• 생물환경조절학회지
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• 제5권2호
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• pp.111-119
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• 1996

본 연구에서는, 농업생산시설내 환경조절을 위한 시뮬레이터의 기본 시스템을 구축하고, 실내환경을 조절하면서 실측치와 예측치를 비교함으로써 적용성을 검토하였다. 모델은 비정상상태의 에너지 및 물질수지에 근거하여 구축되었고, PCSMP를 사용하여 아날로그형 프로그램이 가능하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 구축된 환경조절용 시뮬레이터의 기본시스템은 기본모델, 광환경모델, 환경제어모델로 구성되어서 상호 독립적인 개발이 가능하였다. 기본모델은 본 시스템의 주요 부분으로써 열환경모델, 재배모델, 환기모델, 토양모델, 탄산가스모델을 구성되었고, 환경제어모델은 보온커텐, 냉난방기 및 지중열 교환을 고려하였다. 실제로 환경조절이 실시되고 있는 온실의 주간 및 야간의 실내온도의 실측치와 모델에 의한 예측치를 비교한 결과, 비교적 잘 일치되어서 그 적용성이 확인되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권1호
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• pp.324-332
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• 2019

한국과 인도네시아를 포함한 대부분의 국가는 온실가스 감축을 위해 바이오디젤 같은 바이오연료 보급에 대한 강력한 정책을 추진하고 있다. 하지만, 바이오디젤 보급 확대를 위해서는 원료 부족 문제를 먼저 해결해야 한다. 본 연구에서는 원료 공급 안정성을 개선하고 바이오디젤 생산 가격을 낮추기 위해 비식용이면서 동시에 단위면적당 생산성이 높은 인도네시아 열대작물(R. Trisperma) 오일의 바이오디젤 생산 가능성을 조사하였다. 수확기간이 다른 두 종류의 오일은 많은 불순물과 높은 유리지방산 함량을 가지고 있어 효율적인 바이오디젤 생산을 위해, 에스테르화 반응과 전이에스테르화 반응을 실시하였다. 오일은 반응을 진행하기 앞서 여과와 수분제거 과정을 통해 반응의 효율을 높이고자 하였다. 에스테르화 반응은 불균질계 산 촉매인 Amberlyst-15를 사용하였으며, 반응 전 오일들의 산가는 각각 41, 17 mg KOH / g이었으나, 에스테르화 반응 후 3.7, 1.8 mg KOH/g으로 약 90% 이상의 전환율을 보이며 유리지방산 함량을 2%이하로 감소시켰다. 이후 전이에스테르화 반응은 KOH를 염기 촉매로 사용하여 바이오디젤 합성 실험을 진행하였다. 생성된 바이오디젤은 약 93%의 FAME 함량을 나타냈으며, 총 글리세롤의 함량은 0.43%으로 제품 규격(FAME 96.5%, 총 글리세롤 0.24%)에는 미달되었다. 이는 지방산 조성 분석 결과 일반적으로 관찰되지 않는 특이 지방산인 ${\alpha}$-Eleostearic acid가 10.7~33.4% 포함되어 나타나는 특성으로 판단되며, 추가 반응 최적화 및 분리정제 연구 진행으로 연료품질 규격 달성이 필요한 것으로 나타났다. 기존에 활용되지 못하던 비식용 원료로부터 바이오디젤 생산 기술을 확보할 경우 바이오디젤 보급 확대를 위한 안정적 원료 공급에 기여할 것으로 판단된다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제21권1호
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• pp.175-210
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• 2012

2012년부터 유기성 폐기물의 해양투기가 전면 금지됨에 따라 우리나라도 이러한 국제 협약을 준수해야 한다. 이에 따라 유기성 폐기물을 대폭 저감하기 위해 다양한 방법들이 제시되고 있으나 바이오가스화는 배출량 저감과 동시에 에너지 생산이 가능하다는 점에서 가장 주목받는 기술이다. 그러나 경제성이 낮기 때문에 정부 보조가 불가피한데 7,800여억 원에 이르는 보조금에 대한 재원 확보가 시급한 상황이다. 한편 축산분뇨나 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 유기성 폐기물은 비접오염원에 해당된다. 비접오염원에 대한 직접적인 배출부과금 제도는 오염원과 오염 수준 간의 높은 불확실성으로 인해 실효성이 낮은 것으로 평가되어 왔다. 본 연구에서는 유기성 폐기물의 배출과 간접적으로 관련 있는 축산물 생산량 혹은 식품 소비에 대한 간접 배출부담금 제도를 제안하고, 그 세원을 바이오가스 산업에 대한 보조금으로 이용하는 방안의 경제적 환경적 효과를 비교하였다. 연산가능일반균형모형을 이용하여 분석한 결과, 축산물 생산에 대한 간접부담금은 식품 소비에 대한 부담금에 비해 특정 부문에 과세 부담이 집중되며, 거시적으로는 GDP와 총소비가 식품 소비에 대한 부담금에 비해 더 감소하는 것으로 나타났다. 또한 온실가스 저감 측면에서도 식품 소비에 대한 간접부담금이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 유기성 폐기물 배출을 단기에 감소시키고, 이를 에너지로 전환하기 위해 필요한 재원 확충 농반으로 음식 및 식품 소비에 대한 간접부담금이 축산물 생산에 대한 간접부담금보다 적절한 것으로 분석되었다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.74-82
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• 2014

기후변화 문제에 대응한 온실가스 감축 방안 중 하나로 정부는 바이오가스의 공급 확대를 추진하고 있다. 이를 위한 정책수단의 일환으로 신재생연료혼합의무제(RFS)의 도입이 논의되고 있는데 여기에는 바이오가스도 포함된다. 이에 따라, 본 논문에서는 2011년에 발표된 투입산출표를 이용한 투입산출 분석을 통해 RFS 도입이 가져올 바이오가스 공급 확대의 경제적 파급효과를 분석하고자 한다. RFS의 도입 내용을 감안할 때 바이오가스 공급부문은 액화석유가스 공급부문 및 도시가스 공급부문으로 구성된다. 따라서 이들 2개 부문을 바이오가스 공급부문으로 정의한 후 바이오가스 공급 확대가 가져올 경제적 파급효과로 생산유발효과, 부가가치 유발효과, 취업유발효과를 분석한다. 추가적으로 바이오가스 공급부문의 공급차질로 인한 부정적 파급효과를 의미하는 공급지장효과 및 바이오가스 공급부문 제품가격 변동이 가져올 물가파급효과도 분석한다. 분석결과 바이오가스 공급부문에서의 1원의 투자 혹은 생산이 가져오는 생산유발효과 및 부가가치 유발효과는 각각 1.0539원 및 0.1998원이다. 아울러 10억원 투자 혹은 생산의 취업유발효과는 0.5279명, 바이오가스 공급부문의 공급지장효과는 1.6229원, 바이오가스 공급부문의 산출물 가격 10% 인상의 물가파급효과는 0.0183%로 분석되었다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.589-597
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• 2012

최근 세계 각국은 기후변화협약에 따라 온실가스 규제가 발효된 가운데 화석연료에 의한 이산화탄소 배출량을 최소화하는데 국력을 모으고 있으며, 이를 위한 조치와 국가 에너지 안보차원에서 신 재생에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 현재 바이오연료는 전 세계적으로 전체 수송연료의 1% 정도를 차지하고 있으나 2030년에는 최대 5%까지 늘어날 것으로 예상된다. 이 글은 바이오에탄올 관련 학술정보를 개량 분석함으로서 기술 및 산업현황, 국내외 개발현황, 시장경쟁력 확보와 산업화에서 해결해야할 과제들을 분석하는데 도움이 되고, 우리나라의 관련 정책 및 기업의 장기 대응 전략 수립에 참고할 수 있을 것이다. 에탄올 혹은 에틸알코올은 흔히 알코올이라 불리는 술의 주성분으로 예로부터 우리들에게 자주 이용되어 왔다. 에탄올은 화학적 합성도 가능하지만 생물공정으로도 생산되는데, 이러한 생물공정에 의해 생산되는 에탄올을 바이오에탄올(bioethanol)이라 한다. 옥수수와 같은 전분을 원료로 하는 경우에는 산이나 아밀라아제로 불리는 효소로 먼저 전분을 포도당으로 전환하여 발효시킨다. "Web of Science"를 이용한 바이오에탄올 관련 학술정보 분석은 2001년 이후 12년간 검색어 '$bioethandl^*$'에 대한 검색결과 총 2,454건의 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 다시 한국과학기술정보연구원이 자체 개발한 "수요자 맞춤형 연구개발 조기경보체제 구축"이란 정보분석 프로그램으로 바이오에탄올 관련 문헌의 연도별, 국가별, 연구기관별, 연구자별 현황 등을 분석하였다. 바이오에탄올 연구는 미국이 주도하고 있으며, 중국과 일본이 추격하는 양상을 보이고 있다. 한편 우리나라는 92편의 논문을 발표하여 브라질, 스페인, 캐나다, 인도에 이어 8위를 차지하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.142-154
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• 2023

전세계적으로 환경의 중요성이 부각되면서, 원재료 준비, 생산 공정, 운송 및 설치 등 산업 전체 기간에 걸친 기후 변화 주요 물질인 탄소 배출량을 계산하고, 저감해야 한다는 필요성이 강조되고 있다. 이를 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)라 정의되면서 전세계적으로 다양한 산업들에 시도되고 있다. 국내에도 일부 관련 시도들이 있었지만, 국내 재생에너지 산업에 대해서는 거의 발표되지 않았다. 이러한 연구 중요성에도 불구하고, 부진한 관련 연구의 격차를 메꾸기 위해 본 연구는 국내 육상 풍력발전 단지의 한 사례인 경북 영덕 발전에 대하여 LCA 연구를 관련 시스템 중 가장 많이 사용되는 SimaPro를 이용하여 수행하였다. 연구 결과 풍력 터빈 1대의 에너지 회수기간(EPT)는 약 10개월이며, 1 kwh의 전력을 생산하는데 배출되는 온실가스 배출량(Green House Gas, GHG,)는 15 g CO₂/kWh로 다른 에너지원과 비교해서 경쟁력 있음을 보였다. 부품 별 환경 영향 평가에서는 풍력 터빈의 타워가 여러 환경 영향 부문에 영향이 가장 크다는 결과를 보였다. 본 연구에서 얻어진 경험은 향후 신재생 에너지 보급 및 확대 정책의 강화와 대중의 인식 제고에 도움이 될 것이라고 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권7호
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• pp.745-754
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• 2013

수돗물의 생산 및 공급과정에 소요되는 에너지에 대한 체계적인 분석 및 평가는 최근의 전력부족 사태와 온실가스 감축의 필요성에 따라 관심이 증가되고 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 제시한 결과에 대한 검토를 통하여 실용적으로 적용 가능한 에너지 분석기법 및 평가기법을 제시하였다. 본 연구에서는 EPANET2의 수리해석 결과를 이용하여 에너지를 평가할 수 있는 모형을 MATLAB 플랫폼 기반 하에서 개발하였다. 제안된 기법은 상수관망의 입지, 관로의 상태, 누수정도 등에 따라 시설물이 내재적으로 가지는 에너지관리 효율과 운영 효율을 분리하여 평가할 수 있는 성능평가 지표를 제시하였다. 개발모형은 시험관망과 실제관망에 대하여 각각의 상수관망 구성요소에 대한 에너지 분석 및 평가결과를 제시함으로써 적용성 평가를 실시하였다. 본 연구의 결과는 상수관망 에너지관리의 최적화를 도모함으로써 피크시간대의 전력수요 관리 및 에너지 절감형 상수도 시스템 계획 및 운영에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제27권1호
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• pp.67-104
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• 2018

본 논문은 실물적 경기변동모형을 이용하여 탄소세의 부과방식에 따른 파급효과를 생산성과 에너지가격 변동을 고려하여 비교 분석하였다. 시나리오 1에서는 매 기간 온실가스 감축목표에 따라 대표기업이 $CO_2$ 감축비율을 일정하게 유지하도록 유도하는 탄소세율을 부과하는 방식을 설정하였고, 시나리오 2에서는 분석기간 동안 시나리오 1의 탄소세율의 균제상태의 값을 일정하게 부과하는 방식을 설정하였다. 충격반응분석에 따르면 외부충격에 대한 $CO_2$ 배출의 반응이 시나리오 2에서 상대적으로 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 또한 모형 시뮬레이션 결과 $CO_2$ 감축비용은 시나리오 1에서 변동성이 더 큰 것으로 나타났으며, $CO_2$ 배출과 $CO_2$ 스톡의 변동성은 시나리오 2에서 더 큰 것으로 나타났다. 특히 $CO_2$ 배출과 $CO_2$ 스톡의 시나리오 간의 변동성 증감률은 온실가스 감축목표가 강화될수록 더욱 커지는 것으로 나타났으며, 온실가스 감축목표가 60% 이상이 되면 시나리오 간의 두 변수들의 증감률(절대치)이 $CO_2$ 감축비용의 증감률(절대치)을 넘어서는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1074-1081
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• 2021

아산화질소(N₂O, Nitrous Oxide)는 6대 온실가스 중 하나로 대기 중에서 적외선을 흡수하여 온실효과를 유발하는 것으로 알려져 있다. 특히 지구온난화지수(GWP)는 CO₂에 비해 310배 높아 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 이슈화되고 있으며, 그에 따른 강력한 환경 규제 강화법들이 발의되고 있다. N₂O 저감 기술에는 물리적인 방식에 따라 농축회수, 촉매분해, 그리고 열분해로 구분할 수 있는데, 본 연구에서는 그 중 가장 효과적인 열분해 처리방식에 대해 논의하고자 일반적인 연소 조건 내 고온 열분해 방식을 이용하여 비용 저감과 함께 질소산화물을 저감시키는 온도 조건 및 반응 시간에 대한 정보를 제공하고자 한다. 열분해 조건으로 선정된 고온 영역은 1073 K부터 1373 K까지 100 K 간격을 두고 계산을 수행하였다. 1073 K과 1173 K의 온도조건에 경우, N₂O 저감율과 일산화질소 농도가 체류시간에 따라 비례관계를 이루는 것이 관측되었으며, 1273 K에 경우, 체류시간이 증가함에 따라 발생되는 역반응으로 인해 N₂O 저감율이 감소되는 것이 관측되었다. 특히 1373 K에 경우, 모든 체류시간에 대해 정반응과 역반응이 화학 평형상태에 도달하여 N₂O 저감에 대한 반응진행율이 오히려 감소하는 것으로 확인되었다.