• 지적과 국토정보
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• 제51권2호
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• pp.83-106
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• 2021

대기오염, 지구온난화 문제 등 환경 문제의 심각성이 대두되면서 청정 연료의 관심이 커지고 있다. 그 중 수소는 기존 화석연료와는 달리 연소 시 부산물로 수분만이 발생하는 대표적인 친환경 에너지원으로 현재 다양한 분야에서 주목을 받고 있다. 물류 분야에서도 수소를 활용한 물류 네트워크를 구축하기 위해 다양한 정책적 노력이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 수소 물류 네트워크의 구축에 있어 수소충전소의 입지 결정은 매우 중요한 문제이다. 최근 개발된 수소추진(수소연료전지) 화물차에 수소를 공급하는 충전소는 수소 기반 물류체계가 본격적으로 자리 잡는 데 있어 필수 불가결한 요소이다. 이러한 수소충전소의 최적 입지를 결정하는 선행연구는 대부분 수리적 모형에 기반한 최적화 기법만을 사용하여 수소충전소의 최적 입지를 결정하고자 하였다. 본 연구에서는 기존 연구의 동향과는 차별화하여 최적화 기법의 중요한 투입 변수 중 하나인 충전소 후보지에 대한 공간적 특성을 검토하는 방법으로 머신러닝 모형들을 활용하고 그 적용가능성을 확인하였다. 머신러닝은 다양한 분야에서 우수한 성과를 증명한 기법이지만 수소충전소의 최적 입지를 결정하는 연구 분야에서는 아직 적용된 바가 없다. 이를 위해 본 연구에서는 개별공시지가, 수소공급지와의 거리 등 전국 고속도로 휴게소와 고속도로의 무작위 지점들의 위치와 관련된 변수들을 독립변수로 선정하여 단일 머신러닝 모형과 앙상블 모형을 적용하고 그 성과를 비교하였다. 분석 결과, 랜덤포레스트(Random Forest) 모형이 가장 우수한 성과를 보였으며, 다른 모형들 또한 우수한 분류 성능을 보여 최적 입지 문제에 대해 공간적 특성을 예비적으로 검토하는 방법론으로써 머신러닝의 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 따라서 머신러닝 모형은 수소충전소의 최적 입지 결정 분야에서 향후 최적화 기법을 적용한 연구의 예비적 검토 방법론으로 널리 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권3호
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• pp.32-42
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• 2022

한가지 유형의 엔진 여러 개를 번들로 묶어서 발사체 제품군을 개발하는 전략은 SpaceX와 그들의 재사용 발사체 Falcon 9과 Falcon Heavy에 의해 입증되었다. 이 연구에서 우리는 35톤급 메탄 다단 연소 사이클 엔진을 이용한 잠재적인 발사체 제품군을 제시하였으며, 다양한 우주 임무에서 그것들의 유용성과 성능을 평가하였다. 예를 들어, Falcon 9의 한국형 버전은 소모성 모드에시 500 km SSO에 약 4.7톤의 탑재체를 투입할 수 있는 반면에, 해상에 착륙하는 모드에서는 약 2.16톤의 탑재량으로 줄어들게 된다. Falcon Heavy의 한국형 버전은 나로우주센터에서 발사되었을 때, 4.4톤을 GTO에 투입할 수 있으며, 이는 이 공통부스터코어 구성이 높은 경사각에도 불구하고 천리안 2호 위성을 투입할 수 있는 것으로 나타났다. 개발 후, 이 메탄 엔진이 소형위성 발사체에 추력공급 용도로도 사용도 가능하다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권4호
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• pp.54-63
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• 2022

500 kg의 페이로드를 500 km 태양동기궤도에 이송가능한 소형발사체의 상단에 사용될 3톤급 액체로켓엔진을 설계하고 있다. 소형발사체의 1단에는 비행시험으로 검증된 75톤급 엔진을 사용한다. 상단용 엔진은 액체산소와 액체메탄을 연료로 사용되는데, 이 추진제 조합은 공통격벽탱크를 적용하여 무게 감소가 가능하고 비추력도 높다. 상단엔진의 사이클로는 저압으로 운용되어 신뢰성이 높은 팽창식 사이클을 채택했으며, 노즐 확대비 120이상에서 360초를 상회하는 비추력 성능을 보일 것으로 평가되었다. 엔진의 주요구성품인 연소기와 터보펌프는 목표 비용을 맞추기 위하여 적층제조된다. 엔진은 자가증기가압과 롤추력제어를 위하여 가열된 증기메탄을 제공하고, 이러한 기능을 가진 상단 추진기관시스템은 심우주탐사 등 다양한 임무에 확대 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 분석과학
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• 제21권6호
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• pp.443-458
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• 2008

우리 생활주변에서 사용하고 있는 화학물질의 연소과정을 차단하거나 지연시키기 위해 사용되고 있는 다양한 종류의 난연제 중 브롬화난연제는 가격이 저렴하고 가격에 비하여 성능이 우수하여 많이 사용되고 있으나, 제품에 첨가하거나 반응시키는 과정에서 제품 중에 부산물로 브롬화다이옥신의 생성원인물질로 많은 관심을 보이고 있다. 현재 브롬화난연제의 위해성에 대한 많은 연구가 추진되고 규제가 강화되고 있으나, 브롬화다이옥신류는 전처리 과정 중에 빛에 의해 광분해되고, 분자량이 커서 GC (Gas Chromatograph)로 분리하는데 어려움이 많아 연구가 많이 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 현재 관심이 대두되고 있는 브롬화난연제와 비의도적 부산물로 생성되는 브롬화다이옥신류의 일반적인 현황, 관리동향, 생성 경로, 잔류농도, 분석방법 등 최근의 연구동향에 대하여 조사하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.23-33
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• 2001

지하공동구는 최근 통신의 발달로 인해 국가 중추기능으로서의 주요 역할을 하는 시설로, 사고시 신속한 대처가 힘들고 케이블 연소시 발생하는 유독가스에 의한 검은 연기로 공동구 내에 진입하여 소화화기가 힘들다. 따라서, 화재발생시 막대한 재산피해 및 통신의 두절 등 국가의 중추신경이 마비됨은 물론 시민 불편사항을 초래시켰다. 본 논문은 지금까지 발생되어온 공동구 화제를 바탕으로 실제 공동구 모형을 제작하여 화재를 재현함으로서, 과학적으로 화재의 성상을 분석하고 지하공동구 내에 소방설비를 갖춘 후에 일정온도에서 각각의 소방설비들이 제대로 작동하는지를 검증하는데 그 목적이 있다. 화재실험은 지하 공동구 내에 정온식 감지선형 감지기, 방화문, 연결살수설비 및 환기설비를 설치하고 송.배전케이블은 일정구간 내화도료로 도장하며 난방관은 내화피복된 상태에서 실험하였다. 그 결과 최고 온도가 $932^{\circ}c$로 측정되었고 일정온도에서 정온식 감지선형 감지기가 작동하여 화재위치를 정확히 수신반에 나타내었다. 그리고 송.배전케이블은 일정구간 내화도료로 도장한 것은 내화성능이 없는 것으로 나타났고, 내화피복된 난방관은 약 30분 정도의 내화 성능이 있는 것으로 나타났다. 컴퓨터 화재 시뮬레이션은 실제 화재 시험시의 화재하중을 입력하여 실시한 결과 최고 온도가 $943^{\circ}c$로 실제 화재시의 최고 온도인 $932^{\circ}c$와 거의 일치하였다. 따라서 공동구 화재하중만으로 화재 시뮬레이션을 실시하여 화재의 성상에 대한 예측이 가능한 것으로 판단되며 시뮬레이션으로 얻는 열방출량, 연기층의 높이, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소의 농도 등의 결과 값들을 실제 화재 실험시의 값으로 적용시킬 수 있는 것으로 판단된다. 0.05ppb보다 높은 수준으로 예측되어 유럽의 허용기준치를 초과하는 것으로 나타났다.확보를 위한 위생관리 업무 향상을 위해서는 본 연구에서 가장 취약한 부분으로 드러난 시설 및 기기들을 우선 보완해야 할 것으로 사료된다.ons. Specific growth rate of dechlorinators showed little difference between the slurry and the low-moisture sediments; however, growth yield was high in the sediments of reduced moisture content. The reduction of sediment moisture decreased the dechlorination rate and extent of PCBs but did not inhibit the growth of PCB dechlorinators.1.4mg, 여학생이 159.3mg이었다. 이상의 결과로 보아 에너지, 단백질, 칼슘, 비타민 A 등 대부분의 영양소 섭취량이 권장량에 미치지 못하여 성장기에 있는 아동들의 영양소 섭취 상태에 문제가 있음을 시사해 주었다. 5. 조사 대상자의 식습관과 영양소 섭취량의 상관관관계는 식사 시간의 규칙성은 단백질, 식이성 섬유소, 비타민 A 및 티아민섭취량과 양의 상관을 나트륨섭취량과는 음의 상관관계가 있었다. 음식의 간(염도)은 인과 콜레스테롤 섭취와 음의 상관관계를 나타냈다. 들깨가루나 들기름 사용 여부는 열량, 탄수화물 및 인의 섭취량과 음의 상관을, 지방, 철분, 리보플라빈 및 나이아신섭취량과는 양의 상관관계를 나타냈었다. 결식여부는 지방, 철분 및 나이아신섭취량과는 양의 상관관계를, 열량, 탄수화물, 인 나트륨, 및 콜레스테롤섭취량과는 음의 상관을 보였다. 외식이

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.135-147
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• 2015

최근 지하공동구(Underground Common Utility Tunnels)는 도시민이 일상생활을 영위하는데 필요한 전기, 통신, 상수도, 도시 가스, 하수도뿐만 아니라 냉난방시설, 진공 집진관, 정보처리케이블 등의 시설물을 2종 이상 공동으로 수용하기 위한 지하시설물로서 국가의 중추기능을 담당하는 시설이지만, 화재 사고시 신속한 대처가 힘들고 각종 케이블 연소시 발생하는 유독가스 및 연기에 의해 공동구 내에 진입하여 진압하기가 힘들다. 따라서 화재발생시 막대한 재산피해 및 통신두절 등 국가의 중추신경이 마비됨은 물론 시민불편사항을 초래하게 된다. 따라서 본 논문은 지금까지 발생 되어온 국내,외 공동구 화재사례에서 화재발생의 주요원인으로 전기공사로 인한 합선 및 가연성케이블에 의한 열화접촉으로 화재가 발생하는 것이 대다수를 차지하고 있음에 착안하여 실제 공동구 모형을 제작하고 화재를 재현함으로서 과학적으로 화재의 성상을 분석하는데 그 목적이 있다. 화재실험은 지하공동구 내에 정온식 감지선형 감지기(Line type fixed temperature detector), 방화문(Fire door), 연결살수설비(Connection deluge set), 및 환기설비를 설치하고, 송 배전케이블은 일정구간 내화(Fireproof)도료로 도장하며, 난방관은 내화 피복된 상태에서 실험하였다. 그 결과 Type II의 경우 최고온도가 $932^{\circ}C$로 측정되었고, 일정한 온도에서 정온식감지선형감지기가 화재위치를 정확하게 수신반에 표시되었다. 그리고 Type III의 경우인 송 배전케이블은 일정구간 내화도료로 도장한 것은 내화성능이 없는 것으로 나타났고, 내화피복(Fireproof covered)된 난방관은 약 30분 정도의 내화성능이 있는 것으로 나타났다. 또한 화재뮬레이션 결과는 실물화재시험시의 화재하중(Fire load)을 입력하여 실시한 결과로서 최고온도가 $943^{\circ}C$로 실물화재실험시의 $932^{\circ}C$와 거의 일치 하였다. 따라서 공동구 화재하중만으로 화재시뮬레이션을 실시하여 화재성상에 대한 예측이 가능한 것으로 판단되며 시뮬레이션으로 얻은 열방출률(Heat release rate), 연기층의 높이, 산소(O2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2)의 농도 등의 결과 값들은 실제 화재실험시의 값으로 적용시킬 수 있는 것으로 판단된다. 향후 본 연구에서 구축한 국내 지하공동구 화재사고에 대한 실험자료 및 매년 지속적으로 화재사례들을 분석하여 축적하고 법 규정 및 관리 메뉴얼 등을 보완함으로써 국내 지하공동구 화재사고에 대한 보다 신뢰성 있는 정보를 제공해 줄 수 있을 것이며, 효과적이고 체계적으로 지하공동구의 신설 및 유지 관리 보수에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.165-174
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• 2010

석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제19권1호
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• pp.30-37
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• 2013

본 연구에서는 함수율 32.3 wt%인 저등급 석탄을 유중증발 건조한 후 고속 원심분리 장치에서 기름을 분리하여 연료 특성을 분석하였으며, 유중증발 건조시간이 6, 10분일 때 석탄의 함수율은 각각 5.0, 4.2 wt%까지 감소하였다. 유중증발 건조 후 석탄의 고위발열량은 11,442.0 kJ/kg-wet에서 27,816.0 kJ/kg-wet로 증가하였다. 유중증발 건조한 석탄을 상온에서 원심분리장치로 기름을 분리한 석탄의 기름 함량은 15.0 wt%이나 건조 석탄을 80, 100, $120^{\circ}C$로 재가열하여 기름을 원심분리하면 각각 9.7, 9.3, 8.5 wt%로 줄어들었으며 석탄 직경별 기름 함량차이는 미약하였다. 원심분리 장치에서 회수한 기름은 유중증발 건조용 기름으로 재사용한다. 저등급 석탄을 대상으로 열중량분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 수행한 결과, 건조 후 $120^{\circ}C$로 재가열한 석탄은 석탄입자 크기에 따른 무게변화는 거의 없었으며 이것은 원심분리 장치 성능이 석탄입자의 크기에는 영향을 받지 않기 때문이다. 또한, 미분열중량 분석(derivative thermogravimetry, DTG)을 수행한 결과에 의하면 원시료 석탄은 $400^{\circ}C$에서 휘발분이 가스화되면서 피크가 나타났고 유중증발 건조한 석탄의 경우 $350^{\circ}C$에서 1차 피크, $400^{\circ}C$에서 2차 피크가 발생하였다. 1차 피크는 유중증발 건조과정 중에 석탄내부의 수분과 치환된 기름 때문으로 사료되었다. 또한, $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $120^{\circ}C$로 재가열하여 기름을 분리한 석탄시료들의 피크가 기름을 분리하지 않은 석탄의 피크보다 작은 것은 원심분리 장치에 의해 기름이 일정량 분리되었기 때문이다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1287-1293
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• 2008

기존의 연구에서 널리 사용된 흡수제 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP)의 성능 개선을 위해 carbon dioxide (CO$_2$) 및 nitrogen dioxide (NO$_2$)의 흡수율이 우수한 ammonia (NH$_3$)를 첨가하여 평면교반조에서 CO$_2$, NO$_2$ 및 CO$_2$/NO$_2$의 흡수속도실험을 수행함으로써 반응속도상수를 AMP 단일흡수제와 비교하였다. 30 wt.% AMP에 1, 3, 5 wt.%의 NH$_3$ 첨가에 따라 흡수속도는 대표적으로 303 K, 1 kPa NO$_2$ 분압에서 12.6$\sim$32.6% 증가되므로 NH$_3$의 첨가로 반응속도를 향상시켜 공정 효율의 증가를 기대할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 30 wt.% AMP에 3 wt.% NH$_3$ 첨가 수용액의 NO$_2$ 분압 1 kPa과 CO$_2$ 분압 15 kPa에서 CO$_2$/NO$_2$ 동시 흡수속도는 5.50$\sim$6.40$\times$10$^{-6}$ kmol m$^{-2}$ s$^{-1}$로 NH$_3$의 CO$_2$ 및 NO$_2$에 대한 높은 부하능 및 추가 반응에 기인하여 AMP 단일수용액에 비해 48.2$\sim$41.6% 증가하였다. 또한, 화력발전소에서 배출되는 연소배가스 조성과 같이 CO$_2$ 15 kPa 및 NO$_2$의 비교적 낮은 분압(1 kPa) 조건에서 NO$_2$는 AMP에 NH$_3$ 첨가에 따라 약 2배의 빠른 반응으로 CO$_2$의 흡수에 큰 영향 없이 NO$_2$를 동시에 흡수할 수 있을 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.341-349
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• 2021

연소시설에서는 화석연료에 포함된 질소와 황이 산소와 반응하여 대기 오염물질인 질소산화물(NO_X)과 황산화물(SO_X)을 발생시킨다. 인체에 유해하고 환경 오염을 야기하는 NO_X, SO_X를 저감하기 위해 전세계적으로 환경규제를 시행 중이며, 규제를 충족하기 위해 다양한 기술들을 적용하고 있다. 상용화된 NO_X 및 SO_X 저감방식들로 SCR (selective catalytic reduction), SNCR (selective non-catalytic reduction), WFGD (wet flue gas desulfurization) 등이 있으나 이 방식들의 단점들 때문에 NO_X, SO_X를 동시제거하는 연구가 근래 많이 수행되고 있다. 그러나 NO_X, SO_X 동시 제거 방식에서도 산화제 및 흡수제로 인한 폐수 발생에 대한 문제점, 특정 산화제를 활성화 하기 위한 촉매 및 전기분해 사용에 따른 비용 발생, 마지막으로 기체 산화제들 자체 유해성의 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 NO_X, SO_X 동시처리 방식의 단점들을 보완하고자 고압분산기에서 생성된 마이크로버블과 환원제를 이용하여 비용절감 및 폐수처리 시 환경부하저감 가능성을 확인해 하고자 하였다. 분산기가 마이크로버블을 생성하는 것을 이미지 프로세싱과 ESR (electron spin resonance) 분석을 통해 확인하였으며, 마이크로버블만을 이용하여 온도에 따른 NO_X, SO_X 제거율 성능 테스트도 진행하였다. 뿐만 아니라 폐수를 저감하기 위해 환원제와 마이크로버블을 이용하여 습식으로 NO_X 제거율 약 75%, SO_X 제거율 99%를 달성하였다. 본 마이크로버블 시스템에 산화제를 함께 투여할 경우 NO_X, SO_X제거율 모두 99%이상을 달성 하였다. 이러한 연구 결과를 토대로 습식산화제거방식을 적용하는 시설의 단점이었던 비용 및 환경 문제를 해결함에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.