• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.1-10
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• 2015

석유생산을 증진시키기 위해 널리 사용되는 대표적인 방법 중 하나인 수공법을 성공적으로 수행하기 위해서는 적절한 물주입량을 정하는 것이 중요하다. 일반적으로 수공법의 주입유량을 할당하기 위하여 생산정과 주입정사이 관계를 정량화하는 well allocation factor(WAF)를 이용한다. 수공법 배열의 기하학적 구조에 따라 WAF를 도출하는 정적(static) WAF는 저류층 물성 및 현장 조건에 대해 고려하지 않기 때문에 부정확한 값을 도출하는 한계가 있어 이를 보완하기 위해 주입 유량, 생산정과 주입정 사이 거리, 주입정 반경 등을 고려한 modified WAF 방법이 제안되었다. 이 연구에서는 정적 WAF와 modified WAF를 적용하여 수공법의 물 주입량을 최적설계하고 결과를 비교 분석하였다. 현장 조건을 고려하지 않는 정적 WAF 보다 modified WAF 방법을 이용하여 물 주입유량을 설계한 경우 적은 양의 물이 주입되면서 생산되는 물의 양이 감소함과 동시에 추가로 생산할 수 있는 석유의 양이 증가하는 것을 확인하였다. 특히 modified WAF 방법은 주입정과 생산정 사이 거리의 변화가 클 경우 주입 유량 최적설계에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.490-490
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• 2021

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에게 수질적으로 안전한 물을 안정하게 공급하는 것을 목표로 한다. 초기의 상수도 관망의 최적 설계는 비용만을 고려함으로써 미래의 불확실한 상황에 대한 대처가 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못하였다. 또한, 유량과 안정적인 수질 공급을 고려하는 설계는 몇몇 비선형적 요소를 포함하고 있으며, 특히 사용자의 수요 패턴에 따른 잔류 염소 농도가 설계 기준에 부합하지 못하는 문제가 되는 경우 사용자의 심미적, 심리적 불편을 초래할 수 있다. 이는, 수질의 안전성과 직결되는 문제이다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망의 설계에 대하여 수질과 수리학적 특성을 고려한 상수도 관망 다목적 최적 설계를 수행하였다. 상수도 관망은 수질적인 측면을 고려하기 위해 수원에서 수용가까지 용수를 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위하여 염소를 주입한다. 또한, 유리 잔류 염소의 평상시 기준을 (1.0-4.0mg/L) 유지하도록 규정하였다 (수도법 시행규칙 제22조의2). 하지만 사용자의 사용패턴, 체류 시간에 따라 잔류염소량이 달라진다. 따라서, 본 연구에서는 상수도 관망의 설계 비용과 염소 주입량을 동시에 설계 인자로서 고려하기 위해 Multi-objective Harmony Search를 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 이러한 상수도 관망의 수질 인자와 설계 비용을 고려한 최적 설계안은 경제적 측면 뿐만 아니라 사용자의 수질 측면의 안전성을 충족하는 방안을 제시할 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1595-1602
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• 2010

본 논문은 유체-구조 상호작용기법을 활용하여 약물을 일정하게 공급할 수 있는 약물주입기의 성능을 예측하고 이를 바탕으로 탄성체 구조의 최적 설계안을 제안한다. 탄성체 약물주입기는 지속적인 약물치료를 필요로 하는 재택환자에게 일정하고 안정된 속도로 약물을 주입하기 위해 개발되었으며, 약물을 수용하는 탄성체의 회복력을 이용하여 일정시간 동안 지속적으로 약물을 공급하는 장치이다. 기존의 탄성체 약물주입펌프는 약물의 잔여량에 따라 주입 압력이 변하고, 약물의 주입량이 시간이 지남에 따라 감소하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 약물이 주입되고 배출되는 전 단계에 걸쳐 일정한 압력을 유지하도록 기구부를 최적설계하고, 유한요소해석 및 실험을 통해 성능을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.415-424
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• 2009

대수층 바닥이 해수면보다 낮은 해안 지역에서는 관정에서의 적정양수량이 해수침투 여부에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 지역에서 관정의 적정 양수량을 초과하는 수요를 만족시키기 위하여 과잉양수를 시행해야하면 우기의 잉여 지표수를 대수층에 주입함으로서 과잉 양수정을 연중 보호할 수 있다. 본 연구에서는 최소의 주입으로 과잉 양수정을 보호할 수 있는 주입정의 위치와 우기의 주입량을 계산하는 전산모델을 개발하였다. 경계면모델과 최적화방법을 조합하여 개발된 수치모델에서 목적함수는 주입량의 최소화이며 제약조건으로 해수침투와 지하수 고갈을 고려하였다. 상태변수는 과잉양수량, 설계연한, 우기 기간, 그리고 양수정에서의 해수비율이다. 지하수 개발이 어려운 수리지질 특성을 가진 소규모 가상 도서에 대하여 본 기술의 적용성과 지하수 추가 개발의 가능성을 평가하였다. 적용결과 다양한 조건에서도 적정개발량을 초과하는 지하수 관정을 보호할 수 있는 주입정의 가동이 가능한 것으로 나타났다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.65-66
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• 2011

독립부하가 존재하는 계통연계 인버터에서 LCL필터 설계시 계통으로 주입하는 전류뿐만 아니라 독립부하 전압품질도 고려되어야 한다. 또한, LCL필터의 가격과 부피측면을 고려하여 고조파 감쇠율은 기준을 만족하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 가능한 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 계통전류의 고조파 기준은 만족하고, LCL필터 모델로부터 구해지는 전달함수를 이용하여 계통연계시와 독립운전시 모두 독립부하의 전압품질이 만족하도록 필터설계를 한다. 또한, 독립부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 대역폭에 가중치를 적용한 LCL필터 최적설계 방법을 제안한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.380-381
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• 2013

중요부하가 존재하는 계통연계 단상 인버터에서 LCL필터 설계시 계통으로 주입하는 전류뿐만 아니라 중요부하 전압품질도 고려되어야 한다. 또한, LCL필터의 가격과 부피측면을 고려하여 고조파 감쇠율 기준을 만족하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 가능한 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 계통 전류의 고조파 기준을 만족하고, LCL필터 모델로부터 구해지는 전달함수를 이용하여 계통연계시와 독립운전시 모두 중요부하의 전압품질이 만족하도록 단상 인버터의 필터설계를 한다. 또한, 중요부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 대역폭에 가중치를 적용한 LCL필터 최적설계 방법을 제안한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.545-560
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• 2019

EPB TBM 굴진 중 다양한 지반 조건에서 적절한 양의 폼(Foam), 폴리머(Polymer) 등 첨가제의 주입은 TBM 공사의 안정성은 물론 굴진 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 국외에서는 90년대부터 최근까지 EPB TBM 공법을 토사 지반에 적용할 때 최적의 첨가제 주입에 대한 연구가 활발하게 이루어졌으나 국내에서는 이와 관련된 연구가 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 굴착토 컨디셔닝에 가장 널리 사용되는 폼을 첨가제로 선정하고 폼 주입에 따른 토사 지반에서의 TBM 굴진 성능 변화를 일련의 실내 굴진 시험을 통해 파악하였다. 굴진 시험은 인공 사질토 지반을 동일 다짐 조건으로 조성하고 폼의 주입량과 상태를 나타내는 변수인 FIR (Foam Injection Ratio), FER (Foam Expansion Ratio), $C_f$ (Surfactant Concentration) 값을 변화시켜가며 수행되었으며, 각 시험에서 굴진 중 측정된 토크 값을 측정하였다. 또한 굴진 시험 후, 배토된 흙의 슬럼프 값을 비교하여 컨디셔닝 된 시료의 워커빌리티(workability)를 평가하였으며, 블레이드에 설치된 알루미늄 커터의 무게 변화를 측정하여 컨디셔닝 조건에 따른 동일 위치에서의 커터 마모량을 비교하였다. 최종적으로 측정된 토크, 슬럼프 값, 마모량 결과의 비교를 통해 본 연구에서 적용된 인공 사질토 지반에서 최적 TBM 굴진을 위한 폼 주입비를 도출하였다. 연구 결과를 통해 지반 조건에 따라 다른 최적의 TBM 굴진 성능을 확보하기 위해서는 장비 부하, 기계 마모, 워커빌리티 확보에 대하여 적정 수준을 만족하는 폼 주입 조건이 존재하고 이에 대응하기 위한 사전 폼 주입 설계가 필요한 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.39-48
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• 2018

가스리프트(gas lift) 설계 영향인자인 오일 조성과 주입가스 조성에 따라 해저 오일 저류층(offshore oil reservoir) 내 가스리프트 최적 설계를 수행하였다. 이를 위해 오일의 API 비중에 따라 구축된 저류층 모델을 이용하여 생산 시뮬레이션을 수행하였다. 저류층의 지속적인 생산성 감소 시, 가스리프트 적용에 의한 오일 생산증진효과가 크게 나타남을 확인하였다. 생산정 모델을 이용하여 가스리프트 반응곡선을 분석한 결과, 오일의 API 비중이 감소하고 주입가스의 비중이 증가할수록 생산량 증진에 필요한 주입 가스량이 높게 산출되었다. 다중밸브를 이용하여 가스리프트 최적 설계를 수행하였으며, 단일밸브 설계와 비교했을 때 가스 주입심도 감소로 인해 상대적으로 낮은 주입압력으로도 가스리프트 공법 운영이 가능하였다. 저류층 모델과 생산정 모델을 연계하여 가스리프트 적용에 따른 오일 생산증진을 분석한 결과, API 비중이 낮은 중질유 저류층에 천연가스를 주입했을 때 가스리프트에 의한 생산효율이 극대화될 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.923_924
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• 2009

본 논문에서는 소용량의 직류단 캐패시터를 가지는 교류전동기 구동 시스템의 전류 주입 방식 기반의 새로운 입력 전류 고조파 저감 방법에 대해 논의한다. 소용량 직류단 캐패시터를 가지는 전동기 구동 시스템의 가격 및 부피의 경쟁력을 유지하면서 주어진 고조파 규제를 만족시킬 수 있도록, 최소의 비용 추가로 입력 전류의 고조파를 저감하기 위한 새로운 회로를 제안하고, 제안된 회로를 이용하여 최적의 성능을 얻을 수 있는 제어 방법을 소개한다. 제안된 회로 구성 및 제어 방법의 타당성은 실험을 통하여 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.196-197
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• 2011

기존 LCL필터 설계기법은 계통에 주입되는 전류의 고조파 저감만을 고려하였으나, 연료전지 시스템과 같이 독립부하가 존재하는 경우, 독립부하의 전압 품질을 보장할 수 있는 필터설계가 이루어져야 한다. 또한 필터성능은 유지하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서 계통전류의 고조파 기준은 만족하면서 독립부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 밴드위스를 고려한 LCL필터 설계방법을 제안한다.