• 제목/요약/키워드: 이산화탄소 전환

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해조류 바이오매스를 이용한 바이오에탄올 생산기술 (Bioethanol Production from Macroalgal Biomass)

  • 라채훈;선우인영;김성구
    • 생명과학회지
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    • 제26권8호
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    • pp.976-982
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    • 2016
  • 해조류는 성장이 빠르고, 낮은 경작지 사용, 높은 이산화탄소 흡수 및 식량자원과 경쟁하지 않는 장점이 있다. 따라서 리그닌이 없는 해조류 사용은 바이오에탄올 생산을 위한 3세대 바이오매스로 주목받고 있다. 산 촉매 열가수분해 전처리법은 해조류로부터 높은 단당을 획득할 수 있는 경제적인 방법 중 하나이다. 고온 전처리 조건들에서 3,6-anhydrogalactoe는 저해물질인 HMF로 전환되는데, 이 저해물질은 세포 성장과 에탄올 생산을 저해한다. 따라서 바이오에탄올을 생산하기 위해 해조류의 탄수화물을 분해할 때는 높은 단당 수율과 낮은 저해물질 생성을 하는 효과적인 전처리 방법이 필요하다. 혼합 당을 이용한 에탄올 발효의 효율을 향상시키기 위해, 고농도 당에 순치한 효모는 혼합 당의 사용을 통해 해조류를 이용한 바이오 에탄올의 생산을 가능하게 한다.

태양광·풍력 발전 증가에 따른 한국의 전력시스템 내 통합비용에 관한 연구 (A Study on the Integration Costs in Korean Electric System in Accordance with Increasing Solar and Wind Power Generation)

  • 김두천;김광진;박중구
    • 에너지공학
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    • 제28권3호
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    • pp.42-54
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    • 2019
  • 태양광 풍력 발전은 한국의 에너지 전환에 있어서 핵심적인 요소이다. 특히 이산화탄소 감축과 미세먼지 저감을 위해서 태양광 풍력 발전 확대 보급은 정책적으로나, 사회적으로 필수 불가결한 선택이다. 이에 본 논문은 태양광 풍력 확대에 대응하여 한국 전력시스템 내에서 추가적으로 발생하는 비용, 즉 통합 비용에 대해 분석하고자 한다. 2019년~2030년에 걸친 "8차 전력수급기본계획", "재생에너지3020 이행계획"과 2016년 태양광 풍력 발전량을 기반으로 KEPTA를 활용하여 시나리오 분석한 결과, 2030년 13.94Won/kWh~32.55Won/kWh의 통합비용이 필요하며, 백업비용은 8.94Won/kWh, 균형비용은 1.03Won/kWh~4.45Won/kWh, 계통접속비용은 3.97Won/kWh~19.16Won/kWh가 필요한 것으로 나타났다. 이러한 추가 비용이 확보될 때 태양광 풍력 발전의 확대를 위한 전력시스템 내 안정성이 확보될 것으로 예상한다. 향후 태양광 풍력 발전의 기술 개발과 전력저장장치 도입, 그리고 도매시장 가격 변화 등을 고려한 연구가 필요하다.

흡착광산화 시스템을 이용한 효과적인 SSC 페수처리 (Efficient Spent Sulfidic Caustic wastewater treatment using Adsorption Photocatalysis System)

  • 김종규;이민희;정용욱;주진철
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.520-520
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    • 2016
  • 석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

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광해방지사업의 전과정 온실가스 배출량 산정방법에 대한 연구 (Study on Estimation Methods of Life Cycle GHGs Emission for the Mine Reclamation Project)

  • 김수로;곽인호;위대형;박광호;백승한
    • 자원환경지질
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    • 제54권6호
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    • pp.733-741
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    • 2021
  • 전세계적으로 2015년 파리기후협약에서 정한 목표에 따라 2050년까지 탄소중립을 위하여 각 국가는 감축목표를 수립 및 선언하고, "장기 저탄소 발전전략" (Long-term low greenhouse gas Emission Development Strategies, LEDS)을 수립, 감축 목표 설정을 위한 로드맵 등을 발표하고 있다. 국제사회의 탄소중립사회 전환 가속화에 따라 2020년말까지 128개국이 탄소중립을 선언하였으며, G20 회원국을 중심으로 지속적으로 탄소중립선언이 확대되고 있다. 우리나라도 2020년 12월 탄소중립의 능동적 대응을 통해 탄소중립과 경제성장, 국민 삶의 질 향상을 동시 달성하는 기반 마련을 위한 "2050 탄소중립 추진전략"을 발표하였고, 이를 위한 정책과제를 단계적으로 추진하고 있다. 우리나라에서 온실가스 감축을 위하여 시행되고 있는 온실가스에너지 목표관리제 및 온실가스 배출권거래제 상쇄제도 등 의무감축제도의 영역에서 벗어나 있어 종합적인 탄소관리는 미흡하며, 현재 광해방지사업으로 인한 이산화탄소배출량을 정량화한 사례는 없다. 따라서, 본 연구에서는 전세계적인 탄소중립의 관심과 정부 정책 기조에 따라 탄소 중립 실현을 위해서 한국광해광업공단의 주 업무인 광해방지사업에 대하여 국내외 탄소배출량 산정 방법으로 제시된 표준방법을 검토하고, 광해방지사업에 적합한 탄소배출량 산정 방법을 제시하고자 하였다.

수소 생산을 위한 바이오오일 수증기 개질 반응에서의 니켈계 촉매 연구동향 (Research Trends of Ni-based Catalysts on Steam Reforming of Bio-oils for H2 Production: A Review)

  • 이다해;서현명;송윤하;이재경
    • 청정기술
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    • 제29권3호
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    • pp.163-171
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    • 2023
  • 최근 탄소중립을 위한 청정에너지로 주목받고 있는 수소는 기존에 화석연료의 수증기 개질 반응을 통한 생산에 의존해왔다. 하지만, 이산화탄소의 방출로 인한 한계가 있어 바이오매스 유래 바이오오일의 수증기 개질 반응이 대안으로 제안되고 있다. 바이오오일의 큰 분자량과 다양한 작용기를 가진 탄화수소들이 섞여 있는 복잡성으로 인해 Ni/Al2O3 개질 촉매의 비활성화되는 문제가 발생해 니켈계 촉매의 개선이 필요하다. 본 총설에서는 바이오오일의 수증기 개질 반응에 이용되는 니켈계 촉매의 개선을 활성상, 담체 및 조촉매의 관점에서 정리했다. 활성상은 고분자의 탄화수소들의 C-C, C-H 결합을 끊어 분해 및 전환하고, 귀금속 및 전이금속이 활용될 수 있다. 담체 및 조촉매는 격자산소를 이용하거나 산점을 억제해 촉매의 비활성화의 주요원인인 탄소 침적을 억제하는 방식으로 촉매를 개선할 수 있다. 바이오오일에 기반한 청정수소 생산에 있어 우수한 성능의 개질 촉매 개발은 중요한 역할을 할 것이다.

수소추진선박의 연료준비실내의 환기특성에 관한 연구 (A Study on Ventilation Characteristics in Fuel Preparation Room of Hydrogen Fueled Vessel)

  • 류보림;;;강호근
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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    • pp.158-159
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    • 2022
  • 기후위기로 인해 온실가스 감축을 비롯한 다양한 환경규제가 발효되고 있다. 이는 어느 특정 산업분야에 그치지 않고, 전세계적인고산업 전반에 영향을 미치고 있다. 이러한 이유로 IMO와 각국 정부에서는 조선·해운산업관련한 전략과 정책을 발표하고 있는 상황이다. 현행규정은 기존 화석연료를 사용하면서 스크러버와 같은 부가설비를 통해 일정부분 해결가능하겠지만, 궁극적으로는 에너지 전환을 통해 선박에서 발생하는 배출가스에서 이산화탄소(CO2)와 같은 온실가스의 배출을 제한해야 한다. 이를 위해서는 전통연료인 기름과 천연가스를 대체할 수 있는 연료를 개발해야한다. 그중에서 수소는 연료로 사용할 때 오염물질을 배출하지않는 청정에너지로써 주목을 받고 있다. 하지만, 수소를 폭발범위가 넓고 확산속도가 빨라 이에대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 수소추진선박의 연료준비실내에서 수소 누출이 발생하였을 때 그 경향을 분석하고 환기특성을 알아보고자 하였다.

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수소생산 공정에서의 CO2 배출처 및 유효포집기술 분석 (Analysis of CO2 Emission and Effective CO2 Capture Technology in the Hydrogen Production Process)

  • 우경택;김봉규;소영석;백문석;박승수;정혜진
    • 한국가스학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.77-83
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    • 2023
  • 급격한 산업화에 따른 에너지 사용량의 증가로 대기 중 이산화탄소(CO2)의 농도가 증가하여 기후변화가 가속화되고 있다. 여기에 대응하기 위해 에너지 패러다임 전환이 필요하고, 그 일환으로 수소(H2)가 주목받고 있다. 하지만 현재 대부분(95%)의 수소가 화석연료 기반의 추출수소로 생성되며, 많은 양의 CO2를 배출하고 있다. 이를 그레이수소라 하는데 여기에 CO2포집·이용·저장(CCUS)기술을 적용하여 CO2 배출량을 줄이면 블루수소가 된다. 상용 CO2 포집기술로는 습식법, 건식법, 분리막법이 있는데 각자 장단점을 가지고 있어 배가스 특성분석이 선행되어야 한다. 수소생산기지에서 배출되는 CO2는 수분제거 시 20%를 상회하고 배출량은 중소규모로 분류되어 습식법 보다 분리막법의 적용이 유리할 것으로 판단된다. 또한, LNG 냉열을 사용할 수 있다면 분리막의 포집성능(선택도)이 향상되어 효율적인 CO2 포집 공정 구현이 가능하다. 본 연구에서는 수소생산기지에서 배출되는 배가스를 분석하고 여기에 적합한 CO2 포집기술에 대한 논의가 이뤄질 것이다.

한우 거세우의 반추위메탄가스 생성량에 대한 곡류사료원의 영향 (Effect of Grain Sources on the Ruminal Methane Production in Hanwoo Steers)

  • 설용주;김경훈;백열창;이상철;옥지운;이강연;최창원;이성실;오영균
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제54권1호
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    • pp.15-22
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    • 2012
  • 본 연구는 거세 한우의 비육 기간에 보리나 옥수수 위주의 농후 사료를 일당 증체량 0.7 kg/일에 필요한 TDN량 6.9 kg씩 급여하였을 때 장내 발효과정에 생성되는 메탄가스를 측정하는데 그 목적이 있다. 보리나 옥수수 급여구의 건물 섭취량은 차이가 없었으나 영양소별 섭취량은 보리와 옥수수의 영양성분의 차이에 의해서 보리 위주의 농후사료 급여구가 조단백질, 조섬유, 가용무질소물, 유기물, Neutral detergent fiber와 Acid detergent fiber의 섭취량이 유의적으로 섭취량이 높았고(p<0.05), 조지방과 조회분 섭취량은 옥수수 위주의 농후사료 급여구가 유의적으로 높았다(p<0.05). 각 영양소별 소화율은 보리나 옥수수 위주의 농후사료 급여 구 모두 건물, 조단백질, 조지방, 조회분 소화율에서 차이가 없었으나 조섬유, Neutral detergent fiber와 Acid detergent fiber 소화율은 보리 위주의 농후사료 급여 구에서 유의적으로 높았다(p<0.05). 호흡가스 발생량은 옥수수 위주의 농후사료를 급여했을 때가 산소 소모량 6.4% (p=0.32), 이산화탄소와 메탄생성량은 각각 15.4% (p=0.09)와 16.8% (p=0.09) 높은 경향이 나타났고, 메탄 배출계수는 보리나 옥수수 위주의 농후사료 급여 시 각각 43.6 (kg/Head/Year)과 50.9 (kg/Head/Year)로 산출되었다. 메탄전환계수는 보리와 옥수수 위주의 농후사료를 급여하였을 때 총에너지 섭취량은 각각 35.9 Mcal/d와 35.5 Mcal/d씩 섭취했고 메탄으로 손실된 에너지는 12.2 Mcal/d와 14.9 Mcal/d로 메탄가스 생성에 의한 메탄전환계수는 보리 위주의 농후사료 급여 구에서 4% (0.04 Ym)이었고, 옥수수 위주의 농후사료 급여 구에서 5% (0.05 Ym)로 나타났다. 따라서 위의 결과는 우리나라 한우의 사양 실정에 맞게 적용한 실험으로 향후 축산분야의 온실가스 저감을 위한 사양체계 및 메탄배출계수 산출연구에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

반응표면분석법을 이용한 루테늄 알루미나 메탈모노리스 코팅촉매의 암모니아 분해 최적화 (Optimization for Ammonia Decomposition over Ruthenium Alumina Catalyst Coated on Metallic Monolith Using Response Surface Methodology)

  • 최재형;이성찬;이준혁;김경민;임동하
    • 청정기술
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    • 제28권3호
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    • pp.218-226
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    • 2022
  • 최근 선진국들은 수소경제 및 탄소중립 사회로의 전환을 위해 수소에너지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이산화탄소(CO2)를 배출이 없는 친환경적인 수소(H2) 생산 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 암모니아(NH3) 분해 수소 제조를 위해 루테늄 알루미나(Ru/Al2O3) 분말 촉매와 함께 알루미나 졸(alumina sol)의 무기바인더(inorganic binder)와 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose)의 유기바인더(organic binder)를 사용하여 딥 코팅(dip coating) 방법으로 루테늄 알루미나 메탈 모노리스 코팅 촉매를 제조하였다. 딥 코팅을 위한 촉매 슬러리의 최적 비율로 촉매와 무기바인더의 중량 비율을 1:1로 고정하여 유기바인더 0.1일 때 1회 딥 코팅 시 촉매 코팅양은 61.6 g L-1이다. 이때 메탈모노리스 표면에 코팅된 촉매 층의 균일한 두께 (약 42 ㎛)와 결정상을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 X-ray 회절분석(X ray diffraction, XRD)을 통해 확인하였다. 또한, 암모니아 분해 수소 제조의 최적 공정조건을 찾고자 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 이용하여 반응온도와 공간속도의 독립변수에 따른 암모니아 전환율에 대한 수치 최적화 회귀식 모델을 계산하였다. 이러한 결과로부터 암모니아 분해 수소생산을 위한 상업적 규모의 공정운전 기본설계 자료로 활용이 가능하다.

인공호흡기 이탈시 비강내 CPAP 조기 사용 효과에 관한 연구 (A Study on the Effects of the Early Use of Nasal CPAP in the Weaning of Mechanical Ventilators)

  • 김영주;정변경;이상길
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제46권12호
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    • pp.1200-1206
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    • 2003
  • 목 적 : 중등도 신생아 호흡곤란 증후군 환아에서 인공호흡기 이탈시 low IMV, 기관내 CPAP, 기도 발관의 고전적 방법과 비침습적인 비강내 CPAP 조기 사용을 비교함으로써 비강내 CPAP의 활성화를 위해 본 연구를 시행하였다. 방 법 : 2001년 11월부터 2002년 6월까지 본원 출생아로서 중등도 신생아 호흡곤란 증후군으로 진단된 환아 중 폐 표면활성제를 투여한 뒤 인공호흡기 치료를 시행하고, 이탈시 비강내 CPAP으로 조기 전환한 환아 30례를 연구군으로 하고, 1999년 1월부터 2001년 9월까지 본원 출생아이며 중등도 호흡곤란 증후군으로 진단된 환아 중 폐 표면활성제를 투여하고 인공호흡기 치료를 시행한 뒤 low IMV, 기관내 CPAP의 과정으로 이탈한 환아 30례를 대상으로 하여 재태연령과 출생체중, 1분 및 5분 Apgar 점수, SMR 검사, 임상증상, 동맥혈 가스 분석, 인공호흡기 치료기간, 임상경과, 이탈 성공률, 이탈기간과 동반된 합병증등을 후향적으로 분석하였다. 결 과 : 1) 대상아의 특징 : 평균 재태연령은 연구군이 $28.3{\pm}1.6$주이고, 대조군이 $29.3{\pm}1.5$주였고, 평균 출생체중은 연구군이 $1,238.3{\pm}158.6gm$, 대조군이 $1,270{\pm}133.8gm$이었으며, 양 군에서 남아가 반수 이상이었으며, SMR은 양 군에서 약 양성으로 양 군간에 유의한 차이가 없었다. 신생아 호흡곤란 증후군은 양 군에서 중등도였다. 2) 양 군에서 동맥혈 가스 분석 및 호흡지표의 변화 : 인공호흡기 설정시 시행한 동맥혈 가스 분석상 pH, $PaO_2$는 연구군에서 각각 $7.3{\pm}0.1$, $39.7{\pm}3.4mmHg$, 대조군이 $7.3{\pm}0.1$, $39.3{\pm}3.9mmHg$였고, 평균 기도압은 연구군 $6.1{\pm}0.6cmH_2O$, 대조군이 $6.2{\pm}0.8cmH_2O$였으며, 산소화 지수는 연구군에서 $10.8{\pm}1.6$, 대조군에서 $11.8{\pm}1.9$를 나타내어 두 군에서 유의한 차이는 없었다. 환아가 안정화되었을 때 시행한 동맥혈 가스 검사에서 $PaCO_2$, $PaO_2$는 연구군에서 $37.4{\pm}4.6mmHg$, $88.8{\pm}5.9mmHg$였고, 대조군에서 $36.9{\pm}4.5mmHg$, $89.8{\pm}4.8mmHg$로 큰 차이가 없었다. 인공호흡기 이탈을 시도한 후 1시간과 12시간 뒤에 시행한 동맥혈 가스 검사에서 대조군의 $PaCO_2$는 각각 $41.4{\pm}4.0mmHg$$42.2{\pm}4.8mmHg$로 이산화탄소의 저류가 관찰되었으나 이탈을 성공한 뒤에는 $38.3{\pm}5.5mmHg$로 정상화되었다. 연구군에서는 이탈 전 기간동안 $PaCO_2$에 큰 변화가 없었다. 3) 양 군에서 임상경과 및 인공호흡기 치료기간 비교 : 연구군에서 30례 중 28례(93.3%)에서 이탈에 성공하였고, 나머지 2례는 반복되는 무호흡과 제반증상의 악화로 인공호흡기 치료로 전환되었다. 대조군에서는 30례 중 24례(80%)에서 이탈에 성공하였고 실패한 경우는 반복되는 심한 무호흡이 4례, 심한 호흡성산증이 2례 관찰되었다. 연구군에서 평균 인공호흡기 치료기간은 $2.5{\pm}2.2$일이며 비강내 CPAP으로 $1.4{\pm}0.6$일간 치료하였고, 대조군에서 인공호흡기 치료기간은 $2.9{\pm}3.3$일이었고 low IMV와 기관내 CPAP의 사용기간은 $1.5{\pm}0.8$일로 양 군에서 유의한 차이는 없었다. 4) 양 군에서 인공호흡기 이탈기간 동안 발생한 합병증의 비교 : 연구군에서 비강내 CPAP을 사용하여 이탈한 기간 동안 발생한 합병증은 공기누출 증후군 1례, 패혈증 1례, 비강과 구강의 미란이 2례가 있었으며, 비강내 CPAP의 고정의 문제가 2례에서 발생하였다. 또한 지속적 양압으로 인하여 1례에서 복부팽대 소견을 보였고, 2례에서 서혜부 탈장이 관찰되었으나 수술적 처지는 필요하지 않았다. 대조군에서는 공기누출 증후군 2례, 무기폐3례, 비강과 구강의 미란이 2례 있었으며, 기관 삽관으로 인한 문제로 자연적 발관이 1례, 기관내관 말단 위치가 기관분기부상방 0.2-2.0 cm 사이에 고정되지 않은 경우 2례, 점액으로 인한 기관내관이 막힌 경우가 2례 관찰되었다. 결 론 : 중등도 신생아 호흡곤란 증후군 환아에서 고전적인 low IMV, 기관내 CPAP의 과정을 거치지 않고 비강내 CPAP으로 전환하는 적극적인 인공호흡기 이탈이 가능하였고, 사용상의 어려움도 없었다. 따라서, 인공호흡기 이탈시 비침습적인 비강내 CPAP의 조기 사용을 시도해 볼 수 있을 것으로 사료된다.