• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.221-232
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• 2023

탄소중립을 위한 이산화탄소 저감 기술 및 대체 에너지에 대한 수요가 계속 증가하고 있다. 팔리고스카이트(palygorskite)는 리본 구조를 가지는 점토광물로 넓은 표면적의 나노크기의 공극을 가지고 있어, 지구온난화의 주범인 이산화탄소(CO₂)를 포집하고 친환경 대체 에너지인 수소(H₂)를 저장할 수 있는 물질로 제안된 바 있다. 이번 논문에서는 대정준 몬테 카를로(grand canonical Monte carlo) 시뮬레이션을 사용하여 팔리고스카이트 나노공극으로의 CO₂ 및 H₂ 분자의 흡착 등온선과 기작에 대한 기초연구의 예비 결과를 보고한다. 실온에서 기체의 분압 관련 변수인 화학 포텐셜(chemical potential)의 증가에 따라 나노공극에 흡착되는 CO₂ 및 H₂ 함량은 증가하였다. CO₂와 비교하여, H₂의 흡착은 더 높은 화학 포텐셜, 즉 높은 에너지가 필요하였다. 이론 계산으로 얻은 나노공극에서의 평균 제곱 변위(mean squared displacement)는 CO₂ 보다 H₂가 훨씬 높았으며 기존 실험 결과와 일치했다. CO₂는 나노공극에서 일렬로 배열된 반면, H₂는 매우 불규칙한 배열을 보였다. 이번 연구 방법은 CO₂ 및 H₂를 저장 가능한 지구물질 광물을 찾는 개발연구뿐만 아니라, 지중환경에서 유체와 광물의 반응을 근본적으로 이해하는 데 기여할 것으로 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.601-610
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• 2020

최근, 세계적인 기후변화로 인하여 여름철마다 가뭄으로 인한 피해는 점점 심각해지는 상태이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 산간오지에는 고정(콘크리트)보가 아닌 수위조절이 가능한 가동보가 설치되고 있다. 기존의 가동보 구동방식은 시설관리 및 인력소모로 인해 고가의 운용비용이 발생하여 운용상 어려움을 겪고 있다. 또한, 가동보는 대부분 전력계통과 연계하여 사용하고 있으므로 오지에 설치되는 경우, 전력계통 연계비용에 대한 부담이 증가하고 운용비용도 상승하는 문제점이 발생되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점들을 해결하기 위하여, 가동보(공압식)에 공급되는 기존의 전원을 태양광모듈과 리튬이온전지를 이용한 자연에너지 전원공급시스템으로 대체하는 최적 운용알고리즘과 리튬이온전지의 SOC(state of charge) 평가 알고리즘을 제시한다. 또한, 전력계통의 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 50kW 전원공급시스템의 모델링을 수행하여, 독립운전모드와 계통연계운전모드에서 안정적으로 운용되고 있음을 확인하고, 투자비용에 대한 편익을 분석하여 상용화 가능성을 제시한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제8권3호
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• pp.135-142
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• 2021

친환경 제방 건설 소재로 연구되고 있는 바이오폴리머는 토양의 강도 증진 효과가 알려져 있으나, 아직 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 본 연구에서는 토양의 aluminum (Al) 스트레스 조건에서 잔탄검 (xanthan gum) 혼합에 따른 Camelina sativa L. (Camelina)의 뿌리 생장을 분석하였다. Al 스트레스 조건과 더불어 xanthan gum 0.05% 혼합구에서 생육한 Camelina가 비혼합구보다 뿌리 생장이 증가하였다. 같은 조건에서 aluminum activated malate transporter 1 (ALMT1) 유전자 발현이 xanthan gum 혼합구 및 비혼합구에서 모두 유도되었지만, xanthan gum 혼합구가 비혼합구보다 낮은 수준의 발현을 보여주었다. 추가적으로 용액에서 xanthan gum과 Al 이온의 결합을 확인하였으며, morin 염색과 ICP-OES 분석을 통해 Camelina 뿌리의 Al 함량을 측정한 결과 xanthan gum 혼합구에서 비혼합구 보다 뿌리의 Al 함량이 낮았다. 이러한 결과들은 xanthan gum과 Al 결합으로 인해 뿌리의 피해를 감소시키고 궁극적으로 식물의 생존 및 생육에 긍정적 효과를 미치는 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.430-439
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• 2019

본 연구는 친환경 에코필라 사방댐의 시공성과 경제성을 향상시키기 위해 제안된 중공트랙형 단면의 프리캐스트 에코필라 사방댐에 대하여 산사태 발생시 토석류에 동반되는 암석이 충돌할 경우 구조체의 안전성과 손상도를 평가하기 위해 비선형 충돌해석을 수행하였다. 최근에는 콘크리트를 이용한 에코필라 사방댐의 설치가 늘고 있으나, 콘크리트 투과형 사방댐 설계의 기준이 전무하여 경험적으로 설계되고 있을 뿐 아니라 산사태로 인한 피해가 지속적으로 늘고 있는 상황임에도 불구하고 극한환경을 적용한 성능평가나 연구를 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 선행연구를 통해 적정성과 성능에 대해 검증된 중공트랙형 단면의 에코필라 사방댐에 대하여 급경사지에서 발생한 우면산 산사태의 토석류 속도로 암석이 충돌할 경우로 가정하였다. 암석의 규모는 ETAG 27의 성능평가 기준을 참조하여 유사한 규모로 설정하였고, 최대 충격력이 작용할 수 있는 조건과 작용위치, 암석직경을 변수로 고려하였으며, 콘크리트 비선형 재료모델을 적용하였다. 재료 비선형해석이 가능한 ABAQUS 소프트웨어를 이용하여 해석적 방법으로 구조체의 강도와 손상도 평가를 수행하였다. 해석결과, 암석직경 0.3m와 0.5m가 충돌했을 경우는 구조체의 변위나 응력이 허용치 이내로 안전한 것으로 평가 되었으나, 0.7m 직경의 암석이 충돌할 경우 중공트랙형 기둥부가 에너지를 충분히 흡수하지 못하여 파괴되는 것으로 예측되었다. 또한, 콘크리트 손상도 평가결과 암석직경 0.3m와 0.5m에서는 손상비가 1.0이하로 나타났으나 0.7m 직경일 경우는 1.39로 평가되어 일정수준 이상에서는 사방댐 기능수행 적합성이 제고되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 사방댐 단면설계 시 고려해야 할 충격력에 대한 기초자료로 활용할 수 있으며, 향후 실험적 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권3호
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• pp.194-202
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• 2022

2000년대 이후 자원개발 분야에서는 안전성, 친환경 및 저비용 등의 이유로 ICT 기술을 적용한 사례들이 증가되고 있다. 국내에서도 제 2차 광업기본계획에서 광업 전주기와 ICT 융합에 대한 중요성을 명시하고, 제 3차 광업기본계획에서는 국내에 ICT 광산장비 보급 지원 및 스마트마이닝 시범 도입 등 ICT와 스마트 마이닝에 대해 강조하고 있다. 본 연구는 (주)고려시멘트 장성 광업소에서의 ICT 장비의 활용과 안전시스템 운용에 대해 설명하였다. 장성 광업소에서는 측량과 3D 스캐닝이 가능한 멀티스테이션과 핸드형 3D 스캐닝 등 두 종류의 3D 장비를 혼용하여 갱도의 3D 측량을 실시하고 있다. 3D 측량을 통해서 각 편별 위험 개소 및 특이사항을 파악하고, 편과 편 사이의 크라운 필라에 대한 안정성을 분석하였다. 또한, 실시간 위치추적 및 통신시스템을 구축하여 갱내 사고에 대한 구조방안 및 대피계획을 수립하고 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.191-196
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• 2021

본 논문은 해양 풍력산업의 근간이 되는 부품 표준화체계의 정립과 부품 국산화에 대해 중소기업의 기술역량을 강화하기 위한 제안을 하고자 한다. 풍력산업은 전 세계 나라들이 주목하고 있는 천연 에너지 산업으로써 지속적인 투자와 연구개발을 하고 있다. 특히 대부분의 기업들이 가장 최소단위인 부품개발에 대한 연구·투자 등에 집중하고 있기도 하다. 따라서 앞으로 국가의 미래를 결정할 수도 있는 친환경 에너지 산업인 풍력산업의 가장 기초가 되고 근간이 되는 3가지 사항에 대해 집중해야 할 필요가 있다. 첫째, 표준화에 대한 로드맵의 이해가 우선되어야 한다. 둘째, 국내 실정에 맞는 국제규격의 국내규격화 작업 및 Revision화, 셋째, 해외수입 의존도를 낮춰 고부가가치 단품 및 구성품 등에 대한 국산화가 이루어야 한다. 앞으로 중소기업을 중심으로 한 풍력산업 발전은 탄탄한 기반의 국가 산업이 되고 전 세계의 풍력시장을 선도하는 국가 기간산업으로 완성되기를 기대한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권1호
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• pp.165-173
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• 2019

국문 우주항공 분야에서 널리 쓰이고 있는 하이드라진[hydrazine, $N_2H_4$]은 로켓연료로 사용되는 대표적인 추진제이지만 환경에 유해하고 독성이 강하다는 단점이 존재한다. 따라서 친환경적이고 독성이 적은 추진제가 다양하게 개발되고 있다. 본 연구에서는 수산화아민[hydroxylamine, $NH_2OH$]을 출발물질로 하여, 질산[nitric acid, $HNO_3$]과 산-염기 반응을 통해 얻어지는 친환경 추진제 HAN[hydroxylammonium nitrate, $NH_3OHNO_3$]의 물리 화학적 특성에 대하여 적외선분광법을 이용하여 합성물의 조성, 화학구조 및 작용기를 관찰하였고, 열중량분석을 통해 HAN의 분해온도를 확인하였다. 이온 크로마토그래피를 통해 합성한 HAN에 함유되어 있는 질산이온의 함량을 측정하였다. 즉, N-H와 N-O의 IR peak가 $3161cm^{-1}$와 $1324cm^{-1}$에서 각각 나타나는 것을 통해 생성한 화합물이 HAN임을 확인하였고, pH 5-7 근처에서 합성한 HAN은 분해온도가 $120-140^{\circ}C$인 반면, pH 8 정도인 HAN은 분해온도가 $140^{\circ}C$ 이상임을 알 수 있었다. 한편, pH 6-7 사이에서 HAN을 합성하였을 때, 가장 높은 질산이온의 농도는 70%인 것으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.147-161
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• 2022

본 연구는 2000년 이후 시게루 반이 설계한 대표적인 임시전시관 3곳과 상설전시관 3곳을 대상으로 반의 전시공간의 생태적 특성과 디자인 특성에 대한 변화를 고찰하였다. 생태건축에 관한 개념 및 특성, 전시공간의 디자인 특성 등에 대한 문헌고찰을 통해 전시공간의 디자인 특성과 생태건축의 디자인요소에 대한 분석틀을 도출하였다. 연구 결과 건축규모, 공간구성, 기능, 재료 및 기술 측면에서 임시전시관과 상설전시관 사이에 큰 변화가 있다. 시게루 반의 임시전시관은 재활용 가능한 재료로 종이튜브, 컨테이너 등을 현장에서 전시 위주의 단층 공간으로 조립해 조립방법이 단순하고 공기가 짧아 전시회가 끝난 후 전시관이 철거되어 그 재료가 다음 전시장으로 옮겨지거나 재활용됐다. 한편 상설전시관은 철근콘크리트를 주체로 하고 목재와 유리재료를 다량으로 사용해 전시공간과 휴게공간을 분리시킨 다층 복합문화공간을 조성했다. 또한 시게루 반의 전시관을 영구건축으로서 친환경적인 재료와 혁신적인 구조기술, 기후설계 개념을 적용하는 등 지속가능한 건축을 실현하고 있다. 생태적 특성 측면에서 임시전시관은 건축자재를 모두 재활용할 수 있어 철거 후 산업폐기물이 발생하지 않았다. 상설전시관은 지붕, 벽면 등에 친환경 목재를 사용해 교체와 보수가 용이하며 두 가지 유형의 전시관은 모두 자연채광과 환기를 통해 자원과 에너지를 절약을 등 생태적 건축을 보다 지속가능한 방향으로 변화시켜 가고 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권3호
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• pp.143-152
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• 2019

본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인안정성을 평가하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지는 예인줄에 연결되어 이동하는 부선의 형태이기 때문에 LNG 공급용 부선의 예인안정성의 확보는 LNG 벙커링 바지 뿐 만아니라 주변 항해 선박의 안전을 위해 매우 중요하다. LNG 벙커링 바지의 예인안정성을 초기설계 단계에서 추정하기 위해 예인시뮬레이션을 위한 수치코드를 개발하였다. 초기설계 단계에서 활용 가능하도록 운동방정식에는 조종수학그룹 모델이 적용되었고 조종미계수에는 경험식이 적용되었다. 개발된 수치코드의 유효성을 확인하기 위해 발표된 계산 및 모형시험 결과와 비교하였다. 개발된 수치코드를 이용하여 LNG 벙커링 바지의 선미 스케그 면적과 예인 위치의 변화에 따른 예인시뮬레이션을 수행하였다. 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 선미 스케그 면적의 적정성을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.185-188
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• 2019

본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인안정성을 평가하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지는 예인줄에 연결되어 이동하는 부선의 형태이기때문에 LNG 벙커링 바지의 예인안정성의 확보는 LNG 벙커링 바지 뿐만아니라 주변 항해 선박의 안전을 위해 매우 중요하다. LNG 벙커링 바지의 예인안정성을 초기 설계단계에서 추정하기 위해서 예인시뮬레이션을 위한 수치코드를 개발하였다. 초기설계단계에서 활용 가능하도록 운동방정식에는 조종수학그룹(MMG)모델이 적용되었고 조종미계수에는 경험식이 적용되었다. 개발된 수치코드의 유효성을 확인하기 위해 발표된 계산 및 모형시험의 결과와 비교하였다. 개발된 수치코드를 이용하여 LNG 벙커링 바지의 선미 스케그 유무에 따른 예인시뮬레이션을 수행하였다. 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 선미 스케그 면적의 적정성을 확인하였다.