• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.513-513
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• 2009

최근 바이오디젤의 원료로 미세조류가 많은 관심을 끌고 있다. 미세조류는 물, 이산화탄소와 태양광을 이용해 광합성 성장이 가능하며, 지질(오일) 성분이 풍부하여 바이오디젤의 원료로 이용할 수 있다. 미세조류는 단위 면적당 오일 생산량이 곡물류의 50-100배 이상이며, 이산화탄소를 기질로 이용하므로 온실가스 직접 저감이 가능하다. 또한 배양시 비경작지나 황무지를 사용할 수 있으므로 기존 식용작물과 경쟁하지 않으며, 하수, 해수, 폐수 등 다양한 물자원을 이용할 수 있다. 본 연구에서는 고농도 $CO_2$에 내성을 지닌 Chlorella sp. KR-1을 대상으로 1 L 규모 기포탑 광생물반응기에서 균체 성장 및 지질(바이오오일) 합성에 대한 $CO_2$ 농도, 가스 공급속도, 질산염 농도 등 환경 및 영향 조건의 영향을 조사하였다. 가스 공급속도 0.4 L/min에서 $CO_2$ 농도를 0.03-20% 범위에서 조사하였을 때 최대 균체성장은 $CO_2$ 10%에서 관찰되었다. 균체내 지방산 함량은 $CO_2$ 농도 0.03%에서 가장 낮았고, 5-20% 범위에서는 $CO_2$ 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 가스 공급속도를 0.2 L/min에서 0.8 L/min으로 증가시켰을 때 최대 균체농도는 0.6-0.8 L/min의 범위에서 관찰되었고, 생체내 최대 지방산 함량은 0.4 L/min에서 관찰되었다. Nitrate 농도 1-20 mM 범위에서 최종 균체농도는 nitrate 농도 증가에 따라 10mM까지 증가하였으나 그 이상에서는 증가하지 않았다. 반면 지방산 함량은 nitrate 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 본 실험에서 얻은 최대 지방산 생산량은 1,100 mg/L이었으며, 주요 지방산은 C10:0(1.7%), C16:0(28.5%), C18:0(11%), C18:1n9c(25.9%), C18:2n6c(26.3%), C18:3n3(6.6%)이었다. 현재 100 L 규모 광생물반응기에서 석탄발전소 배가스($CO_2$ 12-15%, SOx 50ppm, NOx 100ppm)를 이용한 바이오오일 생산 실험이 진행 중이다.

• 한국측량학회지
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• 제30권3호
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• pp.295-303
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• 2012

풍력발전 단지의 수익성 평가를 위해 연간 에너지 생산량(AEP ; Annual Energy Production)의 계산이 중요하다. AEP를 계산하기 위해서는 바람의 확률밀도함수(PDF ; Probability Density Function)와 풍력발전기의 발전곡선(PC; Power Curve)이 필요하며, AEP 예측의 정확성을 향상시키기 위해서는 허브 높이에서의 PDF예측과 그 높이의 공기밀도에 따른 풍력발전기 PC의 결정이 중요하다. 본 연구에서는 제주도 한동, 평대의 실관측 풍황탑(met mast) 자료를 이용하였으며 풍속의 PDF를 Weibull 분포 함수로 가정 하였고 Weibull 함수의 파라미터의 값이 높이에 따라 변화하는 양상을 확인하였다. Weibul 함수의 계산은 모멘트법과 LN-least법을 사용하였으며, 모멘트법과 LN-least법에 의한 형상계수의 경우 높이의 증가에 따라 변화를 보이지 않았고 평균값에서 ${\pm}0.1$의 변화 패턴을 보였다. 척도계수의 경우 높이가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였으며 지형별 분류에 따른 높이별 척도계수의 기울기는 확연한 차이를 보이고 있었다. 60m 높이에서 관측된 바람의 상대도수와 관측 값의 높이 보정에 의한 공기밀도와 일반식에 의한 공기밀도를 각각 계산하여 그 결과에 대응하는PC를 선택하여 AEP차이를 계산하였다.

• 임산에너지
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• 제21권3호
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• pp.46-53
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• 2002

본 연구에서는 인공피음에 의해서 광조건을 3단계로 달리하여 생육시킨 펜둘라자작나무, 층층나무, 물푸레나무를 대상으로 생장량과 물질생산량 등 특성을 조사하여 생리ㆍ생태적 특성을 밝히고자 연구를 실시하였다. 인공피음처리에 따른 조사 대상 수종의 묘고생장 차이는 거의 없었으며, 근원직경의 생장은 전광처리구가 투광율 7-10%의 피음처리구보다 상대생장율이 29-32% 이상 우수한 생장율을 나타냈다. 하지만 층층나무의 근원직경생장은 투광율 26-34% 처리구에서 높은 생장율을 나타냈다. 대부분의 수종에서 피음처리 수준에 따른 광량감소와 함께 총 물질생산량도 감소하였고, 잎과 줄기의 비율이 뿌리에 비해 증가하는 경향을 보였다. 유묘의 T/R율은 대부분의 수종이 피음의 강도가 강할수록 T/R율이 높아지는 경향으로 전광처리구의 0.51∼l.13보다 투광율 7-10%의 강피음처리구가 1.00∼2.27로 높게 나타냈다. 전체적으로 비교할 때 인공피음처리에 의한 광량이 감소할수록 SLA, LAR, LWR은 광환경의 변화에 따른 피음의 강도가 강할수록 통계적으로 유의적인 차이를 보이며 증가하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.379-384
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• 2009

본 연구에서는 바이오매스자원별 실태 및 동태적 변화를 알아보기 쉽게 시간적 공간적인 분포와 추세를 시각화하여 주제별 분포지도를 작성하였다. 분뇨 배출량은 축종별 사육두수에 따른 원단위 배출량을 적용하여 계산하였다. 전국 가축분뇨배출량 지도를 작성하여 분석해본 결과 경기남부 지역과 충청남도 북부 지역에서 분뇨배출량이 많이 나타나는 것을 알 수 있었고, 시군구 단위의 조사에서도 비슷한 결과가 나타났다. 또한 음식물 폐기물 폐수발생량, 음식물 쓰레기 매립, 재활용 분포지도에서는 수도권지역이 공공시설 및 민간시설 모두 음식물 폐기물 폐수발생량이 높게 나타났고, 민간시설 부분에서는 경상도 일원이 폐수발생량이 높았다. 강원도, 전남 지역에서는 상대적으로 음식물 쓰레기 재활용 분포도가 높게 나타났다. 바이오매스자원으로 활용가치가 높은 농업부산물인 볏짚 생산량 분포도를 시 군 단위로 작성하였는데 볏짚 생산량이 많은 곡창 지역의 경우 바이오에너지로 활용하는 방안을 모색할 필요가 있다고 판단된다. 이들 결과를 통해 바이오매스 발생원별 분포지도는 정책입안자, 농민, 일반인에게 바이오매스 자원에 대한 정보를 가시적으로 전달할 수 있고, 친환경 농업정책 추진과 바이오 에너지 이용 정책 자료로 활용 가능할 것으로 생각된다.

• 한국수산과학회지
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• 제29권5호
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• pp.629-636
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• 1996

득량만의 양식업에 대한 EMERGY분석결과 연안해역에 대한 영속성 에너지원의 EMERGY 유입은 $54.60\times10^{18}sej/yr$, 비영속성 에너지원인 화석연료의 유입은 $1.50\times10^{18}sej/yr$ 그리고 재화와 용역에 의한 유입은 $13.55\times10^{18}sej/yr$이고, 자연환경으로부터의 유입이 전체 에너지원의 $78\%$를 차지하고 있어 환경자원에 대한 의존도가 높은 1차 산업의 구조적 특징을 나타내고 있다. Net EMERGY yield ratio는 4.63으로 자원으로서의 가치가 높음을 나타내고, EMERGY investment ratio는 0.28로 주 경제로부터 유입된 에너지의 약 3.6 배에 해당하는 에너지를 자연환경으로부터 얻고 있음을 알 수 있다. 1994년 득량만의 환경용량은 영속성 에너지원에 근거하여 유입된 EMERGY량이 모두 현재의 EMERGY 생산비대로 생산이 된다면 득량만 전체에서는 어류; 1,140ton/yr, 갑각류; 110ton/yr, 패류; 1,553ton/yr, 해조류; 9,074ton/yr이며 1994년 생산량은 환경용량의 $80\%,\;92\%,\;80\%,\;84\%$를 생산하고 있음을 알 수 있었다. 그리고, 면적이 6,617ha(전체면적의 $17.67\%$)인 양식장만을 고려하여 유입된 EMERGY가 전부 패류의 생산에 이용된다면 패류양식장의 생산용량은 1,195ton/yr로 산출되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권12호
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• pp.913-921
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• 2011

본 연구는 저탄소 녹색마을을 Y군의 협조를 얻어 A, B, C마을에 설치한다는 전제에서 환경성, 경제성, 에너지자립도 등을 분석하여 종합적인 타당성을 검토하였다. 대상 바이오매스의 종류 및 양은 가축분뇨 28톤/일, 과수전정지 2톤/일로 하루 30톤 규모로 시설용량을 설정, 시설은 습식계(가축분뇨) 바이오매스를 이용한 바이오가스화 시설과 건식계(전정가지) 바이오매스를 이용한 화목보일러 시설, 열병합발전기, 퇴비화시설 등으로 구성하였다. 구성된 시스템을 운전하였을 때, 전기생산량은 540,540 kWh/년, 열에너지 생산량은 1,762 Gcal/년으로 분석되었다. 대상마을 가구(129가구)에서 기존에 사용하고 있는 전기에너지는 309,600 kWh/년으로 시설에서 생산된 전기에너지를 공급하면 대상지역의 전기에너지 자립률은 100%가 되며, 잉여전력은 230,940 kWh/년이었다. 또한 열에너지는 대상마을의 비닐하우스에서 소요되는 양을 산정하였으며, 기존 사용량 1,415 Gcal/년으로 열에너지 자립률 역시 100%가 되며, 잉여량은 347 Gcal/년이 되었다. 경제성은 시설설치비용 504,000만원, 운영비 48,509만원, 수익 33,712만원으로 연간 약 1억 4천만원 적자, 15년 동안 약 22억원의 적자이나, 환경성 분석에서 원유대체효과 약 178백만원, 온실가스감축효과 약 92백만원으로 연간 총 2억 7천만원의 환경적 편익이 발생되어, 종합적으로는 연간 약 1억 3천만원 정도의 편익이 발생되었다. 정부 및 지자체의 예산지원을 통하여 진행되더라도 경제성, 환경성, 에너지자립도를 종합하여 볼 때, 충분한 타당성이 있는 사업이라고 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권6호
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• pp.1245-1251
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• 2011

본 연구는 축산부문에서 주요한 가축종인 돼지의 사육과 정과 도축 가공과정에서 발생하는 양돈 바이오매스의 발생특성을 조사 분석하고, 전과정 평가 기법을 활용하여 물질(퇴 액비) 및 에너지 (바이오가스) 자원화 잠재량을 평가함으로써 지역단위 바이오매스 순환단지 조성을 위한 기초자료를 확립하고자 하였으며, 이를 위해 양돈 바이오매스의 발생 단계를 사양단계와 도축 가공단계로 구분하여 각각의 단계에서 발생하는 양돈바이오매스의 물질 및 에너지 자원화 잠재량을 평가하였다. 사양단계는 성장단계(사육기간, 평균체중)에 따라 자돈 (1~9주, 23.4 kg), 육성돈 1기 (10~15주, 50 kg), 육성돈 2기 (16~21주, 80 kg), 비육돈 (22~26주, 110 kg)의 단계로 분류하고 도축 가공단계에서 발생하는 혈액과 폐내장류, 장내 잔재물로 구분하여 생산량을 산정하여 양돈 바이오매스의 물질 및 에너지 자원 잠재량을 평가한 결과 돼지 1두에서 발생하는 바이오매스의 총량은 542.02 kg로 나타났다. 양돈 바이오매스는 분 $210.68kg\;head^{-1}$, 뇨 $315.78kg\;head^{-1}$가 발생하는 것으로 평가되었으며, 분뇨 발생량은 성장단계별로 자돈 14.2%, 육성돈 1기 19.6%, 육성돈 2기 30.9%, 비육돈 35.2%를 차지하는 것으로 나타났다. 양돈 바이오매스에서 기인하는 매탄 생산 잠재량은 $24.56Nm^3\;head^{-1}$이였으며, 사양 단계에서 기인하는 메탄 생산 잠재량이 92.9%를 차지하는 것으로 나타났다. BMP 시험에 의한 최대 메탄생산량은 $16.58Nm^3\;head^{-1}$로 나타나 매탄 생산 잠재량의 67.5%가 에너지로 전환 가능하였으며, 94.4%가 사양 단계에서 기인하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.485-491
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• 2012

최근 국내 섬유산업의 생산량이 증가함에 따라 섬유산업에서 에너지 소비는 계속 증가되고 있는 실정이다. 기존의 염색기는 고온 고압의 특성을 가지고 있기 때문에 염색 후 냉각을 하기 위하여 열교환기를 통한 간접냉각방식을 채택하고 있다. 이러한 간접냉각방식은 물의 소모량이 많으며 작업 시간 또한 오래 걸리는 문제점이 있고 냉각시 염액의 고착으로 인해 냉각 후 환원세정 및 수세를 수차례 하므로 에너지가 많이 소비된다. 따라서 본 논문에서는 고온 고압 액류 염색기의 열교환기에 의한 간접냉각방식을 염색기내에 냉수를 직접 공급하는 직접냉각방식으로 대체하기 위한 장치를 개발하여 기존의 염색기에 적용하여 냉각과 동시에 환원세정공정을 생략하고 수세공정을 단축시키면서 전공정을 마무리함으로써 전체 작업공정을 줄이고 에너지 소비를 절감하는 등의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 직접냉각수세장치를 제안하며, 시제작품을 제작하고, 실제 염색기에 적용하여 기존의 간접 냉각 방식의 염색기와 성능, 자원 및 에너지 절감율을 비교하였다. 또한 시제작품을 적용한 염색기의 염색성 실험을 하였다.

• 에너지공학
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• 제18권4호
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• pp.230-238
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• 2009

우리나라는 에너지 절약 및 온실가스 배출저감 기술 중 하나로써 소형 열병합 발전과 소형 연료전지 열병합 발전을 연구해 왔으며 정책적으로 이를 보급하려고 한다. 기존의 석탄화력발전설비, 복합화력발전설비, 석유 화력발전설비를 열병합 발전설비로 대체하는 시나리오를 작성하여 에너지소비량과 온실가스 배출량의 변화추이를 에너지 경제 모델인 LEAP (Long-range Energy Alternative Planning system)을 이용하여 정량적으로 분석하였다. 2019년을 기준으로 열병합 발전설비를 석탄화력발전설비와 교체하였을 경우, 온실가스 배출량이 약 6.34%가 감소하였고 복합화력발전설비와 교체하였을 경우, 온실가스 배출량이 약 0.8%가 증가하였으나 열병합발전설비의 열생산량을 고려해주면 배출량이 감소하는 경향을 보일 것으로 사료된다. 석유화력발전설비를 열병합발전설비로 대체할 경우, 온실가스 배출량이 약 0.8% 감소할 것으로 예상된다.

• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.17-22
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• 2020

Naphtha Cracker Gas Splitter Unit 공정은 증류공정에서 얻어지는 경질납사(Light Naphtha)를 Furnace에서 열분해하여 나오는 유분을 각각 끓는점 차이에 따라 메탄, 에틸렌, 프로필렌 반제품등으로 순차적으로 분리한다. 이런 전통적인 분리방법은 2성분을 분리하는 증류탑을 연속으로 설치하여 생산한다. 이러한 분리방법은 Reboiler에서 발생하는 에너지가 증류탑 내부의 성분들을 분리하는 데 사용된 후 증류탑 상부 Condenser에서 응축열로 버려지기 때문에 에너지 낭비가 큰 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 납사 열분해공정내의 가스분리공정의 2개의 증류탑을 Petlyuk Column으로 설계하였다. 증류탑내 조성분포가 평형관계만으로 계산되는 이상단수 효율하에서 stage to stage 계산방법으로 구조적 설계를 하였고 일반 증류탑과 비교한 결과 제시된 Petlyuk Column의 설계방법이 기존의 설계 방법인 3-Column 모델법보다 설계 시간이 단축될 뿐만 아니라 증류탑내의 Liquid의 조성분포를 평형증류 조성곡선과 유사하도록 설계함으로써 에너지 효율측면에서도 효율적임을 증명하였다. 또한 같은 tray 단수하에서 Petlyuk Column은 일반 증류탑 대비 12.1% 에너지가 절약되어 국내 총생산량 기준할 때 하루 4,400만원 비용 절감을 가져오고 추가로 Condenser 및 Reboiler 사용량 감소에 따른 초기 투자비도 절감됨을 알 수 있었다. 12.1% 에너지가 절약될 뿐만 아니라 Condenser 및 Reboiler 사용량 감소에 따른 초기 투자비도 절감됨을 알 수 있었다.