• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.259-260
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• 2011

대기압 플라즈마는 멸균과 살균, 지혈, 피부재생, 치아 미백 등 여러 의학 분야를 대상으로 그 효과를 나타내고 있으며, 플라즈마 장비를 만들어 내기 위해 부피가 큰 진공 장비가 필요하지 않다는 점에서 대기압 플라즈마는 그 활용과 효과에 있어 큰 기대를 받고 있다. 대기압에서 플라즈마는 다양한 주파수를 이용하여 만들어져 왔으며, 본 연구실에서 연구하고 있는 수백 MHz-수 GHz 대역의 파워를 사용하는 플라즈마의 경우 대기압 플라즈마를 의학 분야에 사용할 때 만족해야 할 조건들에 만족하는 특성을 보여준다. 기존의 고주파를 사용하는 장비의 경우 추가적인 Matching 장비로 인해 플라즈마를 만들기 위해 큰 장비와 높은 파워가 필요한 단점이 있었다. 하지만 이 마이크로웨이브 장비는 전송선 이론을 기반으로 장비 자체가 구조적인 Matching이 이루어 지도록 설계되었다(그림 1). 즉, 추가적인 Matching 장비의 필요 없이 외부에서 파워를 주는 것만으로 플라즈마를 발생 시킬 수 있으며, 50% 이상의 파워 효율을 보여준다. 또한 그 크기도 손에 쥐고 사용할 수 있을 볼펜 정도의 크기이며, 3W의 정도의 저 전력으로 플라즈마를 발생 시켰다. 높은 에너지를 가지는 전자들은 공급되는 기체뿐만 아니라, 주변 공기와의 반응하여 여러 응용분야에 적합한 활성 종을 다량 만들어내게 된다. 본 연구실의 강점인 플라즈마 시뮬레이션으로 얻은 결과에서 주파수가 올라 갈수록 높은 에너지를 가지는 전자들이 많아지는 것을 보여준다. 그리고 발생시킨 플라즈마의 광학 특성에서도 생의학 분야에 적합한 많은 활성 종들이 발생 되는 것을 확인하였다. 일반적으로 의학 분야에 사용되는 플라즈마의 경우 플라즈마에서 발생하는 열에 의한 피해를 최소화 하는 것이 중요하다. 마이크로웨이브 플라즈마의 경우, 그 플라즈마의 온도가 50$50^{\circ}$C 미만으로 의학 분야에 사용하기 적합하다. 또한 구동 주파수가 올라갈수록 플라즈마를 유지하는데 필요한 전압이 상대적으로 낮아지게 되는데, 이는 전기적 쇼크 등 플라즈마 의용에서 발생하는 안전성 문제에 있어서도 마이크로 웨이브 장비가 좋은 점이다. 본 플라즈마 장비를 구동하기 위한 손바닥 크기 정도의 소형의 전용 파워 장치를 개발함으로써 저전력 소형 플라즈마 장치를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 마이크로 웨이브 장비는 여러 가지 분야에서 그 효과를 검증 받았다. 혈액 응고 실험에서 30초 정도의 짧은 처리만으로도 자연 응고에 비해 탁월한 지혈 효과를 보여줬다 (그림 2). 충치를 발생시키는 대표적인 구강균인 S.mutans의 살균 실험에서 Ti02와의 복합적인 처리를 통해 30초 미만의 처리로 처리하지 않은 것에 비해 10-6 만큼의 줄어드는 살균 효과를 보여줬다. 뿐만 아니라 치아의 미백에 있어서도 탁월한 효과를 나타냈다. 현재 본연구실에서는 마이크로 웨이브 장비의 기본적인 구조를 응용하여, 좀더 넓은 영역을 처리할 수 있는 대면적 마이크로 웨이브 장비를 위한 연구를 수행 중이다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제33권5호
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• pp.395-406
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• 2006

Ad hoc 네트워크에서 노드의 한정된 배터리 잔량 에너지는 전체 네트워크의 수명에 큰 영향을 끼친다. 따라서 이러한 에너지 한계를 극복하기 위해 다양한 power-aware 라우팅 프로토콜들이 네트워크 계층에서 제안되어 왔으며, 이들 power-aware 라우팅 프로토콜들은 기본적으로 노드의 배터리 잔량에너지와 전송 전력량을 경로 탐색 과정에서 반영한다. 본 논문에서 제안하는 power-aware 라우팅 프로토콜 TDPR(Traffic load & lifetime Deviation based Power-aware Routing protocol)은 노드의 배터리 잔량 에너지와 전송 전력량뿐만 아니라 각 노드의 트래픽 부하와 노드 간 예상 수명 편차를 경로 탐색 과정에 반영하여 전체 네트워크의 수명을 연장시키고 노드들 간 에너지 소모가 균등하게 이루어질 수 있도록 한다. ns-2[14] 시뮬레이터를 이용한 TDPR과 기존 라우팅 프로토콜들 간의 비교 실험은 전체 네트워크의 부하 균등, 노드들의 에너지 소모량, 그리고 개설 경로의 안정성 측면에서 TDPR의 개선된 성능을 확인한다. 실험 결과, 네트워크 탈퇴한 노드의 개수 비교에서는 TDPR이 AODV(4)보다 최대 72%, PSR[9]보다 최대 58% 적게 나타났다. 평균 잔량 에너지의 비교에서는 TDPR이 AODV보다 최대 29%, PSR보다 최대 15% 적은 양의 에너지를 소모하는 것을 확인하였으며, 에러 메시지의 발송 횟수 비교에서는 TDPR이 AODV보다 최대 41%, PSR보다는 최대 38% 적은 수의 에러 메시지를 발송하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5550-5558
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• 2015

최근 환경오염원의 배출이 적고, 에너지 효율이 높은 연료전지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 특히 고온동작 연료전지의 경우 대용량 연료전지발전시스템(FCGS, Fuel Cell Generation System)으로 전력계통에 연계되고 있다. 그러나 대용량 FCGS는 계통의 각종외란(불평형전류, 고조파, 서지 등)에 의하여 보호기기의 오동작, 제어소자의 소손현상 및 제어신호 헌팅현상이 발생하여 이에 대한 대책이 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 전력분석장비를 이용하여 대용량 FCGS에서 발생하는 실 계통 문제점을 분석하고, PSCAD/EMTDC, ETAP, P-SIM 소프트웨어를 이용하여, FCGS설비 및 FCGS의 접지계통과 불평형전류, 고조파, 서지와 같은 계통외란현상의 모델링을 수행하였다. 또한, 각 계통외란에 대한 방지대책을 수립하기 위하여, 불평형전류를 줄이기 위한 중성점접지저항기(NGR, Neutral Ground Resister)운용알고리즘, 고조파를 기준 범위 이내로 줄이기 위한 고조파필터 설계알고리즘, 서지로부터 설비를 보호하기 위한 SPD(Surge Protective Device) 운용알고리즘, 적절한 접지계통을 적용하기 위한 접지계통 운용알고리즘을 제안하였다. 이를 검증하기 위하여 상기에서 제시한 모델링을 이용하여, FCGS의 주요 장해요인들을 모의한 결과, 본 논문에서 제안된 대용량 FCGS의 계통외란방지알고리즘의 유용성을 확인하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.199-208
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• 2008

최근 CMOS 이미지 센서가 저전력, 저가격, 소형화를 이루면서 이를 이용한 하드웨어 및 응용 소프트웨어 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만CMOS이미지 센서 제품들은 하드웨어에 비해 아직 응용 소프트웨어 및 펌웨어의 완성도에서 여러 가지 문제를 가진다. CMOS 이미지 센서 기반 폴링 기법은 불필요한 메시지 교환으로 인해 비효율적인 동기화 문제 및 전송 지연이 일정 수준으로 높아지면 데이터 재전송에 대한 오버헤드가 크다. 이러한 이유로 폴링 방식의 구조적 안정성(structural stability)에 문제점을 가진다. 본 논문에서는 MCU를 통한 펌웨어 기반의 고속 동기화 기법으로 폴링 주기를 세분화하여 Stepwise 동기화 기법을 제안하고, 인터럽트 방식을 적용하여 재접속 및 데이터 전송을 개선하였다. 결과적으로 제안한 기법이동기화 시간 및 에러 커넥션에서 20% 이상 뛰어난 성능을 보여주는 것으로 나타났다. 또한 CMOS 이미지 센서 기반의 C328R 보드와 저전력 MCU인 ATmega128L을 이용한 보드를 개발하고, 제공 소프트웨어와 제안된 펌웨어의 카메라 모듈과 동기화 시간 및 에러 커넥션(Error Connection) 등을 비교, 분석하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제39권1호
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• pp.1-10
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• 2002

다중 사용자 DS-CDMA 시스템에서 더 좋은 성능을 얻고자 컨볼루션 부호와 시공간 차등 부호의 직렬 연쇄 구조를 제안한다. 본 논문에서 시스템은 다중 접속 간섭(MAI ; Multiple-access Interference) 를 억제하기 위해 다른 사용자의 확산 코드, 동기, 그리고 전력 정보 등을 필요로 하지 않는 단일 사용자 검파기(SUD : Single User Detection) 를 고려한다. 채널 부호로 사용된 부호화율 1 과 메모리 수 1 을 가지는 차등 부호는 부호화로 인한 효율 저하를 가져오지 않으며 최소 상태수를 가지게 된다. 그리고 시공간 블록 부호를 통해 다중 안테나로 인한 다이버시티 이득을 얻게 된다. 이러한 시공간 직렬 연쇄 컨볼루션 차등 부호를 복호함에 있어서 서로간의 정보를 교환하는 반복 복호 처리를 이용한다. 실험 결과로부터 본 시공간 연쇄 부호 기법이 DS-CDMA 시스템에서 기존의 컨볼루션 부호보다 유사한 복잡도에서 더 나은 성능과 유연성을 제공함을 알 수 있다. 또한 제안한 기법이 SUD를 하는 DS-CDMA 시스템에 적용될 때, 처리이득(PG : Processing Gain) 이나 간섭 억제 여파기의 탭 개수의 증가에 따라 성능 향상이 일어나며, 원근 간섭 전력 문제가 심한 경우에 성능 저하가 일어남을 알 수 있다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.449-456
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• 2014

기후변화로 인한 국지적인 이상가뭄 빈발 및 물수지 관련 불확실성 증가 등으로 각국에서는 사용가능한 담수량 확보, 즉 물안보 문제가 크게 대두되고 있다. 사용가능한 담수량 중 상당부분이 전력을 생산하는 발전 분야에도 사용되기 때문에 그 중요성이 점차 증대하고 있다. 신재생에너지원인 태양광발전은 설비제조, 설치 및 운전의 전 과정(life cycle)에서 수자원을 소비하지만 전통적인 에너지원인 화력발전이나 원자력발전에 비하면 상대적으로 수자원을 적게 사용한다는 장점이 있다. 본 연구에서는 태양광시스템의 원료채취부터 운영발전까지 물 사용량을 알아보기 위해 전 과정의 물 발자국을 측정하여 그 결과를 분석했다. 물 발자국 산정결과 태양광시스템의 전체 물 발자국은 $0.989m^3/MWh$이며, 폴리실리콘과 태양전지 공정에서 물 발자국이 높게 나타났다. 폴리실리콘 공정은 에너지 다소비 공정이기 때문에 냉각수 사용량이 많았고 태양전지 공정에서는 고효율 결정질 실리콘 세척을 위한 탈 이온수(deionized water) 사용량이 많았기 때문에 물 발자국이 높은 것으로 보인다. 태양광발전은 기존 에너지원보다 물 사용량이 적은 발전원임을 확인할 수 있었으며, 에너지 분야의 물 사용량을 절감할 수 있는 가치를 가지고 있음을 알 수 있다. 향후 에너지정책 결정에 있어서 신재생에너지의 부가적인 가치로서 물 발자국 개념의 도입이 중요하다.

• 디지털융복합연구
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• 제17권8호
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• pp.229-235
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• 2019

인터넷을 비롯한 광대역 멀티미디어 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 스마트폰, IPTV, VoIP, VOD, 클라우드 등의 새로운 서비스의 등장으로 유발된 데이터 통신량의 폭주로 가입자망의 고도화가 통신 산업에서 가장 큰 이슈가 되고 있다. 본 연구에서는 파장분할다중방식(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 수동형 광가입자망(Passive Optical Network, PON)의 국사 광역화와 광코어 절감을 위한 1기가급 Reach Extender(RE) 기술에 대한 개발을 시도하였다. 특히, 시장 경쟁력을 강화하기 위하여 광부품의 저가화와 소형화, 집적화, 소비 전력 폭주를 대처하기 위한 저전력화 등을 고려하였다. 또한, 기존 PON망에 RE 기술을 이용하여 전송 거리 확장 기술 개발 및 광선로의 용량 증가 기술 개발을 통한 신뢰성 기술, 원격관리 기술을 통합하여 일괄 시스템 개발을 완료하였다. 개발 시스템을 이용하여 기존 상용 1G PON 장비들과의 시스템 연동을 기반으로 개발 시스템을 이용한 국사 광역화와 광코어 절감을 이룬 것에 그 가치를 둘 수 있다. 본 연구를 기반으로 10G PON 기술 개발에 대한 연구를 진행 중이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1124-1128
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• 2021

선박으로부터 발생하는 배출가스에 대한 규제가 강화되고 이를 해결하기위한 대안으로 전기추진시스템의적용이 대형상선에서부터 중·소형선박에 이르기까지 그 사용이 증가되고있다. 전기추진시스템의 효율 향상을 위한 방법으로 발전원의 개선, 배터리·연료전지·태양광 등의 친환경 발전원의 시스템 연계 및 정류기, 전력변환장치, 추진전동기의 개발과 제어방식의 연구를 들 수 있다. 그 중 정류방식에 있어 상천이변압기과 다이오드를 이용하는 방식이 널리 사용되었으나, 직류배전을 이용한 친환경발전원의 계통 연계, 가변속 발전원의 사용, 중·소형 전기추진시스템의 적용을 통해 전력용 반도체 소자를 이용한 AFE정류기에 대한 수요가 증대되고 있다. 이러한 AFE 정류기를 제어하는 방식에 있어 기존의 비례적분제어기가 아닌 신경회로망을 이용한 방식을 본 연구에서는 제안하였다. 기존의 제어기 데이터를 활용하여 Matlab/Simulink를 통해 학습한 신경회로망제어기를 설계하고 PSIM을 통해 설계된 정류시스템에 신경회로망 제어기를 적용하여 부하변동에 따른 직류출력단의 파형과 역률 개선의 유효성을 확인하였다. 이는 공간이 협소한 중소형 친환경 선박의 정류시스템으로써 적용이 가능하다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.534-546
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• 2023

디스크 커터는 과다하게 마모되거나 손상되는 경우 회전이 불가능하거나 효율적으로 암석을 절삭하는 것이 불가능하다. 따라서 디스크 커터의 마모정도에 따라 교체주기를 적절하게 관리하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 디스크 커터의 교체주기를 결정하기 위해서 인력에 의한 정기적인 계측을 수행한다. 이러한 인력에 의한 디스크 커터의 계측은 작업자의 안전과 관련한 이슈가 있고, 부정확한 계측결과를 가져올 수도 있다. 이러한 이유로 해외에서는 디스크 커터의 마모정도를 센서를 통해 실시간으로 측정하기 위한 기술의 개발이 이루어지고 있으며, 디스크 커터의 마모량 계측에는 초음파 센서, 와전류 센서, 자기 센서 등이 활용된다. 본 연구에서는 TBM 디스크 커터의 마모량을 실시간으로 계측하기 위한 와전류 센서의 적용성을 평가하였다. 와전류 센서의 거리 계측정확도를 실험실 모사시험을 통해 평가하였고, 특히 디스크 커터가 노출될 수 있는 챔버 내 여러 환경조건에서의 계측정확도를 비교하였다. 최종적으로는 17인치 디스크 커터를 활용하여 와전류 센서의 계측 정확도를 검증하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.267-271
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• 2013

KEPCO 전력연구원에서 개발한 고효율 습식 아민 $CO_2$ 흡수제(KoSol-4)를 적용하여 Test bed 성능시험을 수행하였다. 국내에서는 처음으로 석탄화력발전소에서 발생되는 연소 배가스를 적용하여 하루 2톤의 $CO_2$를 처리할 수 있는 연소 후 $CO_2$ 포집기술의 성능을 확인하였으며 또한 국내에서는 유일하게 공정운전에 소요되는 재생에너지 소비량을 실험적으로 측정함으로써 KoSol-4 흡수제의 성능에 대한 신뢰성 있는 데이터를 제시하였다. 흡수제 순환량 및 재생탑 운전압력을 대상으로 한 변수 실험 결과 Test bed 연속운전은 안정적으로 수행되었고, 흡수탑에서의 $CO_2$ 제거율은 국제에너지기구 온실가스 프로그램(IEA-GHG)에서 제시하는 $CO_2$ 포집기술 성능평가 기준치($CO_2$ 제거율: 90%)를 안정적으로 유지하였다. 또한 흡수제(KoSol-4)의 재생을 위한 스팀 사용량(재생에너지)은 3.0~3.2 GJ/$tCO_2$이 소비되는 것으로 산출되었는데 이는 기존 상용 흡수제(MEA, Monoethanolamine)의 재생에너지 수준(약 4.09 GJ/$tCO_2$, 본 연구) 대비 약 25% 이상 저감된 수치일 뿐만 아니라 우리나라에서 연구 중인 모든 $CO_2$ 포집기술을 통틀어 가장 우수한 성능이다. 본 연구를 통해 KEPCO 전력연구원에서 개발한 KoSol-4 흡수제 및 공정의 우수한 $CO_2$ 포집 성능을 확인할 수 있었을 뿐만 아니라, 향후 고효율 흡수제(KoSol-4)를 상용 $CO_2$ 포집플랜트에 적용할 경우 $CO_2$ 포집비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대되었다.