• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.399-404
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• 2015

최근 국제 원유가의 폭등으로 선박의 연료비 부담이 상대적으로 가중되고 있으며, 또한 연료의 연소과정에서 발생하는 온실가스에 대한 국제적 규제 움직임도 가속되고 있다. 이에 따라 에너지 효율 개선을 위해서 선체의 설계변경, 마찰저항을 줄이기 위한 도료개발, 엔진의 열효율을 개선하기 위한 첨가제 개발, 연료를 절감하기 위하여 저속운전 등 다양한 방법들이 적용되고 있다. 따라서 최근 고유가 시대에 선박의 고속화와 대형화 및 에너지 절감형 선형의 개발이 필수요건이 되고 있다. 또한 선체 표면의 국부 영역에서 저항 값들의 정성 및 정량적인 변화와 보다 세밀한 분석은 불가피하다고 판단되어진다. 따라서 본 연구는 에너지 효율 개선을 위한 기초연구로서 현재 운항중인 선박의 선체에서 자생하는 해양생물로 인한 마찰저항을 확인하기 위하여 도크 전 후의 엔진성능을 분석하고 그 결과를 도크와 도크사이 2.5년의 데이터와 비교함으로서 주기관의 성능, 마찰저항과 부하변화 및 연료소비량과 선속에 미치는 연구 결과 등을 보고한다.

• 한국자원식물학회지
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• 제13권3호
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• pp.249-254
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• 2000

태양열 집열판을 이용한 가온재배 실태를 조사 분석하고 그에 따른 문제점을 도출하여 해결방안을 모색, 향후 자연에너지 이용 기기제작 및 사용의 기초자료를 제공하고자 태양열 집열판을 이용한 20농가를 조사한 결과, 설치 비용은 18백만원/20a정도 소요되었으며, 주 재배작목은 토마토(30%)와 화훼(40%)였고, 포도, 고추, 오이, 상추 및 딸기 등도 일부 재배하고 있었다. 태양열이용 정보는 대부분 지도기관에서 얻고 있었으며, 연료절감 효과가 20%미만이라고 응답한 농가가 75%로 지도기관에서 조사한 대부분 20%이상과는 차이가 있었다. 연료절감 효과에 비하여 시설비의 과중과 시공업체의 기술부족이 문제점으로 나타나 이의 보완이 필요하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.137-137
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• 2013

지속 가능한 발전을 위해, 한정된 자원인 석유의 고갈을 막기 위해 석유를 수송에너지로 주로 사용하는 자동차에서 바이오 디젤이나 연료전지, 전기자동차 등 다양한 대안이 제시되고 있다. 그러나 식량 가격 상승, 낮은 안정성, 인프라 확충 등의 문제의 해결이 필요할 뿐만 아니라, 석유의 소비를 감소시키는 대신, 지구에서 소비할 수 있는 다른 형태의 에너지를 소모한다는 측면에서 근본적인 에너지 문제의 해결책의 모색이 필요하다. 19세기 후반, 백열전구의 필라멘트 용도로 사용되기 시작한 탄소 섬유는, 철에 비해 5배 가볍고 강도는 10배가 높으며 내열성이 뛰어난 소재로서, 복합소재의 형태로 제조되어 비행기, 우주선, 풍력 발전 블레이드 등 다양한 산업 분야에서 소재의 장점을 발휘하는 재료로 적용 분야가 확대되고 있다. 특히 비행기 분야에서는 최근 비행기 몸체 구조에 기존 알루미늄 합금을 탄소섬유복합재가 대체하고 있으며, 최근에는 부피 기준 50% 가량까지 탄소섬유 복합재를 사용하여 비행기를 제작하고 있다. 이에 따라 기존에 비해 20% 가량 연료 소모가 감소하여, 비행기 한 대 당 연간 2,700톤의 이산화탄소 배출을 저감하고 있다. 이와 같이 탄소섬유 복합재를 다양한 분야에 적용함으로써, 에너지 문제에 대한 보다 근본적인 접근이 가능하다. 그러나 탄소섬유 복합소재는 금속 등 기존 재료에 비해 높은 가격으로 상용 자동차 등 에너지 소비량이 많은 분야에 널리 적용되는데 한계가 존재한다. 이와 같이 높은 탄소섬유의 가격은, 원가의 50% 가량을 차지하는 PAN 원사 가격과 나머지 반절에 해당하는 안정화/탄화 공정 비용에서 기인하는 것으로, 미국의 ORNL (Oak Ridge National Laboratory), 한국의 KIST 복합소재연구소 등에서는 원사, 안정화 공정, 탄화 공정 등 다양한 측면에서 탄소섬유 복합재의 가격을 절감할 수 있는 방안을 연구 중이다. 미국 ORNL에서는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 기존에 열을 이용해 수행하던 탄화 공정 비용을 크게 절감하고 있으며, KIST에서는 대기압 플라즈마를 이용하여 기존에 열을 이용해 2시간 가량이 소요되는 안정화 공정을, 대기압 플라즈마를 이용하여 30분여로 단축된 시간에 수행하는 공정을 개발 중이다. 본 발표에서는 탄소섬유 복합재의 개요와, 탄소섬유 가격 절감 방안으로서의 플라즈마에 대해 논의하며 대기압 플라즈마의 다양한 응용에 대해 소개할 예정이다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.661-668
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• 2023

농업용 시설하우스의 난방을 위해서는 많은 양의 연료가 필요하고, 최근 연료 가격의 상승으로 인하여 많은 농가가 난방 비용에 대한 부담을 겪고 있다. 본 논문은 산업용 굴뚝 폐열을 활용하여 인근에 있는 농업용 시설하우스 난방을 지원하는 공급시스템을 제안하고, 난방비 절감 모델 적용과 효과에 대해 분석한다. 굴뚝 폐열 시스템을 기반으로 시스템을 설계하였고, 제안한 모델을 기반으로 시설하우스 난방비 절감 모델 적용 및 효과 분석을 수행하였다. 고열의 굴뚝 폐열을 이용하면 인근 농가의 시설하우스 난방 공급에 활용이 가능하다는 것을 확인하였다. 산업단지 인근 대규모 시설하우스에 난방을 공급한다면 국내 농가의 생산성 향상 및 경쟁력 제고에 이바지할 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권1호
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• pp.41-47
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• 2012

최근 국제 원유가의 폭등으로 선박의 연료비 부담이 상대적으로 가중되고 있으며, 또한 연료의 연소과정에서 발생하는 온실가스에 대한 국제적 규제 움직임도 가속되고 있다. 이와 같은 상황에서, 온실가스의 배출을 최소화하면서 연료소모량을 줄이기 위해 많은 선사들이 감속운항을 취하고 있으며, 선박용 엔진 개발 분야에서는 엔진의 연료 효율성 개선 문제와 대체에너지 사용 분야에 주력하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 실제 해상에서의 선속대비 연료소모량을 계측하고, 건조과정에서 실시된 육상 엔진실험 자료와 2007~2009년까지의 AB-LOG를 분석하여, 특정 외력조건에서의 대상선박에 대한 연료소모량을 고려한 최적의 속력을 14~15노트, 주기관의 RPM을 140~150 RPM으로 제안하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권6호
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• pp.465-472
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• 2015

선박온실가스 규제를 위한 SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan) 기술 중 선박에너지절감을 위한 조치는 하드웨어적인 장비를 선박에 탑재하여 구현하거나, 인적교육 및 운항패턴 개선 등과 같은 소프트웨어적인 방식으로 구현 가능하다. 선체저항개선을 위한 기술 중 하드웨어적인 장비 개조를 통해 구현되는 기술은 현존선에 적용하는데 장비의 규모 등에 의한 제약이 발생한다. 반면 소프트웨어적인 에너지절감기술의 구현은 저렴한 도입비용과 하드웨어적인 방식에 비해 높은 에너지 절감효과를 보이며, 선종에 크게 구애받지 않고 적용이 용이하다는 장점을 가지고 있어 IT 기술을 이용한 선박에너지절감기술이 요구되어지고 있다. 본 논문에서는 IT 기반의 선박에너지절감 기술을 검증하기 위하여 대표적인 3개 선종에 대한 실선 모델링 기반의 선박조종시뮬레이터를 이용한 육상시험을 수행하였다. 시뮬레이터를 이용한 성능검증 방법은 6개의 다양한 환경조건에서 에너지절감기술 적용 전후의 운항결과로부터 에너지절감효과를 비교 분석하고, 해상상태에 따른 구간별 비교결과를 통해 IT기반 에너지절감시스템의 성능평가를 수행하였다. 벌크, 컨테이너, VLCC 선종을 이용한 육상시험 결과 컨테이너선의 연료절감률이 가장 크게 나타났고, 육상시험 대상선박 모두 선박에너지절감시스템 사용전과 비교하여 연료절감효과를 보였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권1호
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• pp.52-58
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• 2013

선박의 운항에 소요되는 운항비는 선박의 종류, 크기, 속력, 항행구역 등에 따라 다를 수 있지만, 연료비가 차지하는 비율은 50~60 %에 달하는 것으로 알려져 있다. 최근 국제 유가의 상승으로 인한 선박 운용비를 절감하기 위하여 중소형 선박에서도 저질연료유의 사용이 검토되고 있는 추세이다. 더 나아가 해운선사들은 연료소모량을 줄이기 위한 방법으로 감속운항을 취하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 실선을 이용하여 해상에서의 선속대비 주기관의 연료소모량을 계측하고, 부하에 따른 전진계수 대비 속력과 연료소모량의 관계를 통해 상용연속출력보다 낮은 주기관 부하의 70 % 영역이 최적의 운항조건이라고 제안하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제11권6호
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• pp.49-59
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• 2012

최근 사업용 자동차에 대한 다양한 대책방안이 요구되고 있으며, 디지털 운행기록장치가 새로운 대안으로 제시되고 있다. 국내에서는 2011년 1월 1일부터 단계별로 사업용 자동차의 디지털 운행기록장치(DTG, Digital Tachograph) 장착을 법적으로 의무화하였으며, 2011년 이후 교통안전공단에서는 디지털 운행기록장치를 활용한 운행기록분석시스템을 구축 중에 있다. 운행기록분석시스템에서 실시간으로 수집되는 운전자의 위험운전행동, 운행거리 등 실시간 운행기록을 바탕으로 한 기대효과를 분석한 사례는 국내외 모두 미미한 상태이다. 본 연구에서는 운행기록분석시스템을 통해 수집된 자료와 운수회사 자료를 바탕으로 운전자별 위험운전행동변화 추이, 교통사고변화 추이 및 교통사고 절감비용, 연료소모량 변화 추이 및 연료비 절감비용, $CO_2$를 중심으로 한 사회적 편익 증가효과를 추정하였다. 또한 위험운전행동건수를 통해 차량을 3개의 위험운전그룹으로 구성하여 연료비 절감비용과 사회적 편익 증가효과를 재추정하였다. 고위험운전군의 연비는 저위험운전군 대비 버스, 택시는 약 15%이상 낮고 트럭은 30%이상 낮다. 고위험운전군에서 저위험운전군간 $CO_2$ 배출량의 격차는 버스, 택시, 트럭이 각각 25%, 25%, 42%로 매우 큰 것으로 분석되어 저위험군으로 전이가 중요한 것으로 판단된다. 본 연구는 실시간 운행기록을 활용한 안전 및 경제적, 사회적 기대효과를 단기간이지만 거시적인 측면에서 효과분석을 수행하였으며, 향후 장기간 자료가 수집될 경우 효과분석 할 수 있는 틀을 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2012

본 논문에서는 전세계적으로 차세대 에너지절감 반도체로 각광을 받고 있는 GaN 소자의 연구개발 동향에 관하여 발표하고자 한다. GaN 반도체는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$)등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. 고출력용 GaN RF 전력증폭 소자의 전력밀도는 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 10배 이상 높아 제품의 소형화와 경량화를 통하여 30% 이상의 전력절감이 가능하며, 레이더, 위성등 송수신 트랜시버 모듈에 GaN 전력증폭기를 이용할 경우 기존 GaAs-기반 전력증폭기에 비하여 높은 전력밀도(>x8)와 높은 효율(>20%)로 인하여 모듈 크기를 50% 이상 줄임과 동시에 경량화를 이룰 수 있어 비행기, 위성등 탑재체의 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다. 고전력용 GaN 전력 스위칭 소자는 기존 Si-기반 IGBT에 비하여 스위칭 손실과 온-저항 손실이 낮아 30% 이상의 에너지 절감이 가능하다. 뿐만 아니라, 일본 도요타 자동차사의 보고에 의하면 HEV등 전기자동차의 DC-DC 부스터 컨버터나 DC-AC 인버터에 GaN 전력반도체를 적용할 경우 경량화, 변환효율 향상, 전용 냉각시스템을 제거할 수 있어 연료소모를 10% 이상 줄일 수 있어 연간 400불 이상의 에너지 절감 효과를 가진다. 이러한 에너지절감 효과는 미국, 유럽, 일본등 선진국을 중심으로 차세대 GaN 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 치열한 경쟁 구도의 구동력이 될 것이며, 본 논문을 통하여 GaN 반도체의 연구개발 방향과 상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.287-287
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• 2009

연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.