• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.357-368
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• 2018

석유는 지난 100년 이상 원격지 마을의 전력생산을 가능하게 해왔으며, 지속적인 전력공급이 가능한 장점을 갖고 있다. 섬과 원격지 마을에서 석유만을 의존한 전력생산은 몇 가지 위험과 단점을 갖고 있다. 석유를 사용한 발전은 위험한 연료 연계매매 전략을 사용하여 가격의 변동성이 크고 더 비싸지기도 한다. 섬과 원격지 공동체 주민은 미래 기후변화 영향에 대한 우려와 탄소배출의 감축을 위한 대응행동 요구를 주장하기도 한다. 이러한 위험과 단점은 제조업체에서 태양광, 풍력 및 에너지저장장치 기술 등의 단가를 지속적으로 줄여서 극복할 수 있다. 비용을 줄이는 것은 쉬운 일이 아니며, 본 연구에서는 좀 더 다양하고 새로운 재생에너지원 배치를 기반으로 여러 가지 상황에 따른 현장시공 비용을 줄이는 방안을 검토하였다. 본 논문에서는 GIS를 이용하여 재생에너지설비의 최적위치 및 선로 경과지를 가능하게 하는 편리하고 간단한 설계해법을 제안한다. 제안된 방법은 GIS를 사용하여 거문도를 대상으로 구현하였으며 현장조사를 통하여 설계타당성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.189-189
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• 2015

Plasmonics, sensor, field effect transistors, solar cells 등 다양한 적용분야를 가지는 실리콘 구조체는 제작공정에 의해 전기적 및 광학적 특성이 달라지기 때문에 적합한 나노구조 제작방법이 요구되고 있다. 나노구조체 제작방법으로는 Photo lithography, Extreme ultraviolet lithography (EUV), Nano imprinting lithography (NIL), Block copolymer (BCP) 방식의 방법들이 연구되고 있으며, 특히 BCP는 direct self-assembly 특성을 가지고 있으며 가격적인 면에서도 큰 장점을 가진다. 하지만 BCP를 mask로 사용하여 식각공정을 진행할 경우 BCP가 버티지 못하고 변형되어 mask로서의 역할을 하지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 BCP와 질화막을 이용한 double mask 방법을 사용하였다. 기판 위에 BCP를 self-assembly 시키고 mask로 사용하여 hole 부분으로 노출된 기판을 Ion gun을 통해 질화 시킨 후에 BCP를 제거한다. 기판 위에 hole 모양의 질화막 표면은 BCP와 다르게 etching 공정 중 변형되지 않는다. 이러한 질화막 표면을 mask로 사용하여 pillar pattern의 실리콘 나노구조체를 제작하였다. 질화막 mask로 사용되는 template은 PS와 PMMA로 구성된 BCP를 사용하였다. 140kg/mol의 polystyrene과 65kg/mol의 PMMA를 톨루엔으로 용해시키고 실리콘 표면 위에 spin coating으로 도포하였다. Spin coat 후 230도에서 40시간 동안 열처리를 진행하여 40nm의 직경을 가진 PS-b-PMMA self-assembled hole morphology를 형성하였다. 질화막 형성 및 etching을 위한 장비로 low-energy Ion beam system을 사용하였다. Reactive Ion beam은 ICP와 3-grid system으로 구성된 Ion gun으로부터 형성된다. Ion gun에 13.56 MHz의 frequency를 갖는 200W 전력을 인가하였다. Plasma로부터 나오는 Ion은 $2{\Phi}$의 직경의 hole을 가지는 3-grid hole로 추출된다. 10~70 voltage 범위의 전위를 plasma source 바로 아래의 1st gird에 인가하고, 플럭스 조절을 위해 -150V의 전위를 2nd grid에 인가한다. 그리고 3rd grid는 접지를 시켰다. chamber내의 질화 및 식각가스 공급은 2mTorr로 유지시켰다. 그리고 기판의 온도는 냉각칠러를 이용하여 -20도로 냉각을 진행하였다. 이와 같은 공정 결과로 100 nm 이상의 높이를 갖는 40 nm직경의 균일한 Silicon pillar pattern을 형성 할 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.213-218
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• 2017

발전소에서 전기를 생산 및 공급하기 위하여 고전압 전력 시스템이 동작하고 있다. 고전압 시스템은 저전압 시스템과 비교하여 구조가 복잡하고, 규모가 크고, 가격이 비쌀 뿐만 아니라. 사고 발생시 저압 시스템을 포함하는 대부분의 설비들에 정전사고가 발생하여 막대한 경제적 손실을 초래한다. 설계부터 시공 및 관리를 더욱 철저히 해야 한다. 설치환경 및 사용 조건 부하량 등에 따라 차이가 있겠지만, 증설과정, 부적절한 설계 등으로 인하여 케이블의 단면적이 부족할 경우가 발생하며, 운전 전류에 의하여 초과된 허용온도는 케이블의 열화 상태를 초래한다. 우리는 케이블의 사고를 체계적으로 감시 및 예방하기 위한 측정 장비를 개발, 한국서부발전 주식회사(Korean Western Power Co. Ltd.)에 설치하여 활선 케이블을 진단하였다. 이 논문에서 우리는 케이블의 부하전류를 측정하고, 측정된 부하전류에 의한 온도 특성을 예측 연구한 결과를 제시한다. 이 온도 값을 해석하여 케이블의 열화에 미치는 영향을 예측할 수 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.55-61
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• 2011

10KW 이하의 소형 풍력 발전 시스템은 언덕이나, 공원, 도시와 같은 협소한 지역에 유연하게 설치될 수 있다는 장점으로 인해 신재생에너지 분야에서 지속적인 연구/개발이 이루어지고 있다. 소형 풍력 발전기는 낮은가격, 고신뢰도 및 고성능이 중요시되기 때문에 최대 전력을 추종하기 위한 다양한 기법이 요구된다. 일반적으로 제어기의 출력은 DC 부하에 전원을 공급하기 때문에 48V 배터리에 연결되어 동작된다. 본 논문에서는 소형 풍력 발전 시스템을 위한 FPGA 기반 MPPT 제어기를 제안하고자하며, 제안된 시스템에서의 다양한 MPPT 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 NI 사에서 제작된 Compact-RIO 컨트롤러를 사용하였다.

• 공업화학
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• 제33권4호
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• pp.335-342
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• 2022

화석연료 사용 비중이 큰 농업분야에서는 최근 불안한 국제정제와 맞물린 에너지 가격 상승과 활발한 스마트팜 보급으로 전력사용량까지 증가하는 에너지 사용 패턴 변화로 새로운 국면을 맞고 있다. 따라서 친환경 분산형 전원으로 연료전지를 이용하며, 바이오매스를 직접 연료로 사용할 수 있는 연료전지 열병합발전 시스템은 농가에 열 및 전기에너지를 동시에 공급할 수 있는 효과적인 에너지시스템으로 인식되고 있다. 본 총설 논문에서는 바이오매스, 특히 농업부산물을 연료로 활용하기 위한 연료전지 기반의 열병합발전 시스템에 대한 공정 구성과 기술적 동향을 제시하고, 통합 연계공정 설계 시 고려해야 할 부분들을 논의하고자 한다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제24권3호
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• pp.573-605
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• 2015

본 논문은 2014년 7월과 2015년 7월부터 시행된 발전용 유연탄 과세와 LNG 세율 변경을 중심으로 세제 개편의 시나리오들을 설정하여 2029년까지의 SMP, 정산단가, 조세수입에 대한 영향을 추정하고, 시나리오 1(기준시나리오)의 값들과 비교하였다. 추정에서는 우리나라의 전력계통과 전력시장 운용방식에 특화한 모형과 전력수급기본계획 등의 정부 계획자료를 이용하여 전력계통 모의 실험을 실시하였다. 발전용 유연탄에 과세하고 조세중립성을 확보하기 위해 LNG에 대해서도 과세하는 경우에 단기에 SMP는 시나리오 1의 경우에 비해서 낮아진다. 원자력발전의 경우는 과세를 하여도 발전비용이 다른 발전원의 발전비용보다 작고, 원자력발전이 SMP를 결정하는 시간대가 거의 없기 때문에 과세가 SMP에 미치는 영향은 거의 없다. 따라서 SMP와 정산단가의 동조화관계가 성립한다면, 단기에 발전용 유연탄에 대한 과세로 에너지소비의 전력화현상을 둔화시키기는 어렵다. 그러나 중 장기에는 석탄발전설비가 충분히 확보되면 발전용 유연탄에 대한 과세는 SMP를 상승시키므로 세제 개편의 형태가 단기에 발전용 유연탄에만 과세하고 신규 유연탄 발전설비가 충분히 도입된 이후에 LNG에 대한 세율을 조정하면 에너지세제 개편으로 전기요금을 인상시켜서 전력수요를 감소시키려는 목적은 달성할 수 있을 것이다. 중 장기에는 발전설비의 확충으로 LNG복합발전기의 이용률이 낮아지므로 LNG에 대한 세율이 정산단가에 영향을 미치지 못한다. 원자력발전에 대한 과세는 SMP에 대한 영향과는 달리 정산조정계수의 영향으로 정산단가를 상승시켰다. 중 장기에 에너지세제가 갖는 순효과는 전력공급력의 확대에 따른 정산단가 하락이 에너지세제 부과에 따른 정산단가 상승을 상쇄시키는 정도에 따라서 달라질 것이다. 과세대상 중에서 원자력발전의 경우에 과세하는 경우에 추가적으로 발생하는 조세수입이 가장 컸다. 에너지세제의 형태와 조세수입의 관계를 보면 발전용 유연탄에 대한 세율이 높을수록, 그리고 원자력발전에 신규로 조세를 부과할수록 조세수입은 커진다.

• 환경영향평가
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• 제26권4호
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• pp.217-226
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• 2017

오늘날 대부분의 국가는 기후변화 문제에 직면해 있으며, 특히 군소도서개발국들(SIDS: Small Island Developing States)은 기후변화의 영향에 가장 취약하다. 이들은 전력생산 및 교통부문에 있어 수입된 석유와 화석 연료에 크게 의존하고 있으므로 유가 변동에 따라 경제적으로 매우 영향을 받는다. 군소도서개발국들(SIDS)이 디젤 연료에 의존하는 이유 중 하나는 외딴 섬에 인구가 분산되어 있어서 계통연결을 통한 전력공급이 어렵기 때문이다. 군소도서개발국들 중 피지(Fiji)는 기후변화의 심각성을 인식하고 기후 변화의 영향을 줄이기 위한 '국가계획'을 통해 신재생에너지 사용을 적극 장려하고 있다. 본 연구에서는 피지의 마부바 섬(Mavuva Island)을 대상으로 HOMER 프로그램을 사용하여 태양광, 에너지저장장치 및 디젤 발전의 조합을 통하여 최적의 에너지 시스템을 시뮬레이션하고 분석한다. 태양광과 디젤 발전을 합친 하이브리드 에너지시스템이 이 지역의 실행가능성 및 가격 측면에서 가장 효과적이고, 온실가스 감축효과도 큰 것으로 파악되었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제13권2호
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• pp.271-300
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• 2004

본 연구는 최근 두 차례에 걸친 국내 온실가스 배출권 모의거래의 결과를 분석하여 그 정책적 시사점을 도출하였다. 1차 모의거래는 5개 전력사를 대상으로 baseline and credit를 기준으로 실시하였고, 2차 모의거래는 1개 전력회사를 포함 여타 에너지집약 업종의 7개 기업을 대상으로 cap and trade 방식을 택했다. 물론 모의거래 시행을 위한 여러 가정들이 채택되었으나 기본적으로 자발적인 참여를 바탕으로 각 사에 경매를 통해 인센티브를 지급하고 온라인 시스템을 활용하여 거래하는 방식을 택하였다. 본 모의거래에서 특징적인 결과를 보면 거래시장의 불안정성을 들 수 있다. 즉, 거래가격의 변화가 크고 거래시장이 수요자 중심이거나 아니면 공급자 중심으로 나타났다. 이는 본 모의거래가 자발적이고 비구속적인 상태에서 운영이 되고, 각 참여사에 돌아가는 인센티브 규모가 과도하고, 참여자간의 정보가 비대칭적이며, 참여자의 무책임한 전략적 행위, 그리고 참여자의 시스템 운영 미숙으로 인한 것이라고 할 수 있다. 본 연구는 향후 우리나라가 도입하게 될 국내배출권거래제의 기본디자인과 이를 단계적으로 도입하는 방안, 그리고 인센티브 경매방식, 인센티브 총액, 재원조달 방안 등을 언급하고 있다. 이에 대한 더 많은 후속연구가 필요하며 특히 산업계의 적응능력 향상과 더 바람직한 제도도입을 위해서 앞으로도 계속하여 모의거래를 실시 할 것을 건의하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.48-48
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• 2011

2010년 약 19.5 GWp 의 규모로 성장한 태양광 시장의 주요 소재는 실리콘을 이용한 태양전지이며, 고성능 및 고효율 태양전지 시장이 급성장 하였다. 이러한 고품질 태양전지에 사용되는 주요 원료인 9N 급 폴리실리콘은 2008년 4월 $265/kg 까지 상승하였으나, 점차 하향안정세에 있으며, 급속한 가격 경쟁을 통해 당분간 장기공급가가 50$/kg 이하로 하락할 것으로 전망된다. 이러한 실리콘 제조기술 중 가장 많이 사용되는 기술은 Trichloro-silane (TCS) 또는 Mono-silane (MS)를 사용하는 기상법인 일명 Siemens 공정이다. 이러한 기상법의 경우 12N 이상의 초고품질 실리콘 제조가 가능하나, 대규모의 설비투자(1억원/폴리실리콘 1톤)와 높은 에너지(120 kWh/kg)가 요구된다. 이에 최근 기상법이 아닌 야금학적인 정련법에 대한 기술이 개발되고 있으며, 이는 금속 실리콘을 슬래그 처리, 편석 분리, 응고 급랭, 전자빔, 플라즈마 등을 이용하여 정련하는 공정을 말한다. 야금학적 정련법은 순도 면에서 기상법에 비하여 낮은 단점이 있음에도 불구하고, 여러 장점들로 인해 활발히 연구되며 점차 실용화 되고 있는 매우 유용한 기술이다. 야금학적 정련법의 주요 장점은 기상법에 비해 약 25% 정도의 설비 투자비로 가능하고, 금속 실리콘을 직접 사용하며, 에너지 payback이 짧다. 또한, 산 및 염화실렌을 사용하지 않으므로 환경 문제를 적게 야기하고, 생산설비의 확장성도 매우 높다. 본 연구에서는 국내 규석광을 이용하여 일련의 정련 공정을 거쳐 고순도SG(Solar Grade)급 실리콘을 제조하고자 하였다. 실리콘 용융 환원로를 개발하고 순도를 높이기 위해 슬래그정련법을 이용하였으며, 생산된 3N 급의 금속 실리콘을 비기상법정련 방식인 일방향 응고와 플라즈마 정련 및 전자기유도 용해법을 이용하여 고순도의 실리콘을 제조하였다. 본 연구에서는 상업생산을 개시한 외국의 E사와 비교하여 산침출공정을 거치지 않으므로 실리콘회수율 및 환경부하 절감의 장점을 갖고 있으며 최종 순도 실리콘 6N 이상, 보론 함유량 0.2 ppm 이하를 달성하였으며, 기존 기상법 대비 약 20%의 전력 감소와 약 13%의 금속실리콘 원료 절감 효과가 있었다. 저가/고순도 SG급실리콘의 제조기술 개발은 향후 세계 태양광 시장에 대한 경쟁력을 확보하고, 시장 점유율 상승에 기여할 수 있으며, 산업 확대를 통한 주변 산업으로의 파급 효과가 매우 클 것으로 예상된다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.13-21
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• 2009

무선 센서 네트워크 환경에서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 라우팅 및 센싱 역할을 함께 수행해야 하기 때문에 각 센서 노드들은 항상 에너지 부담을 가지고 있다. 이러한 무선 센서 네트워크에 사용되는 센서는 무인으로 동작 되거나 사람이 접근하기 힘든 환경에서 동작하는 경우가 대부분이다. 또한 다량의 센서를 배치하여 무선 센서 네트워크를 형성 하는 경우가 많아 센서 노드의 크기가 작아야 하고, 가격이 저렴해야 하므로 노드에 공급할 수 있는 전원의 양과 데이터 처리 능력에 제한이 있게 된다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 노드의 전력 소모를 줄이고, 망을 효율적으로 관리할 수 있는 알고리즘과 효율적인 라우팅 프로트콜을 제안하고, 제안한 알고리즘을 LEACH 프로토콜에 적용시켜 에너지 효율성을 검증하였다. Particle Sensor에서 이전 주기에 측정된 값과 현재 주기에 측정된 값을 비교하여 현재 측정된 값이 작거나 같으면 먼지가 감소하고 있다고 가정하고 다음 주기에 sleep모드를 설정해 주어 센서 노드의 에너지 소비를 줄여주는 알고리즘이다. 제안한 알고리즘의 시뮬레이션 결과를 보면 센서 노드의 에너지 소모를 향상시켜 주었고, LEACH 라우팅 프로토콜에 적용시킨 결과 네트워크의 수명을 향상 시켰다.