수은이 함유된 방전등과 같은 조명기구의 사용이 제한되는 특수구역의 산업용 조명설비로 200 W 이상의 높은 소비전력의 백열등기구들이 사용되고 있다. 인공광원으로 백열전구는 매우 낮은 발광효율로 전력소모가 많고, 높은 방사열로 인해 화재의 염려가 있어 램프보호유리구를 장착하므로 낮은 조명률로 광 손실이 높게 발생한다. 또한 산업지역 내에서는 일반적으로 각종 전동기 및 공기조화 설비의 가동으로 진동이 심하며 여기에 백열전구 사용 시 당초 예상되는 수명보다 더욱 단축되고 있다. 이러한 지역에 설치된 백열등을 조명등기구 효율(Luminaire Efficacy)이 높은 친환경 에너지 절감형 차세대 광원인 LED조명등으로 대체하여 산업설비 지역 내 공급되는 조명용 소비전력을 크게 줄여 에너지 절약효과를 높임과 동시에 양호한 조명율의 LED광원을 사용함으로써 조명환경 개선에 따른 작업능률을 높이기 위해 특수지역의 산업용 LED조명등을 개발하였다.
이 논문은 지연 시간 및 화질 제약이 있는 비디오 응용을 위한 에너지 최적화 기법을 제안한다. 이는 두 가지 핵심 기법 - 프레임 생략 기법 및 버퍼링 기법 - 으로 구성되어있다. 버퍼링은 운영 체제 수준에서 유휴 시간 이용률을 증가시키고, 프레임 생략은 응용 수준에서 유휴 시간 자체를 증가시키며, 양쪽 모두 동적 전압 조절 기법의 효과를 향상시킨다. 이 논문에서는 제안한 기법을 적용하기 위해 H.263 부호기 응용을 사용한다. 실험에서는 제안한 기법이 주어진 지연 시간 및 화질 제약을 만족하면서 괄목할 만한 에너지 절감을 얻을 수 있음을 보인다.
최근 많은 제조 기업들이 에너지 비용과 환경 인식의 증가로 인해 에너지 효율에 더 많은 관심을 기울이고 있다. 생산 시스템의 에너지 효율적인 생산스케줄링은 생산에 필요한 에너지 효율을 개선하고 비용을 절감하는 효과적인 방법이다. 본 논문에서는 타이어 생산 문제를 상정하고, 일정한 종류와 형상 모듈 종류 및 각 타이어별 주문량, 생산 모듈의 개수 및 각 종류별 생산시간을 고려하여 생산스케줄링을 구축하는 것을 목표로 하였다. 효과적인 생산스케줄링에 용이하도록 현 상태에서 이용가능한 형상 모듈 종류 및 개수를 고려하여, 다음 단계에서 생산하기로 선택이 가능한 타이어 종류를 부가적인 입력으로 이용하였고, 주문량 이상의 추가 생산이 가능하도록 하였다. 그리하여 평균 62퍼센트 가량의 생산모듈 가동률을 얻었다.
국가 총에너지 소비량 중 건축물에서 소비하는 에너지는 전체의 10% 이상을 차지고 있다. 이러한 이유로 우리나라는 2025년부터 제로에너지 건물 의무화 정책을 채택하였고, 결국 건축물 에너지 절감 기술에 대한 연구가 요구되고 있다. 건축물 중 빌딩의 에너지 소비 형태를 분석해보면 조명 및 냉난방 에너지가 전체 에너지 소비량의 60% 이상을 차지하고 있는데, 이는 태양광 취득률 및 창문의 개폐 운용과 직접적인 연관이 있다. 본 논문에서는 건축물에너지 관리시스템에 취득 정보를 전송하기 위한 창호용 저전력 IoT 센서 모듈을 개발하기 위해 연구를 진행하였다. 이 모듈은 외부 환경 및 창문 개폐 상태 정보를 실시간으로 빌딩 에너지 관리 시스템에 전송하여 능동적으로 에너지 절감 조치를 취할 수 있게 네트워크를 구성하였다. 모듈에 사용되는 전력은 하베스트 에너지 중 태양광 발전을 이용한 독립적인 전원으로 설계하였다. 전원은 Buck 컨버터를 적용하여 MPPT 제어를 통해 리튬이온 배터리에 4V로 충전하는 방식으로 효율은 약 85.87%이다. 통신은 WiFi 방식을 적용하여 실시간으로 전송할 수 있도록 구성하였다. 모듈의 소비전력 저감을 위해 하드웨어 및 소프트웨어 측면에서 분석하여 저전력 IoT 센서 모듈을 구현에 대한 연구를 진행하였다.
본 연구는 기후변화협약 대응을 위한 울산광역시 사례로 화학 산업의 온실가스 인벤토리 구축 및 공정진단을 통해 온실가스 배출 저감 결과를 나타내었다. 또한 기업체의 기후변화 대응에 대한 방향을 제시하였다. 울산지역은 산업단지 중심으로 석유화학, 자동차, 조선 등 에너지 다소비업체가 많으며, 이산화탄소 배출 저감을 체계적으로 실시 할 경우 국가적 차원에서 이산화탄소 배출량을 상당히 줄일 수 있을 것으로 판단되어 10개 기업체 대상으로 본 연구를 실시하였다. 온실가스 배출량은 최종에너지를 기준으로 산정한 경우 2004년 58,533천 톤 $CO_2$이며, 동일 년도 전국 온실가스 배출량인 592,600천톤 $CO_2$의 약 10%를 차지한다. 향후 2013년부터 한국이 2차 의무감축대상국이 될 경우 1990년도 온실 가스 배출 대비 5.2%의 감축률을 부여 받는다는 가정으로 경제적 손실액을 추정한 결과, 울산시의 경제적 손실은 1조에 가까운 것으로 나타났다. 따라서 울산지역은 최종 에너지소비가 2004년도에 전국 대비 12.5%로 매년 상승하고, 특히 2004년 1인당 최종에너지 소비의 경우 전국 평균은 3.38TOE이며, 울산시는 19.05TOE로 약 6배로 상당히 높게 나타났다. 또한 에너지 소비는 전국적인 규모로 비교하여 볼 때 점진적으로 증가하는 추세를 보이고 있다. 2003년의 경우 전국에너지 소비의 12.3%를 점유 하였던 것이 2010년에는 239.18백만 TOE로써 전국에너지 사용량의 14%를 점유 할 것이며, 점차 증가할 것으로 예상된다. 따라서 산업부문에서 에너지 사용비율이 80%이상으로 전국대비 에너지사용량이 상대적으로 높은 울산지역에서는 산업부문에서 온실가스발생량이 상당히 높은 것으로 예상 된다. 10개 기업체 중 5개 기업체의 온실가스 배출량 산정 및 인벤토리 구축 결과 온실가스 배출량의 공정에 따른 직접배출이 높은 것을 알 수 있었다. 또한 에너지 및 온실가스 저감을 위해 올 해 약 온실가스저감 227,554만원 경제적 효과가 나타났다. 또한 온실가스 이산화탄소 50,740 Ton/yr 절감효과를 발생하였다.
본 논문에서는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 효율적인 에너지 절감을 위한 동적 전원관리 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 사용자에게 할당된 가상 머신 운용을 위한 키보드와 마우스의 움직임을 감지하고, 가용메모리와 CPU 활용률을 모니터링하게 된다. 만약 시스템이 일정 시간동안 키보드와 마우스의 움직임을 감지하지 못하거나, CPU와 가용 메모리가 미리 정의된 임계값에 도달하게 되면 가상머신 관리자 프로그램은 클라이언트에게 종료 명령을 내리게 되어 상당한 전력절감이 가능하다. 개발된 시스템은 대학 내 실제 컴퓨터 실습실에 적용하여 그 성능을 평가하였다.
국내 건설산업은 에너지와 자원의 사용 및 오염물질 배출과 같은 환경 부담을 줄이고 쾌적한 환경을 조성하기 위한 목적으로 건축물의 환경성을 평가하는 녹색건축 인증제도를 시행하고 있다. 하지만 인증획득 절차의 시간이 오래 걸리고 과정이 복잡하며 인증 항목별로 자재의 경제성을 고려할 수 없는 점으로 인해 실무에서는 인증에 어려움을 겪는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 녹색건축인증의 문제점을 해결하기 위해 녹색건축 인증제도 인증 항목 중 실내공기 오염물질 저방출 제품의 적용을 그 대상으로 하고 생애주기비용 개념을 고려하여 자재 데이터베이스를 구축하였으며 경제성 평가의 최적화 기법으로는 유전 알고리즘을 활용하여 최적의 자재를 선정할 수 있는 경제성 평가모델을 개발하였다. 이를 실제 비주거용 건축물 사례에 적용하여 기존 비용과 비교한 결과 평균 74.5 %의 비용 절감률을 나타내어 본 모델을 녹색건축인증에서 경제적 효율성이 있는 도구로써 활용 가능할 것으로 판단된다.
대규모 무선 센서 네트워크에서 센서 노드들이 배치된 이후에는 에너지 충전이나 노드의 재배치가 매우 어렵고, 일부 센서 노드들의 에너지가 고갈될 경우 전체 네트워크의 분할로 이어진다. 이러한 제한된 조건하에서 효율적인 에너지 소비를 고려한 데이터 전달은 라우팅 프로토콜 설계의 핵심 요소이다. 본 논문에서는 다수의 소스 노드와 이동성 싱크 노드를 가진 무선 센서 네트워크 환경에서 에너지 효율성을 제공하는 계층적 데이터 전달프로토콜인 HDD (Hierarchical Data Dissemination)를 제안한다. 계층적 데이터 전달 프로토콜은 싱크 노드가 데이터 수집의 중심노드라는 점을 착안하여 싱크 노드 중심의 데이터 전달 경로를 구성하고, 이 경로가 이중계층(Two-Tier)통신을 통해 유지 되도록 한다. 실험을 통해 HDD 라우팅 프로토콜과 기존에 제안된 TIDD (Two-Tier Data Dissemination) 라우팅 프로토콜의 전체 소모된 에너지량, 데이터 전송 시간 및 데이터 전송 성공률을 비교 분석하였다. 그 결과 본 논문에서 제안하는 HDD 라우팅 프로토콜은 TIDD 보다 약 1.5배에서 3배정도의 에너지 절감 효과를 확인할 수 있었다.
PLC 홈 네트워크용으로 보급되고 있는 스위치, 콘센트, 가스제어기 등의 단말기들은 일반적으로 부하가 연결되지 않은 상태에도 원격제어 또는 기기 간의 제어, 상태 감시 등을 위하여 항상 Wake-up 상태를 유지하고 있어야 한다. 이로 인하여 대기 시 불필요한 전력을 소비하는 문제점을 갖고 있다. 본 논문에서는 대기 시 소비 전력 및 동작 시 소비 전력을 최소화한 절전형 PLC 2구 스위치를 개발하였다. 대기 시 소비전력 최소화를 위해 Sleep Mode 전환 및 전력선 통신부와 제어부의 분리 등 회로를 개선을 하였으며 동작 시 소비전력 최소화를 위해 유지 제어방식에서 순간 제어방식으로 전환하였으며, 이로부터 스위치 수명 연장 및 고장률을 최소할 수 있었다. 기존 스위치에 비해 대기 시 약 0.95[W] 절감, 동작 시 약 3.2[W] 절감으로 에너지 절감을 실현하였다.
환경친화적 개발 가능성에 있어서 쓰레기 매립지 골프장 건설은 골프장 이미지 개선, 부지 매입가격 절감, 메탄 에너지 재활용, 국토 이용률 상승, 녹지공간의 확보, 기술 경쟁력 확보 등의 매우 많은 이점을 가지고 있다. 이러한 이점을 개발하기 위해 본 연구에서는, 국내의 쓰레기 매립지 골프장 개발 가능요인과 쓰레기 매립지 현황을 조사하였다. 조사 결과 이용가능성이 있는 매립지는 5%내외이며, 골프장과 같이 녹지를 제공하는 시설의 설치가 미흡한 것으로 나타났다. 이와 함께 이미 개발된 미국의 쓰레기 매립지 골프장 시공 사례를 알아보고, 쓰레기 매립지 골프장 개발의 적극적인 도입을 위해 매립지 토지이용절차와 이용시 판단기준, 토지활용시 고려사항 등을 연구하였다. 이러한 기초자료를 바탕으로 미래의 쓰레기 매립지 활용에 있어 골프장 부지로 사용하고, 건설할 수 있는 타당성과 구체적인 대안을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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