• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.242-247
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• 2022

본 연구는 기존의 폐CFRP를 재활용하여 얻은 재생 탄소섬유를 다시 CFRP 제조에 활용하는 대신 탄소를 모재로 구성하는 탄소/탄소 (Carbon/Carbon, C/C) 복합소재를 제조하는 원료로 활용하기 위한 것이다. 먼저 일반적으로 많이 활용되는 에폭시수지 복합재료의 열분해 공정에 산화-불활성 분위기 변환 기술을 적용하여 1~2% 수준의 잔탄률을 19%까지 향상시켰으며, 이를 통해 에폭시수지 활용 C/C 복합재료 제조 가능성을 확인하였다. 다만, 산화-불활성 분위기 제어를 통한 열분해 공정으로 얻은 탄소의 경우 산소결합도가 높아 추후 개선 연구가 필요한 것으로 나타났다. 또한, 폐CFRP를 열분해 열처리 후 파쇄 및 해쇄 공정을 통해 단섬유 C/C 복합재료 시험편을 제조하였으며 이에 대한 기계적 물성 평가를 통해 최적 공정 조건을 도출하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권3호
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• pp.91-96
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• 2023

석영유리 도가니(QC)의 사용 중 기포 품질을 검증하기 위하여 적절한 가속 시험 방법을 제안하였다. 실제 Czochralski(Cz) 공정에서 얻어진 폐기물 도가니의 기포 상태를 분석하고 QC 시험편을 이용하여 온도, 압력, 시간을 변화시켜 최적의 열처리 조건을 제시하였다. Cz 공정에서 생성되는 유사한 기포 크기와 밀도로 제어하기 위해서는 1450℃, 0.4 Torr 및 40시간의 열처리 조건이 적절하였다. 특히 Cz 공정에서 적용하는 압력인 10~20 Torr보다 상대적으로 낮은 압력인 0.4 Torr를 선택함으로써 기포 형성 가속시험의 시간을 단축시킬 수 있었다. 열처리 온도를 1550℃ 높일 경우, Ostwald ripening 현상으로 인하여 기포가 커지고 밀도가 급격히 낮아지며, 결정화 발생으로 적절한 가속시험 조건은 아닌 것으로 판단하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.209-216
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• 2024

육상 새우 양식장은 연안 양식에 비해 생장 환경을 보다 안정적으로 제어할 수 있어 고품질의 대규모 생산에 유리하다. 최적의 새우 생장 환경을 유지하기 위해서는 물의 순환, 적정 수온 유지, 산소 공급, 사료 공급 등 다양한 요소들을 관리해야 한다. 특히, 적절한 수질 관리가 되지 못하면 새우 폐사로 이어지기 때문에 양식장에 24시간 사람이 상주하여 지속적으로 관리해야 하는 어려움이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 최소한의 인력으로 운영 가능한 육상 양식장 통합 모니터링 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 IoT 기술을 활용하여 육상 양식장의 실시간 영상, 펌프 상태, 수질 데이터, 에너지 사용 현황을 수집하여 서버로 전송한다. 관리자는 웹 인터페이스 및 스마트폰 앱을 통해 서버에 저장된 양식장의 상황을 언제 어디서나 실시간으로 확인하고 필요한 조치를 취할 수 있다. 따라서 관리자가 양식장에 상주할 필요 없이 현장 작업 시간을 크게 줄일 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.845-848
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• 2013

오늘날 국내외적으로 심각한 기후변화로 인하여 안정적인 식량 확보를 위한 수단으로써, 1년 내내 계획적 식물재배가 가능한 공장형 식물공장의 필요성이 크게 증대 되고 있다. 또한, 도시 내 빌딩에서도 설치 운영 가능한 식물공장은 단위 면적당 생산성을 크게 향상 시키며, 유통 비용 절감과 제품신선도를 유지할 수 있는 장점을 갖는다. 이런 빌딩형태의 식물공장에는 태양광을 대신하는 인공조명이 필수적이다. 식물 공장용 인공광원으로 요즘, 에너지 효율이 높고 재배 식물에 적합한 최적의 파장을 선택적으로 공급 할 수 있는 LED(Light Emitting Diode) 조명이 각광 받고 있다. 본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 원격에서 재배 식물에 최적인 환경을 제공하기 위한 시스템에 대해 기술하였다. LED 조명과 $CO_2$, $O_2$, 온도, 습도, 조도센서, 색상센서들은 설치 및 유지 보수가 쉽도록 지그비(ZigBee) 네트워크로 구성하였으며, 이더넷 게이트웨이를 통해 인터넷에 연결되도록 하였다. 또한 식물 공장은 특성상 좁은 실내 환경에 많은 수의 LED 조명들이 밀집되어 설치 운영된다. 이런 운영 환경을 감안하여 LED 제어를 위한 데이터의 송수신에는 유선과 무선 네트워크를 혼용함으로써 무선 노드들의 데이터 전송 트래픽 부담을 줄일 수 있도록 하였다.

• 전기화학회지
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• 제4권3호
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• pp.132-137
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• 2001

최근 리튬이온전지를 채용한 노트북 PC의 수요는 계속 증가하고 있으며, 노트북 PC용 전지로는 잔존용량과 사용가능 시간을 정확하게 예측하며, 스스로 최적조건으로 충방전을 제어할 수 있는 SBP(smart battery pack)를 많이 채용하고 있다. SBP는 과충전, 과방전 및 과전류로부터 리튬이온전지의 안전성을 확보하기 위한 보호회로부 (protection IC)와 잔존용량 및 사용가능시간 등의 계산을 위한 지능회로부 (smart IC)로 구성되어있다. 보호회로는 충전 및 방전 FET를 이용하여 이상전류를 차단하며, SBS(smart battery system)는 system host, smart battery 및 smart battery charger로 구성되어 있다. 향후, SBP에 사용되는 IC는 저가이면서, 소비전류가 낮고, 소형화가 요구된다. 또한, microcomputer control type의 IC를 사용하고, 최적의 알고리즘을 개발하여 잔존용량 및 사용가능시간을 정확하게 예측할 필요가 있다. 이러한 SBS 기술은 노트북 PC 이외에도 전기자전거, 전기자동차, 전력저장용, 군사분야 등 광범위한 분야에서 사용될 것으로 예상된다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제42권12호
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• pp.9-16
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• 2005

인터넷 규모의 확장과 트래픽의 증가로 인해 발생하는 망 혼잡 상황을 해결하기 위해 본 연구는 망 제어 기술의 일환책으로서 간섭 예측 정보를 이용한 online 라우팅 알고리듬을 제안한다. 차세대 통합망은 사용자 서비스별 요구 수준에 따라 종단간의 QoS를 보장해야 한다. 이를 위해 동적 대역폭 할당이 효율적으로 이루어져야 하며, 망 전체 성능을 고려한 경로 설정 알고리듬이 필요하다. 본 논문에서 제안한 알고리듬은 현재 라우팅 요청이 요구하는 대역폭의 양이 미래의 잠재적인 트래픽을 간섭하는 정도를 예측하여, 이를 최소화시키는 방안을 제시한다. 망 전체 성능을 최대화하고, 한정된 자원이 낭비되는 것을 방지하기 위해 제안 알고리듬은 요구 대역폭, link 상태정보, 그리고 ingress-egress pair 정보 등을 복합적으로 고려한다. 또한 간섭을 예측하는 것은 동적으로 변화하는 망 상황에서 보장된 대역폭을 제공하게 함으로써 사용자의 요구를 최대한 수용할 수 있게 한다. 본 논문에서는 Internet traffic engineering에 적합한 최적 경로 설정 알고리듬을 제안하기 위해 라우팅 알고리듬이 갖추어야 할 요구 조건과 최근 연구동향을 분석하였으며, QoS 라우팅의 대표적인 연구사례를 분석하였다. 그리고 이를 기반으로 기존의 알고리듬의 문제점을 파악하고 최적의 해결 방안을 제시한다. 개선된 사항은 시뮬레이션을 통해 기존 알고리듬과 비교 및 분석되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• 공업화학
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• 제30권5호
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• pp.546-555
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• 2019

본 연구는 국내 화장로 설비의 주류를 이루는 대차방식 화장로의 성능개선을 목표로 하였다. 주연소실 형상 변화를 통해 용적을 증대시키고, 버너연소제어 최적화를 통한 화장시간 단축 및 에너지 사용량 절감기술을 실증설비 기반으로 연구하였다. 1차적으로 열유동해석을 통해 최적화된 구조설계로 주연소실의 체적을 약 70% 증대시키므로 연소배가스의 체류시간이 증대되는 효과를 얻을 수 있었고, 이를 통해 설계한 파이로트 화장로를 제작하여 다양한 운전조건에서 연소거동을 실험하고 주연소실 형상별 최적의 운전방안을 도출하였다. 이렇게 도출된 결과를 반영하여 실증 화장로를 설계하고, P시 Y화장장에 설치하였다. 실증 화장로 조업을 통해 최적 연소조건을 도출할 수 있었고, 고온의 연소배가스의 체류시간 증대에 따른 에너지 효율의 증대효과로 기존대비 화장시간 및 연료사용량을 최소화할 수 있었다. 즉, 화장시간은 기존 화장로 조업대비 44.1% 단축된 38 min이었고, 연료사용량은 기존 화장로 대비 54.4% 절감된 $21.8Nm^3$이었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권6호
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• pp.288-293
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• 2023

STS316L 합금의 Laser powder bed fusion 공정 최적화를 위하여 Laser power, Scan speed 및 Hatching distance의 공정조건을 제어하면서 투입 레이저 에너지 밀도와 조형체의 상대밀도와의 상관관계를 연구했고, 최적조건으로 제작된 조형체의 적층 방향에 따른 인장특성 변화를 분석했다. STS316L 분말을 에너지밀도가 55.6 J/mm³, 83.3 J/mm³ 및 111.1 J/mm³인 조건에서 적층 성형한 결과, 투입 레이저 에너지밀도가 83.3 J/mm³이며, Power 및 Scan speed 각각 225 W, 1000 mm/s인 조건에서 가장 안정적으로 고밀도 STS316L 샘플을 제작할 수 있었다. 최적공정조건을 이용해 적층 방향과 인장방향이 각각 0°, 45°, 90°인 인장시험편을 제작하여 인장특성을 비교한 결과 적층 방향과 인장방향이 수직인 시험편의 항복강도, 인장강도 및 연신율이 가장 우수한 것이 확인되었다. 적층 방향과 수직 방향으로의 이방성을 가지는 기공 및 Lack of fusion 결함이 응력집중을 야기하여 인장특성을 열화 시키기 때문인 것으로 추정된다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권5호
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• pp.225-234
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• 2015

가상발전소(Virtual Power Plant)는 비상발전(DG), 열병합발전(CHP), 에너지 저장 장치(ESS), 부하(Load)등과 같은 분산 에너지 자원을 ICT기반의 기술로 연계하여 하나의 단일 발전소와 같이 운영하는 기술이다. 지금까지의 가상발전소는 하나의 가상발전 플랫폼을 통하여 광범위하게 산재해 있는 다양한 분산 에너지 자원을 네트워크로 연결하는 구조를 기반으로 개발되고 실증되었다. 그러나 분산 에너지 자원 종류 및 수가 지속적으로 증가할 경우 이러한 분산 에너지 자원과 관련된 데이터 또한 기하급수적으로 증가할 수밖에 없으며 분산 에너지 자원의 분포가 광범위한 지역에 분포되어 있는 경우 하나의 가상발전 플랫폼으로 이들 모든 자원에 대한 네트워크를 중앙 집중형으로 가져가는 것은 네트워크 구성을 위한 기술적, 비용적 측면에서 매우 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 광범위한 지역에 분포되어 있는 분산 에너지 자원을 효율적으로 관리함으로써 시스템 부하에 따른 오류 확률을 낮추고, 분산 에너지 자원과의 데이터 교환의 견고성과 가상발전소의 확장성을 확보할 수 있는 대단위 가상 발전소 구성 방법을 제안한다. 또한 대단위 가상 발전소 구성 시 분산 에너지 자원을 직접적으로 제어하고 모니터링하는 소단위 가상발전 플랫폼에서 가변 및 민감성 부하를 고려한 최적의 자원 스케줄링 방법 또한 시뮬레이션을 통해 그 결과의 유효성을 검증한다.