• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.626-631
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• 2019

친환경자동차의 보급 확대를 위한 정책수립과 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이나 아직까지도 내연기관이 차지하는 비중은 약 95% 차지하고 있다. 화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 이 연구는 CNG 버스의 post Euro-VI 배기대응을 위한 기초연구로써, Pd 대체 전이금속 영향, 촉매 체적 영향 그리고 공간속도에 따른 기초 특성을 파악하는 것이다. 촉매는 제조되었고 모델가스반응장치로 실험하였다. 3Pd가 포함된 NGOC 촉매는 $300^{\circ}C$에서 22%, $350^{\circ}C$에서 48% 그리고 $500^{\circ}C$에서 약 75%의 $CH_4$ 저감 능력을 나타내며 촉매 활성이 가장 높았다. 전이금속 3wt%가 포함된 3Co NGOC는 산화능력이 우수한 물질로써, 2nm급의 작은 사이즈로 촉매 분산도가 향상되어 de-NO/CO 전환율이 높았다. NGOC+LNT+SCR 촉매시스템의 체적은 $De-CH_4/NOx$ 성능과 촉매비용을 고려할 때 Total score가 165를 나타낸 1.5+0.5+0.5 조합이 최적이었다. SV $14,000h^{-1}$일 경우 $CH_4$ 저감 성능은 약 20% 수준으로 가장 높았고, SV $56,000h^{-1}$의 경우가 약 5% 수준으로 가장 낮았다. 공간속도가 작으면 유속이 감소하여 촉매 체적에 잔류하는 시간이 길어지므로 유해가스가 저감되었기 때문이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.905-917
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• 2021

본 연구는 국내 항구도시 인천, 목포, 광양, 부산, 울산의 대기오염물질 배출특성, 대형선박 배기가스 배출량 및 사회적 비용을 산정하여 배출가스 저감방안의 필요성을 제시하였다. 부산은 선박 입항수가 많고 목포는 선박 입항수는 적지만 선박 배기가스에 의한 배출기여도는 두 항구도시 모두 높았다. 울산은 세계적 수준의 중화학공업, 광양은 제철소, 인천은 제조업과 선박 입항수가 목포보다 많았지만 배출기여도는 낮았다. 선박 배기가스 배출량 산정 결과, CO₂의 배출량이 가장 많고 다음으로는 NOx, SOx으로 배출량이 많았다. 선종별로는 부산, 울산, 인천은 유조선, 광양은 일반화물선, 목포는 여객선에서 각각 많았다. 사회적 비용 결과, 부산은 배출량이 많은 영향으로 사회적 비용이 높았으며, 항목별로는 PM이 높았다. 저황유 사용으로 PM, SOx 배출량을 직접적으로 줄이고, NOx의 배출량을 간접적으로 줄 일수 있다. 하지만 선박 배기가스 중 가장 많은 배출량을 보인 CO₂를 저감하기 위해서는 저황유의 보급만으로는 부족하다. CO₂ 배출량 감축을 위해서는 육상전원공급장치(Alternative Maritime Power)를 사용하는 등 화석연료를 사용하지 않는 저감방안 수립의 필요성을 제기하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.285-290
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• 2015

저급 에너지인 폐기물로부터 고부가 합성가스를 생산하고 온실가스 저감 연구를 동시에 수행하기 위하여 $1000-1400^{\circ}C$의 고온에서 순산소 가스화 연구를 수행하였다. 폐기물 시료로는 RPF (Refused Plastic Fuel)를 이용하였으며 실험 장치로는 열중량 분석기와 0.5 ton/day의 pilot plant 가스화 시스템을 이용하였다. 열중량 분석기에서는 이산화탄소에 의한 RPF 촤(char)의 가스화 실험을 수행하여 온도에 따른 중량 변화를 고찰하고 Boudouard reaction에 의해 일산화탄소가 생성되는 것을 확인하였다. 또한, 0.5 ton/day pilot plant system에서 RPF의 순산소 가스화를 통하여 고농도의 수소를 함유한 합성가스를 생산하였다. 생산된 합성가스는 수송용 연료 생산과 화학제품 생산에 가능한 수소와 일산화 탄소의 비율을 나타내었다.

• 플랜트 저널
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• 제10권3호
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• pp.34-38
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• 2014

국내외의 석탄발전기는 주로 기동용 연료로 유류를 사용하고 있으나, 최근 저렴한 석탄을 플라즈마 장치를 이용하여 연소시키는 플라즈마 버너가 도입되어 기동비용을 절감하고 있다. 하지만 플라즈마 버너 초기 운전 시 미연탄소분 증가가 여전히 현안사항으로 남아있으며 기동 시 플라즈마 버너 연소 시의 미연탄소분 저감을 위한 연구와 운전기준 정립이 되어있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 버너의 아크전류에 따른 미연탄소분 영향을 분석함으로써 운전기준을 제시하고자 한다. 또한 석탄발전기 시운전 시 플라즈마 버너의 경제성을 실증함으로써 국내 플랜트 산업에 기여하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.8-14
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• 2013

천연가스에 수소를 첨가하는 수소-천연가스 혼합연료 (HCNG) 엔진 기술은 수소의 빠른 화염속도와 넓은 가연범위를 이용하여 출력 및 배기성능을 최적화하는 기술로서 희박연소 한계를 증가시킴으로써 열효율의 개선은 물론 유해배출물의 저감을 얻을 수 있다. 그러나 과급장치를 사용하는 희박연소 엔진의 경우 전부하 운전조건에서 희박연소 한계의 증가는 충분한 공기량을 공급할 수 있도록 과급용량의 증가가 선결되어야 구현될 수 있다. 본 연구에서는 HCNG 엔진 개발의 일환으로 과급시스템의 변경에 의한 엔진의 출력특성을 파악하고, 과급용량 증대의 적용가능성을 검토하고자 하였다. 터보차저가 과급압력의 증대 보다는 유량이 증가된 영역에서 효율이 높게 설계된 경우 농후한 혼합기 조건에서는 과급압력이 감소되더라도 제원상의 출력을 만족하며 효율적인 운전이 가능하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권4호
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• pp.177-183
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• 2010

연소식 $CO_2$ 발생기 사용시 사용하는 연료에 따라서 발생되는 $CO_2$ 농도 및 유해가스 농도를 비교 분석하는 것을 목표로 하였다. 사용 연료로는 등유, LPG, LNG를 이용하였다. 연소식 $CO_2$ 발생기는 등유사용 국내제품을 설치한 온실(A), 외국제품을 설치한 온실(B), LPG 사용 국내제품과 외국제품을 설치한 온실 2개소(C와 D) 및 LNG 사용 온실(E)을 선정하였다. 측정은 서울대학교 농생명과학공동기기원(NICEM)의 실내공기질 분석 시스템의 일부 측정시스템을 온실로 이동하여 측정하였다. 연소식 $CO_2$ 발생기 작동 유무에 따른 $CO_2$ 가스 증감은 $NO_x$류의 증감에 정의 상관을 보였으며, 사용 연식에 따른 버너의 내구성 저하에 따른 유해가스 발생량이 증가하였다. CO 농도가 매우 높게 나올 경우에는 발생기 내부에 컨버터를 장착하여 농도를 저감시켜 직물의 생리장해를 예방시킬 필요가 있었다. 전체적으로 $CO_2$ 발생에 따른 유해가스 농도는 최근 설치된 장치에서는 큰 문제가 없었으며 가장 낮은 유해가스 발생량은 국산 LPG 제품을 사용한 D 온실이었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.196-205
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• 2016

자동차로부터 배출되는 배기가스는 오존 및 미세먼지 등의 농도를 증가시켜 인체의 건강을 위협할 뿐만 아니라 지구 온난화 물질인 이산화탄소를 다량 배출하고 있어 지구 온난화에도 지대한 영향을 미치고 있다. 그래서 정부는 자동차에서 배출되는 배기가스를 효율적으로 규제하기 위한 제도로 운행차 배출가스 정밀검사 제도를 시행하고 있다. 자동차 배출가스를 줄이려는 연구는 다방면으로 이루어지고 있으며, 자동차의 배출가스 중 HC, NOx, $CO_2$ 등의 발생을 줄이기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 노후된 자동차에 대한 배출가스 저감에 대한 연구는 부족한 실정이다. 노후된 디젤자동차들이 운행차 배출가스 정밀검사를 만족하기 위해서는 흡기 다기관(manifold)과 인젝터의 카본퇴적물(Carbon sediment)을 세척하여 출력향상 및 배출가스 저감에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 차령 5년 이상, 주행거리 80,000 km 이상의 디젤자동차에 흡기 다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시에 수행하여 매연 발생에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 실험결과, 흡기다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시 수행한 결과는 각각 수행한 결과보다 매연을 75.2% 감소시켰다. 또한, 흡기다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시 수행한 결과는 검사 후 8.5초부터 배출허용 기준 30%이하를 만족하였다.

• 지질공학
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• 제28권2호
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• pp.207-215
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• 2018

지구온난화 문제가 인류 생존을 위협하는 중대한 이슈로 떠오르면서 세계 각국은 온실가스 감축에 적극 나서고 있다. 대표적 온실가스인 이산화탄소($CO_2$)는 석탄, 석유와 같은 화석연료를 연소하는 과정에서 대량으로 방출되고 있다. $CO_2$를 포집하고 저장하는 CCS ($CO_2$ Capture & Storage) 기술은 온실가스 저감의 대표적 기술로 세계 각국에서 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구는 대규모 $CO_2$ 배출원에서 포집된 $CO_2$를 대상으로, 국내 최초로 해상에서 지중저장을 하기 위한 고압 주입설비의 설계 및 구축에 관한 연구다. 이를 위해 2017년초 $CO_2$ 지중 주입설비가 구축되었으며 포항시 영일만 해상 플랫폼에서 $CO_2$ 시험주입을 국내 최초로 성공하였다. 그 결과 해상주입을 위한 주입설비의 운전 요구조건과 $CO_2$ 주입 특성이 파악되었고 주입장치 운영에 관한 노하우도 얻게 되었다. 시험주입에서 얻어진 결과는 향후 장치개선과 scale-up에 활용될 예정이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.391-398
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• 2020

프로펠러에 의해 생성된 회전 유동에 의한 손실된 에너지를 일부라도 회복시킨다면 추진효율을 증가시킬 수 있고 선박의 운항에 필요한 연료 소모를 줄일 수 있다. 이러한 목적을 위해 설치되는 장비를 에너지저감 장치라고 하며, 이 중 추진효율을 가장 증대시키는 장치 중 하나가 상반회전 프로펠러 시스템이다. 대형 선박에 상반회전 프로펠러를 장착하기 위해서 우선 해결해야 할 과제는 저널 베어링에 발생하는 평균 압력이 선급 요구 조건을 만족하는 것인데, 국내에서는 현재 이 단계를 극복하지 못해 실용화가 이루어지지 않고 있다. 그 다음 단계는 국부 압력도 낮추어 신뢰성을 높이는 것이다. 본 연구에서는 첫 단계인 평균 압력 문제를 해결하기 위해 상반회전 프로펠러 장착 대상 선박으로 축계의 중량을 줄일 수 있는 선미 형상이 짧은 정유운반선을 선정하였고, 이에 적합한 축계 설계안을 제시하였다. 제시안에 대해 축계 해석을 수행한 결과, 선박에 주로 사용되는 저널 베어링 라이닝 재질(화이트메탈)에 대한 선급 요구 설계기준인 평균 면압 0.8 MPa(8 bar)을 만족함을 확인하였으며, 다음 단계인 국부 압력 감소의 필요성도 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.332-340
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• 2017

본 연구에서는 다목적 최적화 기법을 이용하여 다양한 신재생에너지 자원 기반 통합 에너지 공급 시스템을 설계 및 평가 한다. 본 연구에서는 에너지 공급 시스템의 주요 구성요소로써 태양광 모듈, 풍력터빈 및 화석연료 기반 발전장치 등 에너지 생산 기술을 비롯하여 배터리와 인버터 등의 전력 에너지 저장 및 변환 장치 등도 포함한다. 특히, 6개의 한국 대표 지역을 선별하여 각 지역의 에너지 요구량 및 실제 신재생 에너지 자원 데이터를 기반으로 최적의 독립 통합 에너지 공급 시스템을 설계하였으며, 총 소요비용, 단위에너지비용 및 생애주기 이산화탄소 배출 분석 등, 다양한 지표를 이용하여 시스템의 경제성 및 환경성을 분석한다. 특히 다목적최적화 기법을 이용하여 최소 비용과 최소 이산화탄소 배출 등 두 목적함수를 동시에 만족하는 파레토 솔루션을 규명함으로써 신재생 자원 기반 독립 에너지 공급 시스템 설계의 가능성 및 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 신재생에너지 자원이 좋은 지역일수록 시스템 구축 비용 증가에 따른 이산화탄소 절감 효과가 높은 것으로 나타났다. 또한, 신재생에너지 자원 기반 에너지 공급 시스템의 전력 단가는 현재 기존 단가보다 평균 0.35~0.46 $/kWh높게 나타났으며, 이산화탄소 배출량의 경우 기존 배출량보다 470~490 g$CO_2$/kWh정도의 저감효과를 보임을 분석하였다.