• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.101-109
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• 2013

최근 전세계는 급격한 기후조건과 환경변화에 의해 냉난방 에너지 사용이 증가되고 있으며 이는 화석 연료 사용량 증가와 함께 $CO_2$ 배출량 상승, 지구 온난화 등 환경과 에너지에 대한 수많은 문제를 유발하고 있어 세계 각국은 온실가스 배출 및 에너지 소비 감소를 위한 대응책을 마련하고 있다. 우리나라 또한 정부의 '저탄소 녹색 성장' 및 '친환경 주택 건설기준 및 성능' 등의 정책을 선포하는 등 건물 부분에 있어 환경과 에너지 관리에 대한 노력을 하고 있다. 우리나라의 총 에너지 소비량 중 건물 부문이 차지하는 비율은 약 25%에 달하며 다른 산업 분야에 비해 연간 에너지 소비 증가율이 높은 편이다. 건물에서 에너지 손실이 가장 큰 부위는 외피로서, 이 부분의 에너지 손실을 감소하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 이는 대부분 창호 및 단열재를 사용한 연구이며 건물 외피의 70% 이상을 차지하고 있는 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 건물의 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 콘크리트 자체에서 단열성능을 확보할 수 있어야 하며 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구는 콘크리트의 단열성능을 확보하면서 구조용으로 사용이 가능한 콘크리트를 개발하기 위한 실험을 진행하였다. Test 1의 실험결과로써, Micro Foam Admixture (MFA)를 사용한 콘크리트는 슬럼프 경시변화가 개선되었으며, MFA의 혼입율을 증가할 경우 압축강도는 감소되고 열전도율은 증가되는 결과를 나타내었다. Test 2의 실험결과에서는 물시멘트비 변화시 물시멘트비 증가에 따라 압축강도는 감소하였고 열전도율은 증가하였다. 그러나 잔골재율 변화에 대한 물성 및 열적 특성은 큰 차이를 나타내지 않았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.145.2-145.2
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• 2011

메탄 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물분자들의 격자구조에 메탄가스분자가 포획되어 수소결합으로 형성되는 외관상 얼음과 비슷한 결정성 화합물이다. $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 표준상태에서 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해되며, $-10^{\circ}C{\sim}-20^{\circ}C$의 온도에서는 하이드레이트 입자표면에서 생성되는 얼음막으로 인하여 상압에서도 안정하게 존재하는 자기보존 효과를 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특징을 천연가스 수송 및 저장의 방법으로 이용할 경우 $-162^{\circ}C$의 초저온을 만들고 유지시키기 위하여 고가의 설비를 필요로 하는 기존의 LNG 수송방법을 대체할 수 있다. 특히 연간 천연가스 소비량을 0.4 ~ 1.0 million ton으로 가정했을 때, 하이드레이트 수송방법은 LNG 수송에 비해 18 ~ 25% 정도의 비용을 절약할 수 있는 경제적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하이드레이트를 인공적으로 제조할 경우 물분자와 가스분자의 반응율이 낮기 때문에 하이드레이트가 생성되기까지 많은 시간이 소요되며, 하이드레이트에 포획되는 가스분자의 양도 적다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 물질인 천연 제올라이트와 제올라이트 13X를 이용하여 제올라이트 혼합유체를 제조하였으며, 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 하이드레이트 생성 시 천연 제올라이트와 제올라이트 13X 모두 0.01 wt%의 혼합비율에서 가장 좋은 효과를 나타내었으며, 하이드레이트에 포획된 가스의 양은 같은 과냉도 조건에서 천연제올라이트와 제올라이트 13X 혼합유체를 이용하여 하이드레이트를 생성 시켰을 때, 증류수보다 각각 4배, 5배 높음을 보였다. 또한 낮은 과냉도에서 하이드레이트 생성 시 제올라이트, 제올라이트13X 혼합유체에서 하이드레이트 생성시간이 증류수에서 하이드레이트를 생성시킬 때보다 빨라짐을 확인하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.111-118
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• 2009

본 연구는 군 복지시설인 육군 OO회관에 신 재생에너지 중 태양열 및 지열시스템을 적용했을 때, 각각의 효율성과 경제성을 분석하여 그 성능을 평가하였다. 연구 대상 건물은 철근콘크리트구조로서 건물 규모가 지하 1층 지상 3층이며 연면적이 약 2,917$m^2$인 건물이다. 건물의 용도는 목욕탕, 식당, 객실 및 사무실이며, 연간 냉 난방 에너지 소비량 판단 및 분석을 위해 e-Quest 시뮬레이션을 이용하였다. 신 재생에너지 적용에 대한 경제성 평가는 RETScreen 시스템을 이용하였다. 단, 신 재생에너지 시스템 사용은 연구대상 건물을 표준공사비로 판단했을 때 공사비의 5% 범위내로 한정하였다. 신 재생 에너지시스템 적용시 태양열시스템은 급탕용으로, 지열시스템은 냉방용으로 하였다. 연구결과 태양열시스템이 지열시스템보다 효과적이었다. 지열시스템은 투자비 상환시점이 약 16년 6개월 이후인 반면, 태양열시스템은 약 3년 11개월 이후에 가능한 것으로 판단되었다. 향후 화석에너지의 고갈과 지구온난화 등의 문제 해결을 위한 방안으로서 신 재생에너지의 이용 확대가 예상되며, 이에 군에서도 안정적인 에너지 수급을 위해 지속적인 발전이 되길 기원한다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제12권1호
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• pp.109-120
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• 2013

본 논문에서는 태양광 발전을 이용한 하이브리드 도로조명 제어 시스템 설계를 제안한다. 제안하는 하이브리드 도로조명 점등제어 시스템은 태양광 발전을 이용하여 하이브리드 컨트롤러를 통해 전원을 공급하고 도로조명을 점등제어가 가능하도록 설계한다. 전력 부족시 상시전력을 공급하도록 제어하고 인체 감지시 자동 조명 제어가 되도록 게이트웨이는 도로조명에 zigbee를 이용하여 제어명령을 전송한다. 미리 설정해 놓은 타임 스케줄에 의해 시스템의 상태를 결정하고 동작시키는 점등제어 알고리즘을 적용한다. 본 논문에서 제안하는 하이브리드 도로조명 점등제어 시스템의 효율성 분석결과, 등주 당 하루에 129.6W의 전력소비를 하였고 1개월간 3.8KW, 연간 47.3KW를 소비하였다. 결과적으로 기존의 점등제어 시스템보다 76.2%의 전력소비량 감소와 76.8%의 전력요금이 감소되어 에너지 효율을 높일 수 있었다.

• 한국산림과학회지
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• 제95권1호
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• pp.60-72
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• 2006

본 논문은 해방 이후 가정용 연료재의 대체와 산림녹화의 연관성을 평가하였다. 해방 이후 1960년대 초반까지 총 입목축적의 약 17%에 해당하는 연간 1천만 $m^3$ 내외의 목재를 가정용 연료재로 소비한 까닭에 우리나라는 심각한 산림황폐화에 직면하게 되었다. 1955년 가정용 연료재의 소비량이 그대로 유지될 경우 10년 내에 전국의 산림이 민둥산이 될 정도로 심각한 상황이었다. 이런 문제를 해결하기 위해 상공부는 국내의 유일한 부존자원인 무연탄을 이용하여 가정용 연료재를 대체하는 에너지정책을 추진하였다. 농림부는 대도시 내 임산연료의 반입을 금지하고 가정용 연료재를 연탄으로 대체하여 나갔다. 이런 정책은 점차 성공을 거두어 1970년에 이미 취사용 연료로 임산연료를 사용하는 도시 가구는 5.2%에 불과하였다. 또한 1970년대 이후 가정용 연료재의 실질적 소비자인 농촌인구가 도시로 급격히 이주함에 따라 연료재 소비량도 자연스럽게 감소하였다. 농촌지역의 취사용 연료재는 1985년 이후 가스로, 난방용 연료재는 1980년 이후 연탄으로 급격히 대체되었다. 결국 가정용 연료재의 대체라는 근본적인 변화가 토대가 되어 지난 1세기 이상 진행된 산림황폐화는 마침내 마침표를 찍게 되었다.

• 유기물자원화
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• 제19권1호
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• pp.86-92
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• 2011

화석에너지 의존도를 줄이면서 $CO_2$ 배출량을 낮추기 위하여 정부에서는 녹색마을을 선정하고 에너지 자급률을 40% 수준으로 높이려는 계획을 추진 중이다. 본 연구는 각 농업 분야 중에서 농기계의 사용과 재배 시설에 있어서의 에너지 사용량을 파악하고 이를 바이오디젤로 대체하였을 때의 $CO_2$ 저감수준을 분석하고자 하였다. 이를 위하여, 농업 각 분야별 에너지 소비수준의 분석, 그리고 실천 가능한 신재생 에너지원의 선정이 요구된다. 경종재배의 전체 연간온실가스 배출량은 $5,667,258\;t-CO_2$이고, 그 중 시설 부문은 $4,932,607\;t-CO_2$인 것으로 분석되었으며, 농업시설 부문 중 에너지원별로 보면 경유가 $3,105,707\;t-CO_2$, 중유가 $1,370,578\;t-CO_2$를 배출하는 것으로 분석되었다. 우리나라 시설작물의 단위 면적당 온실가스 평균배출량은 $29,418\;t-CO_2/ha$인 것으로 나타났다. 농기계별 2007년 총에너지소비량을 살펴보면 트랙터가 284,763 kL로 가장 높게 나타났으며, 동력 경운기 221,314 kL, 곡물건조기 145,524 kL, 콤바인 72,537 kL 등의 순이었다. 전라북도 G시를 대상으로 이용 중인 시설재배와 농업기계의 이산화탄소 배출량을 비교분석한 결과, 바이오디젤로 전환하면 약 7% 정도의 $CO_2$ 감소효과가 있는 것으로 분석되었다.

• 유기물자원화
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• 제6권2호
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• pp.7-30
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• 1998

본 연구에서는 국내 유기성 폐기물의 발생 현황과 자원화 가능성을 산출, 평가하고 현재의 퇴비화 처리 및 이용을 조사한 후 앞으로의 활성화 방안을 제시하였다. 먼저, 유기성 폐기물의 대표격인 음식물찌꺼기는 정부의 꾸준한 감소노력으로 점차 발생량이 감소하고 재활용율도 '97년 9.6%까지 점차 증가하는 추세에 있음을 알 수 있었다. 그러나 이러한 재활용율은 아직 미진한 수준으로 더욱 더 향상시키는 것이 필요하며 적극적인 분리수거, 재활용 체계 구축이 꾸준히 진행되어야 하는 것으로 판단되었다. 한편 '97년 전국 축산분뇨의 발생량은 126,339톤/일로서 '94년 발생량 112,750톤/일 보다 11.2%가 증가한 것으로 산출되었고, 전국 77개소의 하수종말처리장에서 발생되는 하수처리슬러지는 '96년도에 하수처리량의 0.03%에 달하는 하루 3,500톤 정도가 발생되는 것으로 나타났다. 사업장 일반 유기성 폐기물과 별도의 관리를 필요로 하는 사업장 지정 폐기물 중 유기물류 등 '96년도 전체 유기성 산업폐기물의 잠재에너지함량은 연간 288만TOE로 산출되었으며 이는 '96년 우리나라 1차에너지 총소비량 1억6천5백만TOE (통상산업부, 1997)의 1.75%에 달하는 것으로 평가되었다. 이중 폐수처리 오니는 재활용율이 31%대에 그치고 상대적으로 매립처리의 비율이 높은 상태로서 발생량이 큰 것을 감안할 때 향후 보다 더 재활용에 대한 고려가 필요한 것으로 분석되었다. 퇴비화 원료는 주로 축산폐기물, 인분, 식품가공 부산물, 어박류, 부엽토, 톱밥 등이었으며, 최근에 이르러 비로소 음식물쓰레기, 오니류의 퇴비화가 시도되고 있었다. 퇴비생산량은 '96년 4월 현재 288개 생산업체에서 약 42만톤 정도를 생산하고 있었으며, 농업용으로의 사용이 가장 많았고 그 외 산림용이나 조경용으로의 사용은 매우 제한되어 있었다. 결론적으로, 퇴비 이용의 활성화를 위해 퇴비제품 규격의 표준화, 퇴비분석 및 품질관리 방법의 확립, 분리수거 및 퇴비화를 통한 품질 개선 등이 필요한 것으로 사료되었다. 특히 도시 산업 유기성 폐기물 퇴비의 사용 증대를 위해 확실한 부숙퇴비의 생산과 함께 중금속 등 유해물질을 줄이는 것이 퇴비 생산량의 증가 못지 않게 중요하다 판단되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권1호
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• pp.9-18
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• 2012

우리나라의 연간 전력 소비량은 세계적으로 상위권에 속해 있으며, 전력을 생산하는 방법으로는 화력발전의 비중이 높아 $CO_2$의 배출량도 세계 10위이다. 이에 정부는 온실가스 감축을 위해 신재생에너지 기술 확보 및 실용화에 주안을 두고 있으며, 에너지 공급의 탈 화석화를 실현하기 위한 국가에너지기본계획을 수립하고 추진 중이다. 신재생 에너지의 하나인 해양심층수 열에너지의 자원화 기술은 저탄소 녹색성장을 위한 해양자원의 다각적 이용을 위한 핵심기술로서 자원 확보와 환경개선을 위해 국내 외에서 새롭게 주목을 받고 있다. 해양심층수 에너지의 해양온도차 발전과 냉난방 이용을 대상으로 다음과 같이 연구개발의 경제성 타당성을 분석하였다. 첫째, 1MW급 온도차발전 플랜트에서 해양심층수 및 발전소 온배수를 이용하여 전기를 생산할 경우 경제성은 미흡하나 연구개발을 통해 상용화 규모로 개발하면 전기의 생산 뿐 아니라 식수 및 탄소배출권 등을 고려할 때 경제성이 커질 수 있을 것으로 판단된다. 둘째, 1,000RT급을 대상으로 해양심층수의 냉난방 이용은 경제성은 양호한편이며 특히 탄소배출권을 고려한다면 충분한 경제성을 확보 가능하다. 이를 해양온도차 발전, 담수화, 농수산 이용 등과 연계하여 이용하면 경제적 파급효과가 커질 것으로 판단되어, 조기 실용화 및 보급 확산을 위한 연구개발이 필요하다.

• 좋은식품
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• 통권181호
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• pp.10-37
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• 2004

식용유지는 식용으로 이용할 수 있는 가시적인 상태의 액상(oil) 또는 고체상(fat)의 식용기름을 말하지만 식품산업 측면에서는 가시적인 상태의 유지(가시지방)뿐만 아니라 유지가공 식품이나 기타의 식품에 함유되어 섭취되는 비가시적인 상태의 유지(비가지 지방)도 포함될 수 있다. 식용유지는 생명을 유지하는데 없어서는 안될 영양소로서 탄수화물 단백질과 함께 3대 영양소 중의 하나이며 1g당 9kcal를 내는 고도로 농축된 에너지원이면서 필수지방산의 공급원이고 비타민 A, D, E 등의 지용성 비타민과 기타 특수한 영양성분의 운반체로서 높은 영양적 가치를 갖는다. 지방성분은 음식물로부터 섭취가 불가능할 경우에는 체내에서 탄수화물이나 단백질을 기질로 하는 대사과정에서 합성되어 지질 또는 필수지방산과 지용성 비타민은 식품으로 지방질과 함께 흡수되어야 하므로 식품의 한 성분으로 지방의 중요성을 인정받고 있다. 1960년대 이후 국민소득의 증가와 함께 식생활도 다양화되고 서구화 간편화되면서 지방 함량이 높은 식품과 유지를 이용한 식품의 소비가 증가하였고 전체적인 유지 소비량도 늘어나는 추세에 있다. 60년대 초에는 총열량 중 지방이 차지하는 비율이 $6\%$ 정도였으나 최근에는 급격히 증가되어 2000년말 현재 $25.5\%$로 증가하였다. 97년까지 계속 증가하던 공급 에너지량은 98년 IMF의 영향으로 2,799 kcal까지 감소했으나 99년 들어 IMF 이전 수준으로 회복되었다. 또한 연간 일인당 순 식용유지류 공급량은 1990년대 까지 급격히 증가하였으나 이후로는 소폭 증가하는 추세이다. 2000년말 현재 식용유지 총 공급량은 76만2 천톤으로써 99년 73만5 천톤에 비해 2.7만톤이 증가하였다. 1998년 IMF 시기를 제외하고는 공급물량은 계속해서 증가 추세이다. 특히 1998년도에 비하여 2000년도에 식물성 유지는 2배 가까이 증가하였으나, 동물성 유지는 절반 이하로 감소되는 추세이며 공급물량으로 보면 대두유, 팜유가 주요 유종으로 식물유지 전체에서 차지하는 비중이 $72.3\%$로 압도적이다. 라면용 튀김기름과 마가린 쇼트닝의 원료로서 대부분 사용되는 팜유를 제외하고 가정용 식용유의 대부분을 차지하는 대두유가 이처럼 식용유지 시장의 대부분을 차지하게 된 이유는 첫째, 90년대 초반 수입 자유화 이후 타 유종 대비 낮은 가격을 형성하여 유지업체가 수입을 늘린 것이고 둘째로는 국내에서 대두유와 대두박을 생산하는 대두가공업체의 안정적 대두유 공급이 주요 원인이라고 할 수 있다. 식용유지의 시장규모는 식품공전상 식용유지로 분류된 제품들의 2000년도 출하액으로 보면 약 6,616 억원 정도이다. 한편 유종이 단순했던 가정용 식용유지 시장이 최근 새로워지고 있다. 주로 조리용으로 사용했던 것에서 건강을 생각하는 품목으로 바뀌는 경향이다. 아직은 가정용에서 대두유가 가장 많지만 옥배유나 채종유 더 나아가 건강이미지의 식용유인 홍화유 올리브유 해바라기유등이 증가하고 있는 추세이다. 한편 기존 식용유가 비만의 원인인 것 때문에 기피되던 것에서 새롭게 다이어트용 식용유 제품이 출시되어 시장에 새 바람이 불고 있다. 일본 식용유지 시장규모는 물량으로 172 만톤, 금액으로는 2,786 억엔(약 2조7860 억원) 수준이다. 지난 10년간 증가율은 물량 측면에서 약 $5\%$정도 신장하고 금액으로는 큰 증감이 없었다. 식용유는 조리의 기초 소재로서 안정한 수요를 갖고 있지만 주요 유종인 샐러드유의 가격이 하락하여, 전체적으로 시장이 물량이 증가하면서도 매출액이 신장하지 못하여 시장규모는 축소되었다고 할 수 있다. 일본 식용유지 업계의 제품동향을 보면 거의 모든 업체가 가정용 시장에서 건강 기능성 식용유지를 출시하고 있다는 점이다. 물론 일본은 건강기능성 식품에 대한 제도적인 뒷 받침이 되어 있어 기능성 식품의 시장출시가 용이한 점이 가정용 시장에 큰 영향을 미쳤다고 볼 수 있다. 유지 산업의 고부가가치화를 위해서는 전통적인 산업의 제품과 기술만으로는 달성하기 어렵다. 국내와 일본 식용유지 업계의 경향을 참고해 볼 때 차별화된 식용유지 제품과 기술의 개발이 절실히 필요하다. 앞서 언급한 고부가가치 제품과 기술 관련 사향을 바탕으로 국내 유지분야가 중점적으로 연구할 분야를 선정해 보면 리파제의 고정화 연구, 생물공학 기술을 활용한 효소의 개발과 이를 이용한 유지 가공 기술 연구, 유지성분의 유화 안정화 기술 연구, 식용유지의 선택적 수소경화 기술 연구 트랜스 지방산 저감기술연구, 효소 반응조 설계기술 연구, 지질 분자구조 분석기술 연구 분야 등이 유망하다. 상기와 같은 연구 분야를 육성하기 위해서는 유지 전문 인력의 육성, 해외 네트웍의 구축, 산학연 공동연구 추진, 국가적 차원의 정책 및 지원 등이 절실하다.