 관리한다. 또한 제어 센터 이외의 지역에서 원격으로 풍력발전기 모니터링이 가능하도록 스마트 단말기 기반의 웹 프로그램을 구현한다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권9호
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• pp.624-628
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• 2014

최근 해수와 담수의 염분농도차를 이용하여 발전하는 역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 잠재량이 크고 지속적 전력생산이 가능한 친환경적이며 미래지향적 신재생에너지로 인식되어 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 RED 기술의 상용화를 위해서는 최적화된 운전조건을 찾는 것이 중요하며 특히, 스택 내부의 저항을 최소화하는 연구가 절실한 상황이다. 본 연구에서는 RED의 중요한 운전조건인 해수와 담수의 공급유량이 내부저항에 미치는 영향을 조사하고, 해수와 담수의 유량비에 따른 내부저항과 전력밀도의 관계를 고찰하여 최적의 운전조건을 실험적으로 파악하였다. 그 결과 전체유량 80 mL/min에서 최적의 해수/담수 유량비는 1.7이었으며, 이때 전력밀도는 $1.30W/m^2$을 얻을 수 있었다.