• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.267-275
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• 2005

차세대 재생산성 에너지로 각광을 받고 있는 바이오디젤은 현재 주로 알칼리촉매를 이용하는 화학공정으로 생산하고 있으나 고에너지 요구성이며 대규모 생산시 폐수발생 등 환경오염 유발요인이 있기 때문에 친환경 생물공정의 필요성이 대두되고 있다. 생물촉매 리파제(lipase)를 이용하는 친환경 생물공정은 화학공정에 비해 다양한 장점을 제공하고 있으나 고가의 효소생산 비용문제로 실용화에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 저비용의 생물학적 바이오디젤 생산 시스템 구축을 위해 고활성의 효소 개발, 경제적 재조합 대량생산, 반복 재사용을 위한 효소고정화 등을 통해 고효율의 생산반응계를 개발하였다. 우선 바이오디젤 생산공정에 적합한 리파제로서 CalB(Lipase B of Candida antarctica)를 선택하고 분자 진화기술을 이용하여 효소활성을 17배 향상시킨 CalB14를 개발하였다. CalB14를 효모 발현시스템을 이용하여 경제적 대량생산하기 위해 단백질분비를 획기적으로 개선할 수 있는 맞춤형 분비융합합인자기술(TFP technology)을 이용하여 재조합 CalB를 2 grams/liter 수준으로 분비생산하였다. 생산된 효소를 반복 재사용이 가능하도록 다양한 레진에 고정화하였고 최적의 바이오디젤 전환반응용 고정화효소를 개발하였다. 고정화효소를 효율적으로 재사용하기 위해 바이오디젤 생산용 고정상반응기(packed-bed reactor)를 제작하였으며 기질을 12시간내에 95% 이상 바이오디젤로 수십회 이상 반복전환할 수 있는 경제적인 생물학적 바이오디젤 전환 시스템을 구축하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.49-49
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• 2017

최근 극한 홍수의 발생에 따른 내수배제 불량으로 인한 도시지역의 침수로 매년 많은 인명과 재산상의 손실이 크게 증가하고 있으며, 홍수피해 저감 및 복구대책으로 많은 국비가 지원되고 있으나 아직까지 예방보다는 복구비에 치중하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 도시지역에 시간 당 강우의 영향력에 대한 평가를 실시하여 상습적으로 일어나는 내수재해를 방지하고 자한다. 이를 위하여 서울시 저지대를 기준으로 상습침수 배수구역을 선택하여 1차원 SWMM모형을 구축하였다. 이때, 가장 중요한 인자 중 하나인 강우의 시간분포는 도시별 유역 규모 및 유출특성, 강우강도 특성 등에 따라 상이한 결과를 보일 여지가 다분하여 실제 침수를 일으킨 강우와 유사한 분포를 찾기 매우 어려운 실정이며, 이를 반영하기 위하여 Huff분포 모든 분위를 사용하여 SWMM 도시침수 해석을 실시하였다. 실시한 결과 맨홀의 월류량을 2차원 해석 입력자료로 사용하였으며, 2차원 해석 결과를 분위별 침수범위를 GIS를 이용하여 중첩시켜 상습 침수구역을 제시하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 강우강도의 조건에 따라서 관로를 통하여 월류되는 시작 지점 및 그 지점을 통하여 맨홀에서의 월류량을 대략적 알 수 있었다. 또한, 능동적이며 준 실시간적인 대피지도와 우회도로설정 의사결정에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2020

본 연구는 북한의 식량난과 산림복구의 일환으로 추진되고 있는 임농복합경영의 현주소를 파악하고 북한의 임농복합경영이 가지는 대표적인 문제점이자 한국농어촌공사에서 접근할 수 있는 기술분야인 관개시설의 구축방안에 초점을 두어 해결방안을 모색하고자 하였다. 특히 임농복합경영 대상지의 경우, 산지를 개간하여 경사도 30° 이하의 경사지를 이용하고 있기 때문에 이 경우 토성이 사질 혹은 식질이 많아 보수력이 평지에 비해 크게 떨어지고 유효수분이 있는 토심도 낮기 때문에 가뭄 및 한발피해에 취약하다. 한발 시 관개를 위해 필요한 저수규모를 설정하기 위해서 강릉 안반데기와 영월 조전지구에서 산정한 단위용수량을 근거로 저수규모를 결정하였다. 계곡물이나 빗물은 자연흐름식 등의 방법으로 동력을 사용하지 않고도 집수할 수 있지만 하천이나 지하수를 퍼올려야 할 경우는 동력이 필수적으로 요구되기 때문에 대체에너지 활용을 고려하는 것이 필요하다. 따라서 임농복합경영을 위한 관개분야에 대한 대책으로 복합 취수원에 따라 하천, 지하수, 계곡, 빗물 등으로 구분하고 그에 따른 주요시설과 사업비를 산출하였다. 북한에서는 임농복합경영을 위한 경제성이 있는 규모로 50ha를 제안하고 있어 50ha규모의 임농복합경영 관수시설 부분에 대한 제안과 북한이 추진하고 있는 임농복합경영은 대부분 외부 지원에 의존하고 있기 때문에 지원의 용이성 및 가능성을 고려하여 10ha의 규모 역시 제안하였다. 50ha의 규모일 때 주요시설은 취수보, 양수장, 암반관정, 저수조, 물탱크, 송수관로, 급수관로, 급수대, 팜폰드, 둠벙, 배수로, 농로 등이며 수원공은 하천, 계곡, 지하수, 빗물이다. 동력은 태양광, 풍력으로 저수규모는 저수조에 2,000톤(40%여유수량), 팜폰드 및 둠벙에 800톤(60%여유수량)을 확보하였다. 10ha의 규모일 때 주요시설은 저수조, 물탱크, 급수관로, 팜폰드, 둠벙, 배수로, 농도 등이며 수원공은 빗물이다. 동력은 경사차를 이용한 자연흐름식 집수 방식으로 무동력이다. 본 연구는 향후 남북관계 개선시 우선 지원사업의 하나로 활용이 가능하다는데 의의가 있다. 50ha의 규모에 제시된 동인 태양광 및 풍력의 경우도 지속적인 유지관리 비용이 들지 않지만 초기 설치비가 높기 때문에 경제성이 있는 관개시스템을 개발할 필요가 있다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.817-823
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• 2023

제조 공장은 기후 변화에 따른 에너지 사용 절감 문제에 직면해 있다. 에너지 소비 절감은 생산 비용 절감 및 효율 개선과 같이 가장 중요한 문제 중 하나로 볼 수 있다. 제조 산업 군 중에서도 식품 에너지 소비 규모 증가는 식생활 수준 향상 및 인구 증가와 더불어 점차 높아지고 있다. 식품가공공장의 에너지 절감을 위해서는 에너지 다소비 공정에서의 에너지 소비 특성을 파악하고 분석하는 것이 중요하다. 이에 앞서 기존 에너지 소비량을 모니터링하고 분석하여 절감 방안을 도출하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 육가공류를 생산하는 중소기업 규모 식품가공공장을 사례 연구로 하여 batch식 가열 공정의 주기·단계 수준에서의 에너지 소비 구조를 파악하고 분석하고자 하였다. 이를 통해 개별 공정 작업 조건에서 얻을 수 있는 현실적이고 정량적인 목표를 수립하고자 하였다. 본 연구 결과는 향후 중소기업 식품 공장 공통 핵심 공정에 대한 확산 보급형 에너지 절감 FEMS 기술 개발의 기초 자료로 활용될 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.90-90
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• 2011

최근 전 세계적으로 지진의 발생 빈도가 증가하며 그 규모도 점차 커지는 경향을 보이고 있다. 대형지진의 발생 시 저층 구조물의 붕괴로 인한 인명 및 사회, 경제적 피해가 두드러짐에 따라 기존 저층 구조물의 내진보강기법에 관한 연구가 활발히 진행 중인 추세이다. 우리나라의 경우 강도증가형 내진보강공법이 주를 이루고 있어 다양한 내진보강기법의 개발 및 적용이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지진입력하중 저감형 내진보강기법으로서 강재댐퍼시스템을 제안하여 구조적 성능을 파악하고, 이를 적용한 보강 실험체와 비보강 실험체를 제작하여 정적가력실험을 통하여 그 성능을 비교하였다. 제안된 강재댐퍼시스템은 입력에너지를 소산시키는 내부의 슬릿형 댐퍼와 이를 지지하는 기둥 및 외부 프레임으로 구성되며, 내부 댐퍼는 먼저 항복하여 에너지를 소산시키기 위하여 지지기둥 및 프레임에 사용된 강재보다 강성 및 강도가 적게 계획되었다. 강재댐퍼의 성능실험 결과, 비교적 안정적 거동을 하며, 강성과 강도 및 에너지 흡수능력이 우수하게 나타났다. 보강 및 비보강 실험체의 골조는 기존 학교 건축물의 표준도면을 기준으로 하여 골조의 일부를 대상으로 60% 축소율을 적용하여 계획하였으며, 보강 실험체는 미리 제작된 강재댐퍼시스템을 골조 내에 설치하여 에폭시 주입법으로 부착시공 하였다. 보강 및 비보강 골조 실험체의 정적가력 실험결과 비보강 실험체는 기둥의 휨 항복 후 변형의 증가에 따라 휨 및 전단 균열이 증가하면서 최종적으로 기둥이 전단파괴 되었으며, 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 기둥 및 보의 균열이 적고, 골조에 골고루 분포되어 파괴 규모가 감소하였다. 최대 강도면에서 보강 실험체는 비보강 실험체에 비하여 약 3.4배 우수하였으며, 초기강성은 약 7배 가량 유리한 것으로 평가되어 제안된 강재댐퍼시스템이 강도면에서 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 두 실험체의 기둥 주근 및 띠철근의 변형률을 비교한 결과, 비보강 실험체는 대부분의 철근이 항복하여 큰 변형을 일으킨 반면, 보강실험체에서는 철근의 항복현상이 나타나지 않았고 댐퍼가 항복을 하면서 큰 변형을 일으켰다. 이를 통해 지진하중 입력 시 댐퍼에서 입력 에너지를 흡수하여 큰 하중을 부담하며, 기존의 구조부재에는 입력 에너지가 낮아 손상이 보다 적게 발생함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.73.1-73.1
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• 2010

태양광 시장은 세계적인 금융 위기 속에서도 점점 그 규모가 확대되고 있다. 시장의 규모가 확대되고 있음에도 불구하고 금융 위기를 겪으면서 생산자 중심의 시장에서 수요자 중심의 시장으로 바뀌게 되었다. 이에 따라 더 적은 비용으로 높은 출력의 제품만이 경쟁력을 가지게 됨으로써 효율이 더욱 이슈화되었다. 여러 태양전지 중 가장 점유율이 높은 결정질 태양전지는 일반적인 양산 공정만으로 효율을 높이는데 한계가 있으므로 selective emitter, back contact, light induced plating 등의 새로운 공정을 도입하여 효율을 높이려는 경향이 나타나고 있다. 본 연구에서는, ALD 장치를 사용하여 결정질 태양전지의 후면을 passivation 함으로써 효율을 높이는 방법을 모색하였다. 부동화 층으로는 $Al_2O_3$를 사용하였으며 셀을 제조하여 평가하였다. 실험방법은 p-type의 웨이퍼를 이용하여 습식으로 texturing 후 $POCl_3$ 용액으로 p-n junction을 형성하였고 anti-reflection 막인 SiNx는 PECVD를 사용하여 R.I 2.05, 80nm 두께로 증착하였다. 그런 다음 후면의 n+ layer를 제거하기 위하여 SiNx에 영향을 미치지 않는 용액을 사용하여 후면을 식각하였다. BSF 층은 screen printer로 Al paste를 printing하여 형성하였고 Al etching용액으로 여분의 Al제거한 후 ALD 장치를 이용하여 $Al_2O_3$를 증착하였다. 마지막으로 전극을 형성한 후 laser로 isolation하여 효율을 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1549-1555
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• 2009

무선센서 네트워크에서 노드들의 데이터를 수집하고 기지국에 전달하는 중계노드의 위치(Relay Node Placement)를 구하는 문제는 전체 네트워크의 생존시간에 관련되어 있기 때문에 매우 중요하다. 중계노드 위치문제는 전체 네트워크의 센서노드에서 소비되는 에너지를 최소화시키는데 그 초점이 맞추어져 있다. 그러나 중계노드 위치와 센서노드와의 거리가 모두 다르므로 센서노드에서 소비되는 에너지의 불균형이 초래된다. 본 논문에서는 클러스터링 모델에서 에너지 균형비(Energy Balance Ratio)라는 개념을 제안하고 이 에너지 균형비를 최대화시키는 목적함수를 사용하여 중계노드의 위치를 구한다. 에너지 균형비를 최대화시키는 것은 클러스터에 할당된 센서노드들의 에너지 소비를 클러스터 간에 균형 잡히게 한다. 이것은 궁극적으로 대규모 센서 네트워크의 에너지 소비를 최소화시켜서 네트워크 생존기간을 최대화시키는 효과가 있다. 그러나 이 문제의 해를 구하는 것은 NP-hard 문제이므로 완전해(Exact Solution) 를 구하는 것은 현실적으로 힘들다. 따라서 제약프로그래밍 방법을 사용하여 에너지 균형비와 중계노드 위치를 함께 고려하는 EBR-RNP 문제로 모델링하여 근사해를 구한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.396-396
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• 2022

생물전기화학적 혐기성소화(Bioelectrochemical anaerobic digestion; BEAD)는 소량의 전압공급을 통해 고농도 하·폐수의 효과적인 처리 및 에너지 회수가 가능한 처리방법으로, 기존 하·폐수처리공정(활성슬러지 및 그 변법)에서 벗어나기 위한 방법 중 하나로 연구되고 있지만, 내부저항 및 전극구조에 따른 물질전달저해로 인해 소규모 연구 위주로 진행되었다. 하지만 stainless steel(SS) 등 내부저항을 완화할 수 있는 전극재료 및 전극구조 개선 연구가 진행됨에 따라 BEAD 적용규모가 증가하는 추세이며, 본 연구에서는 100 L의 용량에서 전극재질 및 구조에 따른 적용적합성을 에너지효율 비교를 통해 평가하였다. 반응조는 비교를 위한 AD, 반응조 내부에 전극을 설치한 BEAD, 반응조 외부에 전극이 포함된 반응조를 추가한 ABEAD로 구성하였으며, AD 및 BEAD는 기계적 교반, ABEAD는 기계적 교반 및 펌프를 통한 bulk 용액 순환으로 물질전달이 이뤄졌다. 또한 BEAD는 탄소계 전극, ABEAD는 SS계 전극을 사용하였으며 두 반응조 모두 0.4 V의 전압을 공급하였다. 실험조건은 유효용량 100 L, 유기물부하율 3 kg/m³/d, HRT 20 days 및 중온소화(35℃)으로 운전하였다. 실험결과 AD, BEAD 및 ABEAD의 유기물제거율은 각각 평균 68.1 %, 68.9 %, 74.9 %로 전극 및 반응조의 분리를 통해 물질전달을 개선한 ABEAD에서 증가하였다. 에너지 생성량의 경우 AD에 비해 BEAD는 평균 229 kJ/d, ABEAD는 309 kJ/d가 추가 생성되었으며 유기물제거율이 높은 ABEAD에서 더 높은 에너지생산이 이뤄졌다. 마지막으로 전압공급으로 인한 에너지소비량은 BEAD는 평균 3.4 kJ/d, ABEAD는 평균 0.9 kJ/d로 전극의 낮은 생물적합성으로 인해 전극에서의 생화학반응이 적은 ABEAD가 에너지소비량이 낮았다. 따라서 본 연구에서는 SS 전극의 사용가능성 및 전극구조 개선에 따른 에너지효율성 향상을 확인할 수 있었으며, 추후 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제18권3호
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• pp.29-40
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• 2000

Emulan은 ANFO와 bulk Emulsion(Emulite)의 흔합물로서 ANFO입자 사이의 공간은 내수성을 가진 Emulite로 채워지기 때문에 에너지와 밀도가 확실하게 증가하며 뛰어난 내수성을 가진다. 따라서 높은 장전밀도와 고 함유 에너지로 인하여 ANFO 대비 천공 미터당 암석 파쇄량을 40 %이상 증가시킬 수 있으며 저항선과 공간격을 각각 20%이상 증가시킬 수 있다. 특히, 습윤상태가 심한 장소에서 ANFO를 대신하여 가장 경제적인 폭약임이 확인되었다. 본 연구에서는 최신 Bulk-type의 폭약(Emulan)과 AFPO 및 Emulsion계 폭약을 각각 사용하여 현장의 적용성, 상호 발파효과 및 효율성과 경제성 비교를 통하여 앞으로의 대규모 노천현장이나 석산에서 보다 적절하게 사용할 수 있는 화약류에 대하여 알아보고자 하였다.

• 과학과기술
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• 제11권1호통권104호
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• pp.41-43
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• 1978

태양에너지 이용이 크게 역설된지도 벌써 상당한 년월이 흘렀으나 대규모 이용은 아직 실용화되지 못하고 있다. 다수의 반사경을 사용하여 태양 광선을 탑 위에 올려놓은 보일러에 집중시켜 여기에서 발생하는 수증기를 이용하여 터어빈을 회전, 발전하는 태양열발전 방식의 10MW의 파이롯드 플랜트가 금년중에 미국에 건설될 예정으로 있다. 이것은 앞으로 100MW의 발전소를 현실시키기 위한 것으로 기술적으로는 큰 어려움이 없고 대량생산이 되면 경제적으로도 원자력발전보다 오히려 유리하다고 한다. 기상조건과 지리적조건이 다른우리나라에서는 실현이 어렵겠지만 이러한 류의 구상은 우리나라에서도 가능할 것이다. 이 헬리오스타트(시계장치로 회전하는 반사경에 의하여 태양의 반사광선을 일정한 방향으로 보내는 장치)를 사용하는 발전에 대하여 휴우스톤대학의 물리학 교수이며 태양 에너지 연구소장인 힐데프란드박사와 같은 물리학교수이며 동연구소의 부소장인 밴드할박사가 상세한 논문을 발표하고 있다. 다음에 그 논문의 요약을 소개한다.