• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.967-972
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• 2015

화석연료 사용이 증가함에 따라 온실가스로 인한 세계적인 지구온난화 문제가 심각한 편이다. 이에 따라 에너지 절감과 환경오염에 대한 관심이 높아지고, 이에 대한 연구가 활발히 전개되고 있다. 최근, 미 해군에서는 해군 에너지 소비량의 40%를 차지하고 있는 이지스 구축함의 COGAG 추진체계의 연료 효율을 개선하기 위해 HED(Hybrid Electric Drive) System에 대한 연구를 시작했다. 한국에서도 DDG-51급인 이지스 함을 보유하고 있으므로 HED system에 대한 연구를 통해 연료 효율을 개선시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 미 해군의 HED system을 분석하고 LabVIEW를 통해 HED를 발전기 모드로 사용하였을 경우 에너지 절감량에 대해 시뮬레이션을 진행하였다. 시뮬레이션 결과 평균적으로 700kg/h의 연료가 절감됨을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권5호
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• pp.649-657
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• 2023

ICAO는 2016년 39차 총회에서 국제항공 탄소 상쇄 감축제도(CORSIA; carbon offsetting and reduction scheme for international aviation)를 채택하였고, 2023년 1월 1일 기준 우리나라를 포함한 115개국이 CORSIA에 참여하겠다는 의사를 표명했다. 항공 산업에서 발생하는 탄소는 항공기 엔진에서 배출되는 온실가스가 주요인이므로 탄소 배출 감소를 위해서는 연료소모량을 절감해야 한다. 방안별 효과를 예측하고 시행에 대한 의사결정을 위해서는 시뮬레이션 수행 등 사전 연구가 필수적이다. 정확한 결과를 도출하려면 양질의 데이터가 필요한데 그 중 실제 연료소모량 자료는 항공사의 내부 자료로 공개가 되지 않아 확보가 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 실제 연료소모량 자료를 기반으로 연료소모량을 추정하는 모형을 구축한 후, 모형의 고도화를 수행하여 정확도를 향상시키고자 한다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.558-563
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• 2002

시설원예에서 난방장치를 사용하는 겨울철 재배 농산물의 생산비 중 난방 연료비가 30%~37% 정도를 차지하여 비중이 가장 높다. 따라서 시설원예 농가에서는 난방비를 절감하는 것이 농가소득과 직결되므로, 난방장치의 선정이 대단히 중요하다. 본 연구에서는 겨울철 재배 농산물의 생산비 중 30%-37% 정도를 차지하는 연료비를 절감하기 위해 기존의 온풍난방기와 다른 새로운 방식의 열교환기와 원심식 송풍블로워를 사용하는 블로워 송풍방식의 온풍난방기를 개발하고 개발된 온풍난방기의 가동으로 인한 난방 연료비 절감효과와 온실내의 균일한 온도분포를 획득하기 위해 8연동 비닐온실에서의 시험을 실시하였으며 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 가. 저 정압용의 전동기 축직결식 송풍팬을 대신하여 고 정압용의 블로워 송풍팬을 장착하고 열교환 면적을 크게 한 지그재그식 환류의 열교환실을 채용한 온풍난방기를 개발하였다. 나. 공시한 온실에서 기존 온풍난방기의 2일 가동시 DH당 연료 사용량이 평균 1.082$\ell$/$^{\circ}C$.hr 이며, 블로워 송풍방식 온풍난방기의 3일 가동시 DH당 연료 사용량은 평균 0.854$\ell$/$^{\circ}C$.hr로써 21%의 난방 연료비 절감효과가 나타났다. 다. 블로워 송풍방식 온풍난방기는 동일시간대 3$^{\circ}C$의 경시적 온도변화가 발생하였고, 기존의 은풍난방기의 동일시간대 온도변화는 최대 6.1$^{\circ}C$로 나타나 개발된 블로워 송풍방식 온풍난방기가 동일시간대 온실내의 온도변화를 크게 줄일 수 있었고 온도분포를 비교적 균일하게 하는 효과가 있음을 확인하였다.도 33$^{\circ}C$를 기준으로 한 열 회수 시간은 유입공기 온도가 52$^{\circ}C$ 및 64$^{\circ}C$ 일 각각 120분 및 140분으로 나타났다. (3) 제 3종 자갈: 축열조로 공급되는 공기의 온도가 52$^{\circ}C$와 64$^{\circ}C$ 일 때, 축열조 출구의 공기온도가 33$^{\circ}C$에 도달될 때까지 가열되는데 소요된 시간은 가열공기의 온도가 52$^{\circ}C$와 64$^{\circ}C$ 일 때 각각 180분과 150분이었고, 방열에 소요된 시간은 각각 240분 및 270분으로 나타났다. 방열과정 동안 축열조 출구의 최고 공기온도는 가열 공급공기의 온도가 52$^{\circ}C$ 와 $65^{\circ}C$일 때 각각 35.5$^{\circ}C$ 및 39.5$^{\circ}C$였다. 출구 공기온도 33$^{\circ}C$이상을 기준으로 한 에너지 회수시간은 유입공기 온도가 52$^{\circ}C$ 및 64$^{\circ}C$일 때 각각 140분 및 160분으로 나타났다. 이와 같이 자갈이 작을수록 축열조 출구의 공기온도가 기준온도 33$^{\circ}C$에 도달되는 시간이 길었으며, 이것은 축열조내의 공극이 작고 비중량이 커 자갈층을 가열시키는 축열시간이 길어지기 때문인 것으로 사료된다. 또한 작은 자갈일수록 방열시간도 다소 길어져 회수 가능 열에너지가 큰 것으로 나타났다

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(C)
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• pp.132-137
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• 2010

이 논문에서는 전력기기의 사용량증가에 따른 전력량 부족으로 전력공급확보에 필요한 인원, 자재, 비용 등의 부족과 발전연료비용의 상승, 전력발전에 따른 $CO_2$배출량증가 등의 문제점을 최소화하기 위한 전력관리시스템(Demand Response System)을 제안한다. 전력관리 시스템은 전력사용자와 전력사업자와의 협력을 통해 전력확보와 수요를 관리하기 위한 전력절감 이벤트, 전력사용량 모니터링, 분석 등의 기능을 통하여 전력수요 관리가 가능한 시스템이다. 더 나아가 전력소비 관리가 이루어짐으로써 전력생산량 감소에 따른 이산화탄소의 절감효과를 기대할 수 있을 것이다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제33권3호
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• pp.24-28
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• 2004

흡수식 2중 효용 냉온수기의 개발 현황을 소개하고자 하며, 흡수식 관련 연구개발이 보다 활성화되는 방향을 제시하고자 한다. 하절기 및 동절기의 중대형 빌딩의 냉난방 부하 대응에 흡수식 냉온수기가 차지하고 있는 비율이 높음으로 흡수식 냉온수기의 고효율화가 경제 및 산업적으로 건물 에너지 절감 및 국가 전체 가스 에너지 절약에 미치는 파급 효과는 매우 크다. 흡수식냉동기는 근본적으로 오존파괴의 문제가 없는 냉매를 사용하고 있고, 고급연료인 LNG를 주로 사용하고 있기 때문에, 지구온난화 유발물질인 $CO_2$ 배출량이 다른 연료에 비해 작다. 아울러 극소량의 공해물질(Nox, Sox)을 방출하며 공해문제를 별로 발생시키지 않기 때문에 흡수식냉동기의 연구개발을 거의 하지 않은 서방 선진국에서도 환경친화적인 흡수식 제품에 대한 관심이 최근에 급증하고 있다.(중략)

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제16권2호
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• pp.89-95
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• 2007

겨울철 난방연료가 많이 소모되는 대규모 연동형 온실의 보온성을 향상시키기 위해 터널용 보온자재로 많이 사용되는 다겹보온커튼을 이용하여 기존의 부직포, 알루미늄스크린 등과 보온성을 상대적으로 비교하였다. 또한 다겹보온자재는 보온성이 높으나 두께가 두꺼워 전동모터를 이용한 자동개폐장치를 구성하기 어려운 단점이 있으므로 연동형 온실에 적용할 수 있는 고장이 적고 작동이 원활한 커튼 개폐장치를 개발하여 작물재배 및 난방연료 절감효과를 검토하였다. 다겹보온자재와 부직포, 알루미늄스크린 등의 보온커튼용 자재의 열 관류량을 측정하여 상대적인 보온효과를 비교한 결과 부직포에 비해 알루미늄스크린의 열관류량이 적었고, 알루미늄 및 화학솜의 3겹보온자재와 다겹보온자재는 알루미늄스크린에 비해 열관류량이 각각 23.3%, 43.0% 적게 나타나 다겹보온자재의 보온성이 우수한 것으로 판단되었다. 다겹보온자재는 여러 겹으로 누빈 조합형 보온자재이므로 두께가 두껍고 화학솜, 폴리폼 등 연신되기 쉬운 자재를 이용하므로 장기간 사용시 커튼 개폐장치의 예인선이나 보온자재가 처지게 될 우려가 있으므로 예인식과 권취식 개폐방법을 동시에 적용하여 보온커튼 개페장치를 구성하였다. 시험용 온실 에 다겹보온커튼과 부직포커튼을 설치하고 풋고추를 재배한 결과 다겹보온커튼 설치 온실에서 풋고추의 생육이 유리하였고 초기수량도 27% 정도 증수되었으며, 경유온풍기의 난방연료 소모량은 46%정도 절감되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.93.2-93.2
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• 2012

연료전지는 전기화학반응을 이용한 발전 장치로서 기존 장치에 비하여 발전 효율이 높아 화석연료를 사용하면서 현재 당면 과제인 $CO_2$ 배출량 절감이 가능하고, 환경 보전성이 우수하여 미래의 전원으로 많은 연구개발이 진행되고 있다. 특히 제3세대 연료전지라 불리는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell이하 SOFC)는 고가의 외부 개질 장치 없이도 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정 없이, 공기와 $H_2$, CO, $CH_4$와 같은 환원성 가스를 공급받아 $600{\sim}1000^{\circ}C$에서 전기화학적 반응을 통하여 직접 전기를 얻는 방식이며, 낮은 소음과 진동으로 인하여 온 사이트(On-site) 발전이 가능한 장점이 있는 연료전지이다. Decalcomanie는 전사용지에 Screen printing하여 건조 후 coating하는 방법으로 기존의 여러 coating 방법보다 다전지셀 제작이나 Buffer layer의 적용이 용이하고, 소재의 크기나 두께조절이 간편하며, 구성층의 표면조도나 굴곡에 대응이 용이한 방법이다. 새로운 Decalcomanie를 사용하여 평관형 다전지식 SOFC Cell 제작 및 각 Buffer layer에 적용, Screen printing법과 동일한 Cell 제조 후 MPD와 Impedance 분석을 통하여 Support 위에 전사지를 이용, 적층한 Cell의 전기화학적 특성에 관하여 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.66-68
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• 2015

최적항로 지원 시스템은 실해역 속도 성능 예측방법에서의 선택 근거확보와 정확도 평가를 위한 효과 검증이 반드시 필요하다. 하지만 이 같은 성능검증에 있어서 동일한 선박에 대한 다양한 대안 항로에서의 동시성능계측이 불가능하기 때문에 효과를 직접 비교하기는 상당히 어렵다. 따라서 본 논문에서는 최적항로 지원 시스템의 효과 검증을 위한 간접적인 절차를 제안하였고, 시스템의 내부 분석코드를 이용하여 효과를 비교 검증하였다. 그 절차는 1) 계산의 근거 인기상 정보의 정확성 검증, 2) 실제 항로에서의 성능예측계산의 신뢰성 확인, 3) 신뢰성이 확보된 계산방법을 이용한 최적항로선택, 4) 실제 항로와 최적항로의 연료 효율성 비교의 4단계로 이루어진다. 대상 선박은 폴라리스쉬핑의 솔라돌핀호(208k BC)이며 실선 운항 데이터는 최적항로 지원 시스템을 통하여 직접 계측하였다. 그 결과 호주-한국 항차에서 최적항로를 항해할 경우 약 6.0%의 연료 절감 효과를 기대할 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.395-400
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• 2017

본 논문에서는 산소 센서를 이용하여 CMAC 신경회로망 학습제어에 의한 차량의 연료분사 제어방법에 대해 논한다. 기본 차량 내연기관과 연료 분사 제어시스템의 동역학적인 비선형성으로 인하여 불연속적인 연로를 분사한다. 정밀 연료 분사량 제어에 어려움을 발생시키기 때문에 엔진성능은 저하된다. 본 연구에서는 CMAC 신경회로망을 이용한 연료 분사시스템을 제안한다. CMAC 신경회로망은 매우 넓은 범위의 함수로부터 비선형 관계를 학습 할 수 있고, 학습이 빠르며, 수렴 특성을 가지고 있다. 그리고 산소 센서의 출력특성을 파악하여 연료분사 속도를 계산해서 설정된 공연비 값을 유지시켜준다. 게다가 기존 가솔린 엔진의 구조변경이 없이 어떤 상황에서도 공연비를 정밀하게 제어할 수 있으며, 배기가스 배출량을 절감시킬 수 있다. 시뮬레이션을 통해 일반적인 차량의 제어 방법과 비교 분석하였고, 제안된 방법이 차량의 연비 향상과 친환경 성능 등에 더 효과적임을 확인하였다.