• 한국지리정보학회지
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• 제23권4호
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• pp.184-207
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• 2020

본 연구에서는 GIS기반 적지분석을 적용하여 조류-양수 융합발전시설의 설치후보지역을 도출하는 것을 목표로 하였다. 연구대상지역은 진도 일대 서남해 해역이며, 융합발전시설의 설계 및 설치 특성을 고려하여 적지분석을 위한 고려인자를 도출하였다. MOHID(Modelo HIDrodin?mico)를 이용하여 조류 수치모의를 수행하였고, 모의 결과를 공간자료로 변환하였다. 이후 본 연구에서는 제안하는 GIS기반 중첩분석 방법을 적용하여 설치후보지역을 도출하였다. 연구 결과에서 총 10개 지역이 후보지역으로 도출되었으며, 이 중 진도, 성남도, 하조도가 상대적으로 넓은 해역에 대해 조류-양수 발전기 설치가 가능한 것으로 판단되었다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.447-452
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• 2011

석유자원의 고갈이 에너지 및 화학원료물질로 재생 가능한 바이오매스의 이용성을 증가시키고 있다. 본 총설에서는 바이오에너지 및 바이오화학원료인 C4-C6 생산에 관해 논하고자 한다. 주요한 C4 물질인 n-butanol과 n-butyric acid를 다량 생산하는 미생물은 Clostridium tyrobutyricum, Clostridium beijerinckii, Clostridium acetobutylicum이다. 대표적인 C6 물질인 n-hexanoic acid는 Clostridium kluyveri와 Megasphaera elsdenii가 다량 생산한다. 미생물 발효에 의해 보고된 n-butanol, n-butyric acid, n-hexanoic acid의 최대 생산량은 각각 21, 55, 19 g/L이었다. 배양과정에서 이들 생산물의 제거는 최종산물억제의 감소로 미생물에 의한 n-butanol, n-butyric acid, n-hexanoic acid의 생산량을 증가시켰다. 특히 C6 물질인 n-hexanoic acid는 n-hexanol로 될 수 있는 고 부가가치 물질로 생물학적 생산 연구가 꾸준히 진행 중인데, 신규한 미생물인 Clostridium sp. BS1은 galactitol을 이용하여 5 g/L의 n-hexanoic acid를 생산하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.119-119
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• 2010

무한 지속 가능한 지열 에너지를 활용한 공조시스템인 지열원 냉난방 시스템은 기존의 공조 시스템보다 열원이 안정적이기 때문에 높은 효율과 우수한 성능을 가지므로, 기후변화협약 대응의 주요수단으로서 기술개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템에 대한 실증 연구를 통하여 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 하절기 냉방 성능을 분석하였다. 대수층 축열 냉난방 시스템은 주입정과 양수정의 2개의 우물공이 설치되어 있으며, 겨울 난방 운전 중에 한 개의 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입한 후 낮은 온도의 지하수를 타 우물공에 축열하고, 하절기에 겨울에 저온으로 축열된 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입하여 온도가 증가된 지하수를 타 우물공에 주입한다. 즉, 계절별로 열펌프에서 생성된 냉수와 온수의 대수층 축열을 위하여 계절별로 주입정과 양수정이 바뀌게 된다. 본 연구의 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 2009년 8월의 주요일자별 시스템 운전 중의 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 각각 4.7과 3.4이상의 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 모든 일자에 대하여 외기온도가 $31.6^{\circ}C$서 $22^{\circ}C$까지 변화가 크게 나타났지만 열펌프 유닛 COP와 시스템 COP의 변화는 미소하였다. 이는 양수정으로부터의 지중 순환수가 운전기간 중에 $17.5^{\circ}C$로 일정하게 유지되었기 때문이다. 양수정과 주입정 사이에 5개의 관측공을 설치하였으며, 양수정 측에 인접한 관측공의 온도는 거의 변화가 없었으며, 단기간이지만 널리 사용되고 있는 수직밀폐형 시스템과 달리 지속적인 냉방운전 중의 양수 온도의 증가는 발생하지 않아 안정적인 성능을 나타냈다. 주입정에 인접한 모니터링 홀의 온도는 심도가 깊은 곳의 온도가 낮은 곳보다 높게 나타났다. 이는 냉방 운전 시 열펌프 유닛의 실외열교환기에서 지중 순환수가 냉매로부터 열을 취득하여 온도가 상승하면서 주입정측에 온열이 축열이 진행되었기 때문으로 분석되며, 하절기의 냉방 운전 시간이 증가할 경우 축열 효과는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 양수정과 주입정 중간의 모니터링 홀의 온도는 2009년 8월 가동 중에 온도변화는 없었는데, 이는 양수정과 주입정 사이의 열간섭이 발생하지 않았기 때문으로 분석된다. 일자별로 운전 중의 열펌프 유닛 COP는 차이가 없었지만, 운전 및 정지 시간을 모두 포함한 시스템 소비전력과 냉방용량을 모두 합산하여 산정한 일일 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 일자별로 다소 차이가 발생하였는데, 이는 각 일자별로 열펌프 유닛 가동율의 차이로 인하여 열펌프 유닛 가동 전에 먼저 작동되는 지중순환펌프의 운전 소비전력의 차이와 열펌프의 단속운전 시의 열손실과 추거 소비전력의 차이 때문이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.2272-2278
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• 2015

최근 지구 환경문제에 대한 국제적 관심이 높아지고 있는 가운데 신재생 에너지의 도입에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다. 풍력발전은 신재생 에너지의 한 분야로써 미래의 대체에너지 자원으로 주목받고 있으며 이에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 풍력발전시스템 가운데 타워구조물은 지속적이고 안정된 발전을 위해 중요한 역할을 하고 있으며 다양한 해석모델을 활용하여 연구개발이 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 다양한 풍력터빈타워의 해석모델이 고유진동수 해석결과에 미치는 영향에 대해 분석해 보았다. 해석결과 타워의 세부적 부분을 타워 강재 단위중량으로 치환한 모델은 1차 고유진동수와 0.14%의 차이를 보여 모델링의 간소화가 가능 할 것으로 판단하였으며, 경계조건의 따라 고유진동수가 10%이상의 차이가 발생하는 것을 보아 단순 고정단 해석은 실제 거동을 나타내지 못하는 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 적합한 해석모델링 기준을 확립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권12호
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• pp.985-994
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• 2007

소수력은 신재생에너지 중에서도 온실가스 배출량이 가장 적은 청정에너지중의 하나이며, 국내 부존량이 매우 풍부하기 때문에 최근 개발에 대한 필요성이 부각되고 있다. 그러나 국내에서 소수력 개발을 위한 자원조사나 연구는 1990년대 이후 매우 미흡한 상황이어서 체계적인 연구가 뒷받침 되어야 할 것이다. 본 연구의 목적은 소수력 개발의 계획단계에서 입지분석을 위한 방법론을 제시하는 것이다. 이를 위해서 제약기준과 입지기준을 설정하고 가중치를 부여하였으며, 각 요인들의 정량화 방법을 제시하였다. 특히, 최근 시설물 입지분석에 광범위하게 사용되고 있는 지형공간정보체계를 활용하는 분석절차를 수립하고 자동탐색이 가능한 시스템모형을 개발하여 분석의 객관성과 정밀성을 제고하는데 중점을 두었다. 개발된 방법론은 금강수계의 보청천에 적용하였으며 분석결과, 댐식 4개소, 수로식 2개소를 입지로 선정하였다. 본 연구는 향후 소수력 개발 활성화에 대비한 기초연구로서 의의가 있다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.239-250
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• 2020

바이오매스는 풍부한 신재생에너지로 화석연료에 의한 온실가스 배출을 줄일 수 있는 자원으로 활용될 수 있다. 인도네시아에서는 경제성이 우수한 대량의 조림지 부산물과 팜 부산물이 발생된다. 일반적으로 바이오매스들은 낮은 열량 및 연소 효율에 의해 연료로서 사용하기 어려운 경우가 많다. 최근 이러한 바이오매스를 고품위 연료로 전환하는 반탄화 기술 개발이 활발하며, 유럽을 중심으로 다수의 생산 설비가 상용화되었다. 우리나라는 현재 ~ 2 million ton yr-1 이상의 혼소용 우드팰릿을 동남아시아에서 수입하고 있다. 하지만 반탄화 연료 시장은 아직 열리지 않았고, 추후 국내 기술 및 시장 환경 성숙에 따라 도입되리라 예상된다. 인도네시아 현지 혼소용 연료로서 반탄화된 조림지 부산물은 신재생에너지 확대 정책(feed-in-tariff, FIT) 하에서 경제성 확보 가능하다. 하지만 팜 부산물인 EFB (empty fruit bunch, EFB)를 혼소용 연료로 사용하기 위해서는 알카리 금속 제거에 따른 경제성 저하 극복 방안이 강구되어야 한다. ETS (emission trading system, ETS)와 CDM (clean development mechanism, CDM)제도의 지원을 받는 경우 EFB는 연료 민감성이 낮은 시멘트 소성로에서 기존 석탄을 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국광학회지
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• 제29권3호
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• pp.119-125
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• 2018

수소 가스는 신 재생 에너지원으로서, 에너지의 발생과정에서 오염물질의 배출이 없는 친환경적인 에너지원이다. 그러나 수소 가스는 인화 에너지가 낮으며, 무색, 무취의 화염 전파성과 폭발성이 강한 매우 위험한 물질 중 하나이다. 수소 가스의 검출을 위한 다양한 기술이 있으나, 대부분 센서를 이용하여 대기 중의 수소 가스를 수집하여 측정하는 근거리 측정 기술이 대부분이다. 수소 가스 측정 기술 중 하나인 라만 라이다 장치는 수소 가스의 강한 라만 산란 현상을 이용하여 원거리에서 수소 가스 농도 검출 및 분포를 계측할 수 있는 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 넓은 영역에서(2~50 m) 누출된 수소 가스의 원거리 측정을 위한 on-axis 형태를 갖는 라만 라이다 장치를 개발하였다. 본 연구를 통하여 개발된 수소 가스 원거리 탐지 거리가 향상된 라만 라이다 장치의 성능을 검증하기 위하여, 수소 가스 폭발을 방지 및 농도 변화가 가능한 가스 챔버를 이용하여 라만 라이다 장치로부터 50 m 거리에 위치한 수소 가스 농도 측정 실험을 수행하였다. 그 결과, 개발된 라만 라이다 장치를 이용하여 50 m 거리에 위치한 0.66 Vol.%의 수소 가스 검출이 가능함을 증명하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.401-408
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• 2021

에너지 분권 및 신재생에너지 정책에 따라 연료용 목재칩 보급도 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 연료용 목재칩(Wood chip)을 이용하여 농촌지역에 난방에너지를 공급하는데 필요한 기술적 방법을 제시하는데 목적이 있다. 따라서 본 연구에서는 10톤의 목재칩을 적재할 수 있는 간이 자연환기건조장을 설치하여 8개월 동안 자연건조의 효과를 파악하고 이를 바탕으로 연료용 목재칩 품질기준을 충족하기 위한 자연건조 방법을 도출하고자 하였다. 연구결과 농촌지역에서 쉽게 조달할 수 있는 재료로 자연환기건조장을 갖춘다면 약 90일간의 건조 기간을 거쳐 함수율 20% 이하의 고품질 연료용 목재칩을 생산할 수 있음을 확인하였다. 또한 규격에 부합하는 흡기 및 배기 시스템을 갖출 경우 목재칩 품질에 영향을 주는 곰팡이의 번식과 발효의 효과적인 차단이 가능하였다. 이와 같은 연구결과는 고비용 강제건조 설비를 도입하지 않더라도 농촌지역의 여건에 부합하는 저비용의 자연건조시스템을 통해서도 품질기준을 충족하는 양질의 목재칩 생산이 가능함을 증명한다. 따라서 미이용 산림바이오매스를 활용한 연료용 목재칩 자연건조기술 개발사업, 농촌보급용 소규모 자연건조장의 성능 및 설계기준 등과 관련한 정책수립이 요구된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.18-24
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• 2012

최근의 식량자원과 충돌의 우려가 있는 전분질계 에탄올 생산에 문제점이 대두되고 있고, 기존의 화석에너지를 대신할 새로운 재생가능 에너지개발에 대한 요구가 지속적으로 증가하면서 새로운 에너지 자원으로서 셀룰로오즈 계열 바이오매스가 지속적인 주목을 받고 있다. 하지만 지난 수십 년 간의 연구에도 불구하고 셀룰로오직 에탄올이 가격 경쟁력을 가지지 못하는 이유는 셀룰로오스 계열 바이오매스의 구성성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌의 분리과정이 어렵고, 전처리 과정 중 생산되는 부산물질에 의한 당화 및 발효율이 낮다는 점과, 당화를 위해 다량의 효소가 필요하고 가격이 비싸다는 점이다. 바이오 에탄올 생산을 위한 전처리 공정 기술을 상용화 단계까지 효율적이고, 경제적으로 구축하기 위해서는 경제성이 확보되고 원천 기술 적용이 가능한 바이오매스의 선정과 더불어 기존 기술들의 문제점을 파악, 극복하면서 전체 생산 수율을 높이는 동시에 에너지 저감형태의 새로운 전처리 공정 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제 점을 해결하기 위해 이전부터 많은 연구가 이루어진 농업 부산물 계열의 볏짚과 그 특성이 비슷할 것으로 보이는 보릿짚을 바이오매스로 선택하여 보편적으로 이용되고 있는 염기 전처리를 적용하여 그 특성에 대하여 파악해 보고자 하였다. 보릿짚은 볏짚과 비교하였을 때 셀룰로오스와 리그닌의 함량이 각각 41.60%와 17.56%로 그 함량이 비슷하게 나타났고 가축 사료로 사용되고 있는 볏짚에 비해 수급단가 또한 상대적으로 낮아 매우 경제적인 바이오매스로 보여진다. 보릿짚을 이용한 암모니아 침지 반응을 통한 볏짚과의 비교에서는 암모니아 농도; 15%, 반응온도; $60^{\circ}C$ 반응시간; 24hr의 조건에서 전처리 후 리그닌 제거율 29.09%, 가수분해도 64.78%(16.01 g/L), 에탄올 수율 56.50%(8.65 g/L)로 나타나 볏짚에 비해 그 효과가 낮은 것으로 나타났지만 암모니아에 의한 전처리에 상당한 효과가 있는 것으로 보여진다. NaOH 침지 반응은 NaOH 농도; 2%, 반응온도; $85^{\circ}C$, 반응시간; 1hr 동안 반응하여 볏짚과 암모니아 침지 반응에 대한 비교를 통해 그 특성을 파악하였다. NaOH 침지 반응 후 보릿짚의 상대적인 리그닌 제거율; 24.15%, 가수분해도; 58.40%(15.39 g/L), 에탄올 수율 52.56%(8.35 g/L)의 결과를 얻어, 보릿짚이 암모니아를 이용한 전처리와 NaOH를 이용한 전처리 즉 염기 용매를 이용한 전처리에 있어 효과적인 리그닌 제거가 가능한 것으로 결론 지을 수 있고 본 연구 결과를 바탕으로 차 후 NaOH와 암모니아 침지 반응 및 침출 반응의 최적화 연구를 통해 각 전처리의 최적화 조건을 설정할 수 있을 것으로 보인다.