• 자원리싸이클링
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• 제31권2호
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• pp.3-11
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• 2022

전 세계적으로 고강도 합금 및 신재생에너지 산업의 수요 증가로 인하여 핵심 원료인 바나듐의 수요가 증가할 것으로 기대된다. 이에 따라, 지금까지 바나듐은 다른 산업의 부산물로 회수되었으나, 직접적인 개발에 대한 이목이 집중되고 있다. 특히, 매장량과 생산량이 가장 많은 중국에서는 함바나듐 무연탄광과 티탄철광으로부터 바나듐을 회수하는 연구가 활발하게 수행되고 있다. 국내에도 경기 북부 지역에 함바나듐 티탄철광이 대량 부존되어 있다고 알려져, 이를 개발하고자 하는 기초 및 실증연구가 수행되고 있다. 따라서 본 총설에서는 국내외 바나듐 선별 기술 현황을 조사하여 소개하였으며, 이를 토대로 현재 전량 수입에 의존하고 있는 바나듐에 대한 자립 수급의 필요성을 알리고자 한다.

• 한국습지학회지
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• 제26권1호
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• pp.41-50
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• 2024

식물 미생물 연료전지(P-MFC)는 식물과 근계의 미생물 군집에서 전기를 생성하는 바이오매스 활용 에너지 기술로 지속가능한 환경을 고려하는 자연기반해법의 적정기술이다. 국내 수변공간에 적합한 P-MFC 기술 개발을 위해서는 국제적인 연구 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Web of Science에서 조회되는 P-MFC 관련 연구논문 총 700편을 대상으로 동시 출현단어 분석 프로그램인 VOSviewer을 사용해 핵심 키워드를 도출하고 연구 동향을 분석하였다. 분석 결과, 첫째, P-MFC 관련 연구는 1998년부터 지속적으로 증가하고 있으며 특히 2010년대 중후반부터 크게 증가 추세에 있다. 국가별 논문 투고 수는 '중국'-'미국'-'인도' 순으로 가장 많았으며 2010년대 이후 P-MFC에 관해 관심이 커지기 시작해 수변공간과 습지 환경이 풍부한 필리핀, 우크라이나, 멕시코 등의 나라에서도 게재 수가 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 기간별 연구 경향의 경우, 1998년~2015년에는 다양한 환경에서 미생물 연료전지의 성능 검증에 대한 연구가 주를 이루었다. 2016년~2020년에는 미생물 연료전지 사용의 구체적인 조건, P-MFC의 구조 및 발전 방식과 관련된 연구가 주를 이루었다. 2021년~2023년에는 P-MFC 발전 과정의 제약 요소와 효율성 향상을 위한 구체적인 연구가 주로 진행되었다. 본 연구를 통해 파악된 P-MFC 관련 국제적 연구 동향은 향후 국내 수변공간에 적합한 기술 개발 시 유용한 자료로 사용될 수 있을 것이다. 향후 본 연구 외에 세부 분야별 연구 동향 및 수준에 대해서도 추가적인 연구가 필요하며 국내에서 P-MFC 기술의 발전과 활성화를 위해서는 현장 적용성에 대한 연구 확대와 정책, 제도적 개선도 병행되어야 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2491-2502
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• 2014

본 연구는 저탄소 녹색도시의 조성을 위해 주요 계획부문과 계획기법을 살펴보고, 그 적용실태를 파악해 봄으로서 저탄소 녹색도시 구현에 요구되는 계획적 주안점이 무엇인지 살펴보고자 하였다. 이를 위해 저탄소 녹색도시 및 유사 개념에 대한 문헌 및 선행연구 고찰을 통해 주요 계획부문 및 계획요소를 정리하고, 전문가 FGI 분석을 통해 적합성을 검정하여 계획기법을 도출하였다. 또한, 전문가 설문조사와 AHP 분석을 통해 계획기법의 중요도를 파악해 봄으로서 저탄소 녹색도시 계획의 주요 특성을 파악해 보았다. 이와 함께 국내외 사례를 선정하여 도출한 계획기법의 적용실태를 분석하여 계획기법의 중요도와 비교해 봄으로서 계획과 실제의 차이를 살펴보고자 하였다. 주요 계획기법으로는 5개 부문, 15개의 계획기법을 도출할 수 있었다. 또한, 이에 대한 중요도 분석과 사례분석을 종합해 보면, 분산집중형 압축개발, 보행친화적 교통체계, 신재생 에너지 적극 활용, 폐기물의 재활용 시스템 구축이 저탄소 녹색도시 계획의 주요한 요소로 파악되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.1-8
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• 2016

오늘날 전류센서는 전류량 제어, 감시, 계측 등 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다. 또한 전력망의 스마트 그리드사업, 신재생에너지 발전, 전기자동차와 하이브리드 자동차 등의 수요가 커지면서 그 사용영역이 점차 확대되고 있는 추세이다. 여러 종류의 전류센서 중에서 홀 소자를 사용하는 개방형 전류센서는 다른 형식의 전류센서에 비해 가격이 싸고, 크기와 무게가 작은 장점이 있지만 정밀도가 낮고 주위의 온도 변화에 따라 특성이 변하는 것이 단점이다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 본 연구에서는 정밀도와 온도성능이 뛰어난 300A급 개방형 전류센서를 설계 및 제작하였다. 300A급 개방형 전류센서를 제작하기 위해서 수치해석을 통해 철심을 설계하고 회로해석 프로그램을 이용하여 신호처리에 필요한 회로들을 설계하였다. 이러한 과정을 통해서 SMD(Surface Mount Device) 형태로 제작된 300A급 개방형 전류센서는 30 ~ 300A의 직류 및 교류전류를 통전한 실험에서 정밀도 오차가 0.75% 이내, 선형도 오차가 0.19% 이내였다. 또한 온도보상회로를 포함한 전류센서를 $-25{\sim}85^{\circ}C$의 온도범위에서 동작시켰을 때 온도계수는 $0.012%/^{\circ}C$ 이내였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.239-249
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• 2019

최근, 정부는 신재생에너지전원을 확대하는 정책을 시행하고 있으며, 이에 따라 다수의 대용량 태양광전원이 배전계통에 활발하게 연계되고 있는 실정이다. 하지만, 이러한 태양광전원이 배전계통에 연계되는 경우, 역조류 현상에 의하여 수용가 전압이 규정전압범위를 벗어날 가능성이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 배전계통에서 태양광전원의 수용성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 선로절체에 의한 태양광전원의 수용성 향상을 위하여, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 3분할 3연계로 구성된 배전계통의 모델링을 제시하고, 태양광전원을 최대한 수용할 수 있는 선로절체 평가알고리즘을 제시한다. 또한, 배전선로 절체 구간 및 태양광전원 연계 용량 등의 다양한 운용 시나리오에 기반하여, 변압기 2차측 직하 수용가전압을 규정전압범위 이내로 유지하는 최대 태양광전원 용량을 산정하기 위하여 최적의 선로절체 구간을 산정한다. 제안한 배전계통의 수용성 평가알고리즘과 모델링을 바탕으로 수용가전압 특성을 분석한 결과, 대용량 태양광전원이 연계된 배전선로를 용량의 여유가 남아있는 선로와 절체하여 재구성하게 되면, 더 많은 용량의 태양광전원의 연계가 가능하여, 본 논문의 유용성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.755-760
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• 2016

근래에는 신재생에너지를 이용한 독립적인 발전기의 수요가 증가하고 있는 추세이며 그 중에서 소형 풍력발전기의 개발 또한 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 소형 풍력발전기는 목적에 따라 단순화 및 소형화가 가능하도록 영구자석이 주로 쓰인다. 하지만 영구자석 동기기는 구조적인 원인으로 인하여 코깅토크를 수반하고 이는 소음과 진동의 원인이 된다. 코깅토크는 영구자석이나 코어의 형상에 의해 변하며 적절한 설계기법으로 코깅토크를 저감시킬 수 있다. 본 논문에서는 영구자석의 형상변화를 통해 소형 풍력발전기에 많이 사용되는 표면부착형 영구자석 동기전동기의 코깅토크를 저감시키는 설계기법을 제시하였다. 코깅토크를 줄일 수 있는 영구자석의 형상을 구하는 데에는 확률론적 최적화기법의 일종인 진화론적 최적화기법을 사용했다. 최적화 기법을 적용할 때에 설계변수로는 영구자석의 폭을 조절하는 각도와, 영구자석의 외경을 조절하는 반지름을 설정하였다. 제시된 설계기법을 사용해서 극/슬롯의 조합이 8극/18슬롯이고 출력이 300W급인 풍력발전기를 설계하고 코깅토크와 출력전압 등의 특성을 계산했다. 계산결과에 의하면 초기모델에 비해 최적화모델에서 코깅토크와 토크리플 모두가 감소해서, 본 연구에서 제시한 설계기법이 코깅토크를 줄이는 데에 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.1-7
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• 2018

화석연료를 사용하는 내연기관에서 배출되는 가스는 환경오염, 지구온난화와 인체에 유해하여 많은 사회적인 문제를 야기시키고 있다. 최근에는 신재생에너지의 수요가 증가하고 있으며, 정부의 정책적인 지원과 연구개발 또한 활발하다. 가정에서 많이 사용되는 태양열에너지 시스템의 집열부는 열매체로 프로필렌글리콜 부동액이 물과 50% 고정된 값으로 혼합되어 영하온도에서도 집열부에 열을 전달한다. 그러나 집열부 내의 열매체에 누수가 발생되면 태양열시스템 특성상 보충수를 태양열 집열부에 공급하는데, 이로 인하여 보충수 내의 급수로 인하여 부동액 농도가 낮아지게 된다. 이에 따라 태양열 집열부위의 온도가 저하되어 동파를 야기하게 되는데 태양열에너지 시스템 정비 보수를 위해서 비용 부담이 증가하여 많은 문제점을 증가시킨다. 이 연구는 태양열에너지 시스템에 발생되는 동파 방지를 위하여 온도 저하에 따라 자동으로 부동액 농도를 제어가능한 장치를 개발하는 것이다. 물 성분이 프로필렌글리콜보다 전기전도도가 크며, 온도가 저온으로 내려갈수록 저항값이 증가하였다. 프로필렌글리콜 농도 제어 목표값 40, 50 및 60% 값은 39.6, 50.7 및 60.1%의 프로필렌글리콜 농도값으로 보정을 통하여 제어를 해야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.80-87
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• 2018

최근 다양한 신재생 에너지 전력원의 확산과 저전력 고효율화 추구로 인하여 전력산업의 트렌드뿐만 아니라 소모량, 제어 방식과 동작 특성 등도 다변화되고 있다. 하지만 이와 같이 다양화 되고 있는 전력 산업에서 안전을 책임지는 핵심 부품인 퓨즈는 고전적 동작 형태에서 크게 발전하지 못하였고, 이로 인하여 계속해서 화재 및 폭발사고가 발생하고 있다. 이에 본 논문에서는 고전적 퓨즈 제작 방식인 카트리지 퓨즈에서 가용체에 저 융점 금속 도금 및 고 융점 금속 도금이 퓨즈의 동작 특성과 I-T 커브의 이동에 미치는 영향을 확인하고, 퓨즈의 동작 특성을 세분화하는 두께에 따른 도금의 영향을 고찰하여 퓨즈의 다양한 동작 특성을 구현하였다. 이와 함께 저 융점 금속의 도금이 퓨즈의 정격전류 선을 낮은 정격으로 이동시키고 동작 특성을 지연 동작의 특성으로 움직여 이를 활용한 다양한 동작 특성 설계가 가능함을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4679-4688
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• 2011

본 연구는 신재생에너지 활용을 위하여 강원도의 B 지자체를 대상으로 폐기물 발생특성에 따른 매립가스 발생량 및 자원화 가능성에 대하여 연구하였다. B 지자체의 생활폐기물 평균 겉보기 밀도는 144 kg/$m^3$로, 가스 물질 및 연료화 가능성 물질인 가연성 평균 폐기물 조성비는 종이류 36.0 %, 비닐 플라스틱류 21.6 %, 음식물류 19.7 %로 조사되었다. 발열량 분석결과, 고위발열량(습윤) 3,471 $kca{\ell}$/kg, 저위발열량(습윤) 2,941 $kca{\ell}$/kg로 측정되었으며, 특히 음식물류 폐기물의 매립지 직매립이 금지된 후 에는 발열량이 높은 종이류와 비닐 플라스틱의 비율이 증가하여 발열량이 증가한 것으로 나타났다. 매립지에서 발생하는 메탄가스는 2021년(2,505.7 CH4 ton/year)을 정점으로 점차 감소하는 것으로 예측되었는데, 특히 RDF(Refuse Derived Fuel) 제조시설이 설치되면 2013년(1,956.9 CH4 ton/year)을 정점으로 감소되는 것으로 예측되었다. B 지자체의 매립지에서 발생하는 매립가스(Land Fill Gas; LFG) 추정량은 9.92 $m^3$/min 로 예측되어 타 지자체에서 발생하는 매립가스 추정량(10.11 $m^3$/min)과 유사하게 조사되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.568-574
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• 2020

최근, 신재생에너지원의 출력 안정화, 수요관리 및 주파수 조정 등 다양한 기능을 가지고 있는 전기저장장치(energy storage system, ESS)의 설치가 매년 증가되고 있다. 그러나, 2017년 8월에 발생한 고창 전력시험센터의 ESS 화재를 시작으로 경산 변전소, 군산 태양광발전소 등 현재까지 총 29건의 화재사고가 발생하여 많은 재산피해가 보고되고 있다. 이러한 전기저장장치의 화재사고는 전기저장장치의 용량이나 계절과는 무관하게 발생되고 있으므로, ESS의 화재원인을 정확하게 파악하고 안전성을 확보하기 위하여 ESS의 사고특성에 대한 분석이 요구되어지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ESS의 사고특성을 분석하고 안전성을 확보하기 위하여, 전력계통 상용해석 소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 ESS의 모델링을 수행한다. 다양한 시나리오를 기반으로 ESS의 단락사고특성을 확인한 결과, 높은 사고전류로 인하여 보호기기인 퓨즈가 동작하고, 매우 큰 CMV(common mode voltage)가 발생하여 ESS의 절연이 파괴될 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 문제점을 극복하기 위하여, ESS의 배터리측과 PCS측에 각각 SPD를 설치한 경우, DC측 전로에서 발생하는 CMV가 3[kV] 이내로 크게 감소되어 ESS의 절연파괴를 방지할 수 있음을 확인하였다.