• 대한지리학회지
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• 제45권1호
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• pp.49-74
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• 2010

도시는 적극적으로 온실가스배출을 저감하고 기후변화에 대한 적응전략을 구현할 수 있는 적합한 장소이다. 기존의 도시 기후변화 완화와 적응의 계획, 정책, 이행에 관한 연구를 지속가능성 과학, 세계변화 과학, 다차원 거버넌스, 구조공학의 네가지 범주로 나누어 고찰하였다. 이 네가지 학문은 관점이 서로 다르지만 모두 기후변화로 인해 야기될 수 있는 위협을 극복하는데 보편적인 주제를 공유하고 있다. 포트랜드 시의 사례연구는 도시가 현명한 성장, 국지적인 기후대응 계획, 다차원 규모의 거버넌스, 녹생성장에 기여하는 그린 인프라구조의 설치등을 통해 온실가스를 저감하고 기후변화에 능동적으로 대응할 수 있음을 제시한다. 더욱이 도시에 위치한 대학은 민간과공공부문의 다양한 조직을 연결하고, 혁신적인 연구센터와 공간적으로 명확한 그린 인프라스트럭처를 창출하며, 영향평가 방법과 캠퍼스 탄소 인벤토리를 구축하며 서비스 학습을 통해 학생과 커뮤니티를 연결하여 이러한 기후변화의 완화와 대응의 허브로서 작용할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.347-354
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• 2014

본 연구에서는 연소 배가스 중에 포함된 이산화탄소의 탄산화 반응을 통한 고부가화합물 제조기술의 경제성평가를 수행하고 화합물 생산 계획에 따른 이익 및 내부수익률(Internal Rate of Return, IRR)을 분석하였다. 본 연구에서 고려된 기술을 이용하면 발전소에서 발생되는 연소배가스 중의 이산화탄소와 전기분해를 통해 발생되는 가성소다와의 탄산화 반응을 통해 고부가화합물(중탄산나트륨, $NaHCO_3$)의 생산 및 이산화탄소의 저감이 동시에 가능하다. 또한 전기분해에서 생산되는 염소 및 수소 가스는 다시 차아염소산나트륨(NaOCl) 및 고순도 염산의 제조에 적용된다. 기술의 경제성 평가를 위한 방법으로는 순현재가치법(Net Present Value method, NPV) 및 내부수익률(Internal Rate of Return, IRR)을 활용하여 일일 100톤의 이산화탄소를 처리할 수 있는 공정을 대상으로 20년간 상업운전을 가정하였다. 상기 가정하에서 20년간의 내부수익률은 약 67.2%, 20년간의 운전기간을 통한 총 이익은 순현가 기준으로 약 346,922 백만원으로 산출되었다. 그리고 2015년부터 시행예정인 탄소배출권 거래가 활성됨에 따른 ETS 수익을 고려할 경우 총이익은 약 60억원 향상되는 것으로 분석이 되었다. 상기 분석을 살펴보면 이산화탄소의 탄산화 반응을 통한 고부가화합물 제조기술은 온실가스 저감효과를 가져올 뿐만 아니라 경제성이 뛰어난 것으로 생각된다.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.45-53
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• 2022

디젤엔진의 배출물 개선을 위해 탄소수가 낮은 천연가스를 혼합하여 사용하는 천연가스-디젤 혼소 연소가 각광받고 있다. 특히 자발화 특성에 차이가 있는 디젤과 천연가스의 특성을 이용한 반응성 제어 압축착화(reactivity controlled compression ignition, RCCI) 연소 전략을 통해 기존 디젤엔진의 효율과 배출가스를 동시에 개선시키는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 상사점보다 앞당겨진 디젤 직접 분사시기 적용을 통해 실린더 전체 영역의 균일 혼합기를 형성하여 전체적으로 희박한 자발화 기반 연소를 달성함으로써 질소산화물 (NOx) 및 입자상물질 (PM) 저감과 제동열효율 개선을 동시에 달성할 수 있다. 하지만 매우 희박한 저부하 영역에서 불완전 연소량이 증가하는 단점이 존재하며, 안정적인 연소 구현을 위해 디젤 분사시기가 민감하게 제어되어야 하는 어려움도 존재한다. 본 연구에서는 앞서 언급된 저부하 영역에서의 천연가스-디젤 혼소 엔진의 효율 및 배기 개선을 확인하고, 동시에 발전용 엔진 구동 영역에서 디젤 분사시기에 따른 연소안정성을 평가하였다. 실험에는 6 L급 상용디젤 엔진이 사용되었으며, 1,800 rpm, 50% 부하 영역 (~50 kW)에서 실험이 진행되었다. 제동효율 및 연소안정성을 개선하기 위한 전략으로 분무 패턴이 다른 2개의 인젝터를 적용하였으며, 천연가스/디젤 비율과 디젤 분사시기를 바꿔가면서 실험이 진행되었다. 실험 결과, 협각 분사가 추가된 수정 인젝터에서 제동 열효율이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 연소안정성 및 출력, 그리고 강화된 배기 규제를 고려하였을 때 수정 인젝터의 분무 패턴이 예혼합연소 형성에 적합하였고 이를 통해 질소산화물 배출량을 Tier-V 기준치인 0.4 g/kWh 이하로 저감함으로써 RCCI 연소 가능 영역을 확장할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

• 적정기술학회지
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• 제7권2호
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• pp.127-135
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• 2021

전 세계적인 지구온난화의 위협에 대응하고자 세계 각국은 신재생 에너지의 확산, 탄소 배출 감소 등을 추진하고 있다. 또한, UN의 SDGs에도 포함된 기후변화에 맞서기 위한 노력으로 글로벌 자동차 제조사들은 향후 10년내에 전기 자동차로의 전면 전환을 추진하고 있다. 전기자동차는 탄소 배출 감소를 위한 유용한 수단이 될 수 있으나, 충전용 전기를 생산하는 단계에서 발생하는 탄소의 저감을 위해서는 친환경 신재생 에너지를 이용한 발전시스템이 요구된다. 본 연구에서는 아프리카 탄자니아에 설립된 태양광 발전소와 통합된 스마트 전기 모빌리티 운영 시스템에 대한 비전을 제안한다. 아두이노 컴퓨팅 장치를 기반으로 하는 스마트 모니터링 및 통신 기능을 적용하여 전기자동차 또는 전기 오토바이의 배터리 잔존용량, 배터리 상태, 위치, 속도, 고도, 도로 상태 등의 정보를 모니터링한다. 또한, 주변의 독립형 태양광 발전소 인프라와 통신하여 주행가능거리를 예측하고 충전 스케쥴 및 목적지까지의 경로 최적화를 수행하는 시나리오를 제시한다. 제안된 시스템의 구현 가능성은 전기 오토바이의 시험운행을 통해 검증되었다. 탄자니아에서 운영될 전기 모빌리티 시스템은 현지의 환경과 특성을 고려하여 친환경성, 경제성, 운용 용이성, 호환성 등의 요소가 고려되어야 한다. 본 연구에서 제안하는 스마트 전기 모빌리티 운영 시스템은 SDGs의 이행을 위한 중요한 기반이 될 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.131-137
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• 2022

현재 반도체 공정에서 다양한 by-product 및 미사용 가스가 배출되고 있다. 오염물질을 함유한 배기는 일반적으로 유기, 산, 알칼리, 열, 캐비넷 배기 등으로 분류하며, 각각의 배기 특성에 맞는 대기 방지설비에서 처리 후 배출된다. 유기 배기 물질로서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)은 산소 함유 탄화수소, 유황 함유 계 탄화수소 및 휘발성 탄화수소를 총칭하는 물질이고, 알칼리 배기의 주요성분은 암모니아(NH₃), 수산화테트라메틸암모늄(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)등이 있다. 본 연구의 목적은 유기와 알칼리 배기가스를 동시에 처리하기 위해 직접 연소 및 로 내 온도를 일정하게 유지하여 연소 특성 파악하고 NO_X 저감률을 분석하고자 진행하였다. VOC는 Acetone, IPA(isopropyl alcohol), PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)을 사용하였으며, 알칼리 배기 대표 물질로는 암모니아를 사용하였다. 실험 변수로는 온도와 당량 비(equivalence ratio, ER)로 배기가스 특성을 살펴보았다. 물질별 단독 및 혼합 연소테스트를 진행하였다. VOC 단독 테스트 결과 당량 비 1.4 조건에서 완전 연소가 일어남을 확인하였다. 암모니아는 당량 비 감소에 따라 산소 및 질소산화물의 농도가 감소하였다. 혼합 연소 운전 결과 배기가스 조성 내 질소산화물의 대부분은 일산화질소였으며 이산화질소는 10 ppm 부근으로 검출되었다. 전체적으로 질소산화물의 농도는 반응온도가 증가하면서 산화반응이 활성화되어 감소하는 경향을 나타나지만 이산화탄소의 농도는 증가하는 경향을 확인하였다. 전기열원을 적용한 무 화염 연소 기술을 적용하였을 때 VOC 및 암모니아 연소가 원활하게 일어남으로써 현재 별도로 운전되는 유기 및 알칼리 배기 시스템보다 경제성 및 공간적인 측면에서 장점이 있다고 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.103-110
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• 2017

우리나라 양돈 농장 내 돈사의 대부분은 고밀도 사육에 적합한 피트형 구조를 가지고 있다. 피트형 돈사는 돼지의 배설물이 바닥의 공간에 장기간 저장되는 구조로서 기존의 돈사에 비해 분뇨 처리를 위한 노동비용이 크게 절감되는 장점이 있다. 그러나 피트에 저장된 분뇨슬러리는 암모니아를 비롯하여 다양한 냄새물질을 지속적으로 배출하여 돼지와 근로자의 건강을 위협하게 된다. 축산업의 역사가 오래된 축산 선진국에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 슬러리 첨가제, 스크러버, 바이오필터 등을 개발하였으며 우리나라 역시, 점차 고밀도 사육 방식이 확산됨에 따라 냄새저감 수단에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. 특히 최근에는 돈사 피트에 직접 투여하는 미생물제의 보급이 빠르게 확대되고 있다. 미생물제는 구매 비용이 높다는 단점에도 불구하고 운반, 저장, 사용이 편리하고 상대적으로 유지비가 저렴하여 소규모 양돈 농가에서 많이 선택되고 있다. 이러한 미생물제와 비교하여 유사한 효과를 발휘하면서도 비용이 훨씬 저렴한 냄새저감 수단으로서 수용성 탄수화물이 있다. 수용성탄수화물이란 설탕, 포도당, 당밀과 같이 분자량이 적은 단당류 또는 이당류 등을 포함하며 분뇨슬러리에 용해된 이후 빠르게 미생물에 의해 이용될 수 있는 탄소화합물을 의미한다. 분뇨 내 미생물은 투여된 수용성 탄수화물을 분해하여 이산화탄소 및 각종 유기산을 생산함으로 슬러리를 산화시키는 효과를 발휘한다. 산화된 슬러리 내에서 비이온성인 암모니아는 이온성인 암모늄 이온으로 전환되어 휘발성을 잃게 된다. 본 연구에서 대표적인 수용성 탄수화물인 설탕을 돈분뇨 슬러리(120kg)에 0.1%(w/w) 투여함으로서 슬러리의 pH를 8.2 수준으로 유지하였고 암모니아의 휘발은 10일 평균 33% 저감하는 효과를 얻었다. 결론적으로 본 연구의 결과를 돈사 현장에서 활용한다면 미생물제에 비해 보다 저렴한 비용으로 피트 슬러리의 암모니아 휘발을 저감할 수 있을 것으로 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.127-137
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• 2021

미세먼지 전구체인 질소산화물(NOx)에 대한 대기배출부과금 제도가 2020년부터 국내에 도입 및 시행됨에 따라 이를 저감하기 위한 경제적인 연소기술 개발은 매우 시급한 실정이다. 본 연구에서는 해외 우드펠릿 대체재로서 REC(Renewable Energy Certificates) 확보가 가능한 국내 미이용 산림 바이오매스를 연료로 하여 0.1 MWth급 순환유동층 연소 설비에서 NOx 저감을 위한 air-staging 효과를 고찰하였다. 운전 변수로는 air-staging 적용 유무, 3차 공기 공급 높이(6.4 m, 8.1 m, 9.4 m) 그리고 air-staging 비율(1차 공기:2차 공기:3차 공기=91%:9%:0%, 82%:9%:9%, 73%:9%:18%) 변화이며 운전 변수에 대한 배기가스 내 NO와 CO 농도, 연소로 높이별 온도와 압력 프로파일, 포집된 비산재(fly ash) 내 미연탄소 함량과 연소효율을 분석하였다. 3차 공기를 가장 높은 9.4 m에서 공급한 air-staging 운전 시 NO 농도는 100.7 ppm으로 air-staging을 적용하지 않은 운전 조건(148.8 ppm)보다 32.3% 감소하지만 CO 농도는 오히려 52.2 ppm에서 99.8 ppm으로 91% 증가하였다. 더불어, NO 농도의 저감을 위한 환원영역과 CO 농도의 저감을 위한 산화영역 확보를 위해 3차 공기 공급 높이를 6.4 m로 유지하며 3차 공기 공급량을 늘리고 1차 공기 공급량을 낮춘 air-staging 운전 조건(73%:9%:18%)에서는 NO와 CO 농도가 각각 90.8 ppm과 66.1 ppm으로 air-staging 적용 조건 중 가장 감소되는 것을 확인하였다. 이러한 최적 운전 조건에서 연소효율 역시, air-staging을 적용하지 않은 운전 조건의 연소효율(98.3%) 보다 높은 99.3%임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.401-406
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• 2020

자동차에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물은 요사이 문제가 되는 미세먼지의 주요 요인 중 하나이다. 질소산화물(NOx)은 고온 조건에서 연소가 진행될 때 발생하므로 연소시 온도를 낮추는 방법으로 발생을 억제하고 있다. 자동차에서는 일반적으로 배기가스 재순환(EGR)을 사용하여 연소 온도를 낮추는 방법으로 감소시킨다. 그러나 EGR 비율이 높아질수록 NOx의 양은 저감되나 연소 안정성의 하락으로 인한 불완전연소 가능성의 증가로 일산화탄소와 미연탄화수소의 양이 증가하여 오히려 오염물질이 증가하는 문제를 발생시킬 수 있다. 여기에서는 연료 입자에 음파를 조사하여 연료 입자의 운동성을 향상시켜 연소가 원활히 진행되게 하여 연소의 안정성을 향상시키는 방안에 대하여 해석적 및 실험적 방법으로 연구하였다. 해석적 방법으로는 유동해석 소프트웨어를 사용하여 연료 입자에 다양한 주파수의 음파를 조사하여 연료 입자의 움직임 변화에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 작은 연료 입자의 조건에서는 고주파의 음파에 의해 영향을 많이 받고, 연료 입자가 큰 조건에서는 저주파의 음파에 의해 영향을 많이 받아 운동성이 증가함을 알 수 있었다. 실험적 방법으로는 연소실을 구성하여 정해진 당량비 조건에서 연소시키며 다양한 주파수의 음파를 조사하며 연소실내 압력을 측정하는 연구를 진행하였다. 측정된 압력으로부터 열방출량을 계산하면 연소의 진행 상황에 대한 정보를 얻을 수 있는데, 실험 결과 초기 연소시 상대적 저주파 조사 조건에서 열방출량이 증가한 것을 확인할 수 있었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제19권3호
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• pp.659-688
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• 2010

세계 각국에서는 지구온난화로 인한 기후변화에 적극적으로 대응하고자 중장기 온실 가스 감축 및 에너지 저감 목표를 설정하여 체계적인 감축 노력을 경주하고 있다. 하지만, 환경쿠즈네츠 이론에서 설명되어지는 바와 같이, 환경보전과 기존의 성장 정책을 통한 경제성장은 서로 상충관계에 있어, 기후변화에 능동적으로 대응하여 환경을 보전하는 동시에 경제성장을 달성하려는 정책은 한계에 봉착하였다. 최근 환경을 경제성장을 위한 기초자산으로 활용하여 경제성장과 환경보전을 동시에 달성할 수 있게 하는 새로운 성장패러다임인 녹색성장의 등장으로 두 가지 경제 목표의 동시달성이 가능해졌다. 녹색금융은 이러한 녹색성장을 금융측면에서 활성화시키는 방안으로써, 녹색산업의 장기적 성장에 필수적인 요소로 인식되고 있다. 현재는 도입 초기단계이지만 다각적인 분석을 통해 활성화 방안을 마련한다면 지속가능한 녹색성장 달성에 지대한 영향을 미칠 것으로 판단된다. 이에 본 논문에서는 녹색기술산업의 한 분야로써 차세대 성장동력으로 각광받고 있는 바이오산업을 예로 들어, 그 발전추이를 실증적으로 분석하고 예측하여 발전단계별로 구분하고 녹색금융을 통한 녹색산업의 단계별 자금조달방법론을 제시한다. 즉, 녹색산업의 단계별 자금조달방안을 토대로 녹색성장을 위한 경제주체들의 역할을 고찰하여 녹색금융의 효율적 운용방안을 제안함으로써, 녹색성장의 초석이 마련되어질 것이다.

• Spatial Information Research
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• 제20권3호
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• pp.15-25
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• 2012

최근 우리나라는 교통 혼잡, 대기오염과 같은 다양한 문제점을 일으키는 자동차 중심의 교통 체계 문제점을 해결하기 위해 대중교통 수요를 증가시키는 대중교통중심 개발(Transit Oriented Development, TOD)과 에너지 절약적인 도시개발에 초점을 맞추고 있다. 이러한 배경 하에 녹색 교통수단의 이용 활성화를 위한 보행 환경 및 시설에 관한 차별화된 평가 지표와 이를 측정할 수 있는 객관적평가 방안의 개발이 요구된다. 이에 본 연구의 목적은 TOD의 주요 계획요소(토지이용 밀도 및 다양성, 보행 친화적 도시설계, 대중교통시설 유형 및 공급수준 등)에 대한 효과 분석을 통해 다위계 보행 환경평가 지표 설계와 측정 방안을 제시하는 것이다. 이를 위해 TOD의 주요 계획요소를 GIS로 정량화 할 수 있는 지표를 반영하고 계층분석법(AHP: Analytic Hierarchy Process)을 활용하여 종로3가역과 한강진역에 보행 환경 평가를 실시하였다. 본 연구에서는 개별적인 TOD 계획 요소들의 보행 관련성을 종합하여 통행 패턴과의 영향관계를 규명하였으며 연구에서 제시된 보행 환경 평가 지표는 실제 물리적인 보행공간을 기반으로 한 역세권 및 환승센터 등에 적용되어 보행 접근성과 대중교통 편의성 복합토지이용 패턴의 가시화에 평가 도구로 활용될 수 있을 것이다.