• 생물환경조절학회지
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• 제20권2호
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• pp.83-92
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• 2011

본 연구는 주간에 온실 내에서 환기로 인하여 배출되는 잉여 태양에너지를 축열할 적정 축열 시스템 설계의 기초자료를 제공할 목적으로 확보한 표준기상년(TMY; Typical Meteorological Year) 데이터를 이용하여 주요 온실 형태별로 잉여 태양에너지를 분석하였다. 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 07-자동화-1형 및 08-자동화-1형의 경우, 온실형태에 관계없이 매우 유사한 열수지 경향을 보였다. 즉, 잉여 태양에너지가 차지하는 비율은 온실 형태별로 각각 약 20.0~29.0% 및 20.0~29.0% 정도로 나타났다. 그리고 소요 난방에너지를 온실 형태별로 각각 약 54.0~225.0% 및 53.0~218.0% 정도 보충할 수 있을 것으로 나타났다. 07-단동-1형과 07-단동-3형의 경우도 온실형태에 관계없이 매우 유사한 열수지 경향을 보였다. 즉, 잉여태양에너지가 차지하는 비율은 온실 형태별로 각각 약 20.0~26.0% 및 21.0~27.0% 정도로 나타났다. 그리고 소요 난방에너지를 온실 형태별로 각각 약 57.0~211.0% 및 62.0~228.0% 정도 보충할 수 있는 량이다. 그리고 온실형태에 관계없이 대관령 및 수원지역을 제외하면 나머지 지역은 잉여 태양에너지만으로도 난방에너지를 충당할 수 있음을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권3호
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• pp.38-45
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• 2006

슬러지 층에 열을 가함으로서 내부증발압, 여액 점도 저하에 따른 유동성 증대 그리고 기공형성 용이성을 통하여 슬러지의 탈수율을 향상시킬 수 있는 열 필터프레스 탈수 기술을 개발하였다. 크기 $470{\times}470mm$인 PP재질의 맨브레인 플레이트 사이에 열수가열판을 장착하여 온도 $95^{\circ}C$, 압력 $1.2kg_f/cm^2$의 열 수를 공급한다. 그리고 슬러지는 최초 슬러지의 $5kg_f/cm^2$의 공급압력에 의해 1 차 탈수가 이루어지며, 맨브레인의 압착력 $15kg_f/cm^2$에 의해 2차적 탈수 공정으로 이루어진다. 갈수기와 우수기때의 슬러지의 초기 함수율 및 유기물 함량을 고려하여 열 탈수 특성을 평가한 결과 우수기의 슬러지는 케이크의 함수율이 약 35 wt%이며, 탈수 속도는 $4DSkg/m^2{\cdot}hr$로 매우 탈수성 우수하였으며, 갈수기 때의 슬러지 또한 함수율이 50 wt%, 탈수속도가 $1.5kg/m^2{\cdot}hr$이상으로 기계식 탈수의 탈수율(함수율 70 wt%, 탈수속도 $0.9kg/m^2{\cdot}hr$)에 비하여 우수하였다. 이를 바탕으로 열 필터프레스 탈수장치의 추가 소요 에너지를 평가한 결과 고형물(DS) 1 kg처리하는데 소요되는 에너지는 약 300kJ로 평가되었다. 이는 탈수케이크를 재차 건조하는 시스템과 의 에너지 투입비를 분석해 본 결과 열 탈수장치의 에너지 소요량은 약 1/3정도로 감소된 것으로 분석되었다. 본 기술은 기존의 필터프레스에 비하여 탈수 속도가 빠르고 저 함수율 탈수 케이크 생산이 용이할 뿐만 아니라 건조장치에 비하여 에너지 소모량이 적어 경제성이 우수한 시스템으로 파악되었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제1권1호
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• pp.157-162
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• 2015

대용량 초전도 에너지저장장치(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)용 초전도 권선을 제작하기 위해서는 높은 자장특성을 가고 있는 2세대 고온초전도 (2nd Generation High-Temperature Superconductor, 2G HTS) 선재를 사용하는 것이 효율적이다. 자기에너지 저장 밀도를 높이기 위해서는 권선에 높은 전류밀도를 인가해야 하는데, 도체의 평면에 수직 방향으로 인가되는 자속밀도가 커지면 임계전류가 작아지는 2세대 HTS 선재의 특성상 토로이드 형태의 권선을 구성하는 것이 일반적이다. 이러한 고온초전도 권선을 설계하기 위해서는 권선 특성의 정확한 해석이 필요한데 이를 위해 유한요소법을 사용한 프로그램을 이용하여 해석이 가능하나 토로이드 형태의 권선은 대칭성의 문제로 3차원 해석을 해야만 하며, 이는 모델링에 많은 어려움과 높은 컴퓨터 사양, 그리고 매우 긴 계산 소요시간이 필요함을 의미한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 분석적이고 통계적으로 고온 초전도 코일에서 작용하는 최대 수직자장과 저장된 에너지를 결정하는데 이해하기 쉽고 효율적으로 계산하는 방법을 제시했다. 이 방법은 현저한 시간단축과 효율적인 설계를 할 수 있는 새로운 계산 방법으로 기존의 유한요소법에 의해 소요되는 계산 시간에 비해 1/1000정도로 계산시간 단축을 할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.1-11
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• 2006

이 논문에서는 에너지 소산장치가 장착된 사장교의 지진 취약도 해석 방법을 제시하고 에너지 소산장치의 장착 및 주탑-보강형 연결 조건에 따른 지진 취약도 변화를 살펴본다. 입력지반운동, 에너지 소산장치 특성값 및 사장교 강성 모형에 확률 변수를 도입하여 불확실성을 고려하고 에너지 소산장치의 비선형 이력거동을고려하여 시간이력 해석을 수행한다. 해석결과의 회귀분석을 통한 최대 응답과 입력지반운동 세기(intensity) 사이의 관계식으로부터 취약도 해석을 위한 소요 역량(demand)을 수립한다. 역량(capacity)에 해당하는 한계상태는 주탑 하부의 전단력, 보강형의 교축방향 변위, 케이블 장력의 변동량 그리고 강주탑의 좌굴이 고려된다. 해석 예제로서 강주탑 사장교인 제 2 진도대교 모형에 대하여 취약도 해석을 수행하였다. 취약도 해석결과 에너지 소산장치의 사용을 통하여 구속 또는 비구속 연결조건시 높은 손상확률을 보이던 한계상태에 대하여 그 손상확률을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.344-351
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• 2016

열차 운영사의 관점에서, 열차 운행에 관한 주요 관심사는 정해진 운행시간의 준수뿐만 아니라, 그와 동시에 열차 운행을 위해 소비되는 에너지 량을 최소화하는 것이다. 일반적인 수동 운전시, 기관사는 운행 노선의 특성에 따라 미리 규정된 최대 속도 프로파일을 기준으로, 노치를 제어함에 따라 규정 속도를 넘지 않도록 열차의 가감속을 조절한다. 이때 규정 속도를 준수하면서 동시에, 전체 운행 중에 소요되는 에너지 량의 절감을 위해, 기관사가 적절한 노치를 선택할 수 있는 구간별 노치 지정 가이드가 있어야 하며, 이는 운행구간에서의 노치 단계 최적화라는 절차를 통해 가능하다. 본 논문에서는 일반적인 운행 환경뿐만 아니라, 열차가 운행 중에 일시적으로 잔여구간의 트랙 정보 또는 규정속도 정보가 변경되는 이벤트 발생시에도 변화된 정보들을 기반으로 실시간으로 잔역구간의 노치 단계를 최적화 할 수 있는 유전 알고리즘을 활용한 실시간 노치 최적화 방안을 제안하였다. 또한 유전 알고리즘을 통해 얻어진 최적해를 적용할 때 에너지 절감 효과와 최적해 수렴특성에 관하여 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.5-21
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• 2015

에너지파일이란 새로운 형식의 지중열교환기로서, 건물의 기초 구조물인 말뚝 내부에 열교환 파이프를 삽입하고 파이프 내부로 유체를 순환시켜 지반과 말뚝 매질사이의 열교환을 유도한다. 에너지파일은 기존의 기초 구조물을 활용하여, 구조물의 지지 기능과 지중열교환기로서의 기능을 동시에 수행하는 에너지 구조체이다. 본 연구에서는 에너지파일의 실증연구를 위하여 총 6가지 형태의 열교환 파이프가 삽입된 실규모 현장타설 에너지파일을 시험 시공하였다. 열교환 파이프의 형태는 다양한 형태별 성능 및 시공성 비교를 위해 병렬 U형 3본(5쌍, 8쌍, 10쌍), 코일형 2본(피치간격 200mm와 500mm), S형 1본으로 선정하였다. 총 6가지 형태의 열교환 파이프를 시공하면서 시공 소요시간, 인력 소요, 필요 부대시설, 특이사항 등을 정리하여 각 형태별 시공성을 평가하였다. 또한 시공된 현장타설 에너지파일에 대한 열교환 성능 평가시험을 수행하였다. 열교환 성능 평가시험은 실제 상업 건물의 냉방 부하를 모사하기 위하여 8시간 가동 16시간 휴지의 간헐적 가동을 통하여 수행하였다. 열교환 성능 평가시험 결과를 통하여 각 현장타설 에너지파일의 열교환량을 산정하였으며, 이를 에너지파일 근입 깊이 및 열교환 파이프 길이로 정규화하여 각 형태별 열교환 효율을 평가하였다. 마지막으로 현장타설 에너지파일의 경제성을 분석하기 위하여 각 형태별 에너지파일의 시공비와 에너지파일 단위 길이 당 열교환 성능을 통해 1W/m 당 소요 비용을 산정하였다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제15권2호
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• pp.297-318
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• 2006

우리나라의 천연가스는 전량 해외로부터 수입하고 있으며, 도시가스와 발전용으로 나뉘어 사용되고 있다. 도시가스의 사용량은 빠른 속도로 늘어나고 있는 반면에, 발전용 가스가격을 통한 횡적보조 정책의 결과로 발전용 가스수요는 비중이 낮은 상태에 머무르고 있다. 이는 가스발전이 기저부하용으로 사용되고 있는 외국의 사례와 매우 상이한 결과라고 할 수 있다. 본 연구는 전원믹스를 둘러싼 제반 환경이 급속하게 변화하고 있음에 주목하여 천연가스 발전의 잠재적인 성장 추이를 조망해 보기 위한 것이다. 이를 위해 미래의 변화하는 환경을 시나리오로 작성하여 전원계획 기법에 의존하여 분석을 시도한다. 시나리오는 가설적이지만 현실적인 조건을 제시하는데 중점을 두었다. 원자력발전과 유연탄 그리고 천연가스 가격의 움직임에 대한 조건을 변화시키는 경우 늘어날 수 있는 발전용 천연가스의 잠재량을 시뮬레이션하였다. 에너지 믹스와 관련하여 현실적으로 개연성이 매우 높은 가설적 상황을 조건으로 하는 경우에 미래의 발전부문 천연가스의 잠재적 소요량은 매우 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 현재의 계획에 비하여 400~500만 톤 정도 늘어날 것으로 전망되었다. 몇 가지 개연성이 높은 조건을 완화시키게 되면 빠른 속도로 수요가 늘어날 수 있음을 보여주고 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권5호
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• pp.321-327
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• 2006

농업환경지표가 OECD 회원국간의 농업환경 비교와 이를 통한 농업환경 개선과 농업정책 수립에 대한 권고의 수단으로만 작용을 하지만 이것이 향후 통상 무역과 연계될 것은 추측 가능한 사실이다. OECD 농업환경지표를 우리나라에 그대로 적용했을 때 얻어진 지표 값이 우리나라의 농업환경을 사실대로 반영하지 못한다면 우리가 받을 피해는 미래에도 작용할 것이므로 이에 대한 새로운 제안을 통해 우리나라에 적합한 지표를 설정해야 한다. OECD에 의해 제안된 농업용수 사용 강도 지표는 논이나 밭에서 이용되거나 배수 유출되는 물의 특성을 모두 반영한 방법이 아니므로 몬순 기후지대에 속하는 한국에 적당하지 않다. 특히, 여름철 집중호우시기에 년 강우량의 2/3가 내리는 강우 특성은 이를 담수해 저장하는 능력을 가진 농경지의 수자원 보유능과 기타의 농업적 특성을 고려한 계산방법으로 농업용수를 산정해야 한다. 논의 경우 강우가 내리거나 관개가 되었을 때 담수나 침투를 통해 물을 지하로 배수해 지하수를 형성하거나 지표의 배수로나 하천을 통해 강이나 저수지로 상당량의 물을 흘려보내 다시 이용할 수 있도록 해준다. 즉, 농업용수로 계산되어 있는 물의 상당량은 다른 농경지나 생활용수 또는 공업용수나 하천 유지용수로 다시 이용된다. 따라서, 물 사용강도에 이용되는 농업용수는 농경지에서 소모되지 않고 지하수로 흘러 들어가거나 하천으로 유입되는 배출수를 고려하여 계산하는 것이 합리적이다. 이렇게 계산하면 22.9%(2001년)로 OECD 계산방법으로 얻어진 47%보다 24.1%가 낮아진다. 합리적인 농업용수 스트레스 지표를 산출하기 위해서는 각 나라마다 다른 나라와 강을 공유하고 있는지의 여부와 농업을 위한 주 취수원이 무엇인지를 살펴보아 그 나라에 적합한 스트레스 지표를 산출하도록 유도하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 실제 물에 대한 스트레스는 강우량, 수계별 수자원 부존량, 사용가능량, 농업용수 총공급수량, 환경 유지용수를 위한 기준 갈수량 확보 가능성, 농업용수 관리현황 및 저수율 분석, 수계별 농업용수 사용 가능량 및 기상 등이 복잡하게 작용할 것이므로 이 모든 인자들을 포함한 지표를 만들기는 쉬운 일이 아니다. 따라서, 우리나라는 OECD의 스트레스 지표와는 달리 환경 위해성 판단이 필요 없고, 계산이 복잡하지 않으며 우리의 환경에 적합하도록 주 취수원인 농업용 저수지의 저수율로 농업용수 스트레스 지표를 산정 했다. 농업용수 사용 기술적 효율지표는 작물의 재배 생리특성 및 이용특성과 지역마다 차이가 나는 기후의 특성을 반영하지 않은 계산의 결과이다. 그러므로 이러한 특성들을 반영하는 기술적 물 이용효율 지표를 만들기 위해서는 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율로 WUTE를 결정하는 것이 합리적이다. 지역별, 작물별 특성을 포함해야 하는 농업용수 사용 경제적 효율 지표는 소비된 물을 분모로 삼아 계산에 이용하는 대신에 농업용수 사용 기술적 효율에서 제안한 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율을 계산식의 분모에 적용하고, 벼의 경우는 생산물의 가격 대신에 지하수가 되는 양과 하천수가 되는 양에 대한 경제적 평가에 더해 논에 많은 양의 물이 관개됨으로서 발생하는 수변 생태계에 의한 환경유지 기능과 온도와 습도가 높은 한국의 기후 특성에서 전체 에너지 밸런스를 유지하는데 기여하는 관개수의 가치에 대한 평가와 더불어 생산물의 가격을 포함하는 것이 합리적일 것이다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제13C권7호
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• pp.803-812
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• 2006

본 논문에서는 저속의 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)에서 블록 FEC(Forward Error Correction) 알고리즘의 심볼 크기의 변화에 따른 802.11 MAC 프로토콜의 전송 효율과 전송 에너지를 해석적으로 분석한다. 블록 FEC 알고리즘은 심볼(symbol) 단위로 오류를 복원하므로, 주어진 무선 센서 채널에서 같은 FEC 체크 비트(check bit) 량을 사용하더라도 블록 FEC 알고리즘의 오류 패킷 복원률은 블록 FEC 심볼 크기에 의존적이다. 즉, 같은 양의 FEC 체크 비트를 사용하는 경우에, 연속된 군집 오류 길이는 작으면서 군집 오류가 자주 발생하는 채널에서는 작은 FEC 심볼이, 이에 반해 군집 오류의 길이는 크고 군집 오류 개수가 작은 군집적 분포를 보이는 채널에서 큰 FEC 심볼이 효율적이다. 심볼 크기의 영향을 평가하기 위해서 본 논문에서는 센서 노드 TIP50CM을 사용하는 WSN에서 수집한 패킷 트레이스를 기반으로 WSN 채널을 Gilbert 모델로 모델링하고, 심볼 크기가 다른 RS(Reed-Solomon) 코드를 생성하고 해석하기 위한 에너지를 측정하였다. 이러한 모델링된 채널과 각 RS 코드 생성과 해석 에너지를 이용하여 FEC 심볼 크기에 따른 RS FEC 코드를 채택한 802.11 MAC 프로토콜의 전송 효율과 전송 에너지를 계산하였다. 실제 측정 데이터와 해석적으로 계산한 데이터를 결합한 계산에 의하면 비슷한 FEC 체크 비트 량을 사용하더라도 FEC 심볼 크기에 따라 전송 효율은 최대 4.2%, 그리고 소요 에너지는 최대 35%의 차이가 발생한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권6호
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• pp.468-477
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• 2014

본 연구에서는 태양광 고고도 무인항공기가 어떻게 태양광 에너지만을 이용해서 지상에서 이륙, 상승비행을 하여 임무고도인 18 km 지점까지 도달할 수 있는지에 관한 연구를 수행하였다. 주익면적 $35.98m^2$와 가로세로비 25의 글라이더 형태의 항공기가 기준 항공기 형상으로 사용되었다. 미국 나사의 공개 프로그램인 OpenVSP와 XFLR5을 사용하여 형상변수 및 양력계수와 항력계수를 계산하였으며, 태양광으로부터의 가용에너지와 상승비행에 필요한 에너지 균형을 통해 항공기의 상승비행을 예측하였다. 각 고도에서 비행속도를 최소화하여 최소시간 상승비행이 가능하도록 하였고 이륙시간에 따른 임무고도 도달까지의 총소요시간과 소모되는 에너지량을 예측하였다. 또한 편서풍과 비행속도에 의한 항공기의 이동거리를 계산하였다.