• 한국습지학회지
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• 제11권1호
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• pp.105-113
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• 2009

연안습지 생태계에서 열에너지 교환 과정은 매우 중요하다. 지표 열에너지 평형을 이루는 요소인 순복사플럭스, 현열 플럭스, 잠열 플럭스 그리고 토양열 플럭스를 전라남도 고흥에 위치한 수평적으로 균질하다고 판단되는 지역인 고흥만 간척지에서 관측하고 분석하였다. 열의 수송을 평가하기 위해서 5회의 집중관측 기간에 대기 난류를 측정하였고, 특히 갈대로 덮여있는 간척지에서 지표층 열에너지 수지를 분석하기 위해서는 물과 매우 미세한 입자로 구성된 토양 그리고 계절에 따라 색깔과 밀도가 변하는 식생캐노피를 고려하였다. 순복사 플럭스, 현열 플럭스, 잠열 플럭스, 토양열 플럭스를 기존의 에너지 수지방정식에 적용하여 식생과 토양과 같은 지표면 특성에 따른 열 플럭스의 특징을 조사하여 습지의 기온조절 효과에 대해 알아보았다. 에너지 수지비로 식생 성장기에는 주로 잠열 플럭스에 의해 열이 대기로 전달되는 것을 알 수 있었다. 또한 식생층은 열을 저장하여 기온의 일교차를 줄이는 역할을 한다. 여름철에 집중관측지의 기온이 주변 지역의 기온보다 보다 낮고 겨울철에는 다소높게 나타난 결과는 식생층을 포함하는 연안습지가 열환경을 조절함을 보여주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권7호
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• pp.477-484
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• 2016

다중효용 태양열 담수기에서 다중효용부 각 효용단의 해수 공급유량은 효용수 증가에 따른 열에너지 감소를 고려하여 점차 줄어드는데, 선행연구에서는 효용단 별 서로 다른 공급유량 감소율을 제시하였다. 이론적으로 열에너지 감소율이 일정하기 때문에 효용단 별 서로 다른 유량감소율은 적절하지 않다. 본 논문에서는 수치해석을 통해 다중효용부의 공급유량 감소율에 따른 담수생산량 특성을 분석하였다. 해석결과 공급에너지가 같은 조건(12MJ)에서 동일한 감소율(11%)일 때와 그렇지 않을 때의 생산량 차이는 0.56%로 거의 비슷하였다. 또한 수치해석을 통해 고온의 배기가스로부터 얻은 공급 에너지량에 따라 다중효용부 해수공급유량의 최적값을 도출하였다. 최적 유량은 에너지의 공급 형태에 따라 선형적으로 증가하거나 증가 후 평형상태에 도달하는 현상이 발생하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권5호
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• pp.9-18
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• 2011

태양광열 복합 시스템(photovoltaic/thermal hybrid solar system, PV/T)은 태양광 모듈 및 태양열 집열판의 단일화를 통한 전기 및 열에너지의 동시 생산이 가능하도록 구성되고 기존 태양광 모듈의 온도 상승에 따른 효율 저하의 문제점을 보완 및 발생하는 열을 회수하여 온수 생산이 가능한 장치이다. 본 연구에서는 액체형 PV/T 시스템의 대표적인 두 형태인 박스형과 튜브형의 성능 검증을 위하여 수학적 모델링을 통한 두 시스템의 열 및 전기적 성능을 비교 분석하였다. 모델링은 에너지 평형식을 이용하여 시간에 따른 각 부분의 온도의 변화를 예측할 수 있도록 수립되었으며 계산된 결과를 기준으로 전기, 열, 및 전체효율을 도출해 내고, 이를 바탕으로 두 시스템의 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로, 박스형 PV/T 시스템의 최고 온수 온도는 $52^{\circ}C$로 예측되었고, 반면에 튜브형은 $48^{\circ}C$에 머물렀다. 또한 열효율은 박스형이 최대 51%, 튜브형이 41%, 전기효율은 박스형이 약 14%, 그리고 튜브형이 13%로 나타났으며, 전체효율은 박스형이 73%, 그리고 튜브형이 64%로 나타나 박스형 PV/T 시스템이 튜브형보다 더 나은 성능을 가지는 것으로 예측되었다. 이는 박스형이 튜브형보다 태양광 모듈과 온수와의 접촉면적이 넓어 더 많은 열전달이 발생하기 때문으로 사료된다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2008년도 춘계학술 발표회
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• pp.69-75
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• 2008

기포반응도는 월성발전소를 비롯한 CANDU형 원자로의 주된 안전성 쟁점사안으로 끊임없이 논의되어 왔다. 이는 설계기준사고가 노심에서 열에너지 불균형이 원인이 되어 기준이상의 핵연료 파손과 방사성물질 누출로 발전할 위험이 있는 사건들로 정의될 때, 사건 진행 과정에 기포반응도 증가는 조기에 운전중단을 실패할 경우 출력폭주로 이어지므로 사건의 결말이 중대사고로 전환될 위험이 크기 때문이다. 본 연구는 공개된 최신 핵자료인 ENDF/B-VII.0를 NJOY.99로 처리한 연속에너지 반응단면적 라이브러리를 구축하고 MCNP-4C에 접속하여 37봉 천연우라늄 핵연료다발의 표준노심격자에 대한 기포반응도를 시뮬레이션하여, 지금까지 각종문헌에 제시된 값들과 비교, 종합하므로 내제된 불확실성을 추정하는 내용이다. ENDF/B-VII.0 기반 MCNP-4C의 CANDU 노심격자 모델은 동일한 핵자료와 핵종농도를 사용한 WIMS-IAEA 모델과 비교할 때, 초기 노심의 임계도 오차 약 3.51mk가 연소 진행에 따라 $7.5\times10^{-4}mk$/MWD/teU의 비율로 감소하는 것으로 나타났다. 또한 MCNP-4C 예측기포반응도는 초기노심에서 기포율 50% 및 100%에 대해 각각 8.38 및 15.96mk, 평형노심에서 7.68 및 14.72mk로 계산된다. 이는 월성 2, 3, 4 FSAR의 초기노심 및 평형노심에서 100% 기포상태에 대한 값, 약15.0 및 10.6mk와 비교할 때, 초기노심은 약 1.0mk 평형노심은 약4, 1mk 보수적이지만, 다른 연구결과들과는 최대오차 ${\pm}1{\sim}2mk$ 이내에서 잘 일치하는 것으로 평가되었다. 본 연구는 CANDU 노심의 기포반응도 불확실성 요인의 규명 및 영향평가를 위한 노력의 일부로서 앞으로 감속재의 붕산농도 변화, 감속재 및 냉각재의 중수 순도 변화, 기기노화에 의한 격자 구조 및 물성 변화, 중성자속 및 출력 분포 불균형, 반응도조절장치의 위치, 등 주요 설계변수의 변화에 대한 반응도영향 분석연구를 계속할 계획이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.117-117
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• 2016

일반적인 박막 성장용 CVD는 막 성장 시간이 짧게는 수분에서 수시간 정도 소요하기 때문에 장비에 문제가 발생 할 시 조치를 취하고 다음 현상을 개선하기에 용이 하였다. 그리고 대분분의 장비가 국산화되어 있을 만큼 많은 경험치가 축척되어 있다. 그러나 2, 4 족 화합물 성장용 CVD는 고아학 렌즈 생산용 장비로 국내에서는 아직 생소하고 공정 경험이 없는 새로운 장비이다. 2,4 족 화합물의 특징은 다음과 같다. 2,4 족 화합물은 M, N 이라는 두가 물질이 결합하여 형성한다. 2,4 족 화합물은 높은 융점과 낮은 증기압을 갖니다. 이런 물질들은 고온에서 아래와 같이 평형적으로 반응한다. $$nMN_{(s)}=nM_{(g)}+Nn_{(g)}$$ 화합물인 $MN_{(g)}$의 상태로 존재할 수 있으나 일바적으로 n=2인 4족 원소의 2원자 분자로된 기체가 지배적이다. 증기상을 이용한 성장 공정에서는 구성 원자나 분자를 만들어내는 단계, 이들을 공급원에서 기판까지 수송하는 단계, 기판 위에 흡착하는 단계, 핵의 생성과 단결정을 생성하는 단계, 필요치 않는 구성물을 제거하는 단계를 거쳐 공정이 진행 된다. 각 공정은 성장 물질에 충분한 자유도를 주어야하고 자유도를 주기 위해서는 많은 열에너지가 공급 되어야 한다. 따라서 기존의 박막 성장 공정 보다 성장 속도가 느리고 증착하는 양보다는 버리는 양이 많으며 버려지는 성장물질들은 급격한 온도 변화가 생기는 곳에서 급격히 증착하기 시작한다. 본 성장 공정이 진행되는 압력은 30 torr 부근이며 공정 온도는 $1000^{\circ}C$ 부근이다. 30 torr 영역에서는 열전달이 대기압과 같은 속도로 진행되기 때문에 지속적으로 온도에의해 손상을 받는 부위가 있을 수 있다. 높은 공정 온도와 높은 공정 압력은 내부 구조물로 발생된 열을 빠르게 장비 표면으로 수송하게 되고 그 결과 장비의 연결 부분에 장착된 오링에 손상을 주게 된다. 오링 손상을 방지 하기위해 냉각수 라인을 형성하여 오링을 보호하게 되면 열역학적 기울기가 급격히 발생하는 부분이므로 CVD의 반응 부산물들이 빠른 시간동안 증착하게 되고 막히는 현상이 발생하게 된다. 목표한 두게까지 박막을 성장시키기 위해서는 장시간 공정이 필수이며 장시간 공정을 안정적으로 가져가지 위해서는 배기 라인의 막힘 현상을 해결하여야 한다. 본 논문에서는 막힘 현상의 진행을 시간에 따라 해석하였으며 장시간 공정을 진행하기위해 필요한 요소와 기구적으로 조치가 가능한 방법에 대해 작성하였다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.85-92
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• 2016

초고온가스로는 열출력 밀도가 낮아 노심용융의 가능성이 낮으며, 냉각재 상실사고 시 수소 발생 등으로 인한 폭발의 위험도 없다. 안전성 측면의 장점과 더불어 냉각재를 초고온으로 만들어 전력생산이외에 산업시설용 공정열로의 응용도 가능하다. 본 논문에서는 초고온가스로를 일차계통으로 하고, 전력 및 공정열 공급이 가능한 이차계통의 개념 설계를 담고 있다. 기존에 NGNP(Next Generation Nuclear Part)에서 제안한 350 MW 열출력 원자로 모델을 기반으로 수소생산 루프와는 별도로 전력생산을 위한 300 MW의 열에너지를 중간열교환기를 통해 이차계통으로 전달하는 참조모델을 개발하고, 이를 열역학적 측면에서 분석하였으며 이차계통 각 지점에서 주요 설계변수에 따른 효율분석과 최적화개념 연구를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권10호
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• pp.796-804
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• 2013

연소 및 추진 기관 공학 교육 과정의 일부로써 간단한 형태의 열기관인 감자총 (Potato Gun)의 제작, 시험 및 해석을 수행하였다. 정적 연소실의 화학 평형 해석을 이용하여 연소실의 압력을 계산하고, 팽창과정의 열역학 해석을 통하여 열에너지의 운동에너지로 변환되는 내탄도 과정을 계산하였다. 공기역학적 지식을 도입한 구형 탄도 궤적 해석을 통하여 비행거리를 추정할 수 있었으며, 이를 통하여 감자총의 에너지 변환 효율 및 혼합기의 당량비를 추정하였다. 본 과제는 재활용 자재를 이용하여 학부 수준에서 열-유체역학공학 지식을 활용하여 실습하고 학생들의 관심을 유발할 수 있는 적당한 예로 여겨진다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.487-492
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• 2013

초음파를 에너지원으로 하는 에스테르 교환 반응에 의해 오리기름과 쇠기름 등 동물성 폐유지와 대두유를 혼합한 동식물성 폐유지로부터 바이오디젤을 제조하였다. 초음파를 이용한 동식물성 유지의 에스테르 교환 반응 특성과 생성된 바이오디젤의 물리화학적 특성을 조사하였다. 또한, 초음파와 열에너지에 의한 에스테르 교환 반응의 반응특성도 비교하였다. 초음파를 이용한 에스테르 교환 반응에 의한 바이오디젤 수율은 균일계 알칼리 촉매인 수산화칼륨 촉매에서 높았다. 초음파를 이용한 동식물성 혼합 폐유지의 에스테르 교환 반응에서 수산화칼륨 촉매를 식물성 유지에 대해 무게비로 0.5% 사용하고, 혼합 폐유지에 대한 메탄올의 몰 비가 6일 때 지방산 메틸에스테르의 수율이 가장 높았다. 초음파를 에스테르 교환 반응의 에너지원으로 사용하면 반응시간 5분 만에 최고 수율과 평형에 도달하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.320-320
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• 2022

기후변화와 도시화로 인한 영향으로 도시의 폭우, 폭염을 비롯한 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 특히 시가화 지역의 높은 불투수율은 도시홍수를 야기한다. 이러한 현상을 완화하기 위해 도시지역에서는 그린인프라와 저영향개발이 도입되고 있다. 그 중 지속가능한 발전을 위한 필수요소로 자리매김한 옥상녹화는 도시에 위치한 건물의 상층부와 내부의 온도를 낮춤으로써 에너지절감효과와 강우 시 빗물을 저류함으로써 우수유출 저감효과, 그리고 도시 공간 내 녹지도입으로 인한 이산화탄소 배출 저감 효과 등을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 열섬현상완화와 유출 저감의 방안 중 하나인 옥상녹화(Green roof)의 효과를 정량적으로 평가하기 위해 콘크리트로 이루어진 동일한 제원의 실험동을 구축하고, 실험동 내외부의 온도, 습도, 강우, 풍속, 일사량 등의 기상자료를 측정할 수 있는 센서를 설치하였다. 각 실험동에서 측정된 기상요소를 Flux Profile Method를 적용하여 공간 내에 있는 열에너지의 총량인 순복사열을 구성하는 현열속, 잠열속, 토양열속(H, LE, G)을 산정하였다. 또한 에너지 평형에 따라 산정된 각 실험동의 열속과 지표면 복사량 관측자료을 정량적으로 비교하여 옥상녹화의 적용성을 평가하였다. 2021년 7월 21일부터 2021년 7월 28일 까지 모니터링한 결과 옥상녹화의 열 효율은 일반 콘크리트 지붕에 비해 실내온도가 최대 6.83℃ 낮게 나타나며 이는 여름철 건물 내부의 온도조절에 필요한 에너지 저감효과를 볼 수 있다. Flux Profile Method를 적용한 결과 옥상녹화의 전체 열속 중 현열속 28.5% 잠열속 70.7%, 토양열속 0.5% 의 복사량 분포를 보였고, 일반 콘크리트 지붕은 현열속 45.3%, 잠열속 38.6%, 토양열속 16.2% 으로 나타났다. 이와 같은 방법은 옥상녹화의 정량적 평가를 가능하게 함으로서 향후 기후변화 대응방안 및 전략 수립 시 옥상녹화의 온도저감효과 분석에 적극 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 보존과학회지
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• 제34권3호
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• pp.179-193
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• 2018

이 연구는 나주 오량동 가마유적에서 출토된 옹관과 정촌 고분 출토 옹관의 재료적 특성을 비교하여 이들의 재료 산지와 소성온도를 규명하고자 하였다. 두 유적의 옹관시료는 동일한 범위의 전암대자율 값을 가지고 있으며 대부분 회색계열인 반면 정촌 고분의 옹관편인 404와 405는 적황색 계열의 색조를 띠고 있었다. 고온소성된 옹관의 구연부(53R)와 동체부(53B)에서 흡수율이 다르게 나타나는데, 이는 옹관가마에서 열전달과 평형이 이루어지지 않아 구연부와 동체부에 전달되는 열에너지가 달랐음을 의미한다. 편광현미경 관찰 결과, 오량동 유적 출토 옹관에서는 흑운모, 풍화된 석영과 장석이, 정촌 유적 출토 옹관에서는 흑운모, 다결정질의 석영과 장석이 거정질 첨가물로 관찰되었다. 오량동 유적의 경우 첨가물은 구연부보다 동체부에서 더 많이 발견되었다. 주사전자현미경에서 기질이 유리질화된 오량동 옹관편과 정촌 고분 옹관편 일부는 $1,000{\sim}1,100^{\circ}C$ 이상의 고온에서 소성되었을 것으로 추정되며, 나머지 정촌고분 옹관 시료는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소성되었을 것으로 추정된다. 주성분과 미량성분원소의 함량분포에서 오량동 옹관과 정촌 고분의 옹관은 성인적 동일성을 나타내어 정촌 고분 옹관은 오량동에서 생산되어 공급되었을 가능성이 높다. 다만 두 지역 옹관에서 나타나는 일부 미량원소의 차이는 채토 위치에 따른 태토의 선택에서 기인한 것으로 판단된다.