• 한국환경기술학회지
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• 제19권6호
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• pp.576-585
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• 2018

상하수도를 포함하는 7대 지하매설배관(상수도, 하수도, 전기, 통신, 가스, 난방, 송유)은 시공에서부터 운영 및 유지관리에 걸친 전 생애 주기 동안 체계적인 관리가 매우 중요하다. 특히, 지하매설배관의 전생애주기에 가장 큰 영항을 미치는 것은 시공과정이다. 새로운 도시를 건설하거나 서로 다른 지하매설배관을 유지관리하기 위해서는 매번 땅을 파고 시공 및 관련 작업을 수행해야 한다. 이 과정에 먼저 시공한 배관은 후에 시공하는 배관 시공 과정에 2차 및 3차 파손이 빈번하게 발생할 수 있는 가능성이 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 시공 과정에 일어나는 파손을 실시간으로 감시할 수 있는 시스템이 필요하다. 또한 지하매설배관의 환경에 따라 시스템의 지속적으로 운영하기 위한 전력의 공급이 제한되는 경우가 많아 기존 전력이 아닌 자연에너지를 이용한 안정적인 전력공급 시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 풍력과 태양광을 이용한 자연에너지를 이용하여 배관감시 시스템을 장기간(24시간 15일) 안정적으로 운영이 가능한 장치를 개발하였으며 이를 현장시험을 거쳐 운전성능을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.154-154
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• 2011

화석연료의 가격 및 공급의 불안정과 온실가스감축 국제 규제 강화 등에 대한 대안으로 여기는 신 재생에너지는 높은 초기 투자 부담으로 인하여 관련기술의 연구개발과 보급정책 등 전과정에 걸친 정책 지원체계가 필요하다. 본 연구에서는 지열에너지를 이용하는 지열냉난방기술에 중점을 두고 이에 대한 중장기 정책 포트폴리오 작성을 위한 기술 및 정책적 접근방안을 제시하고자한다. 지열에너지의 가장 큰 특징은 기후 등에 영향을 크게 부하가 변하는 태양광, 풍력 등과 달리 일정한 부하를 유지함으로써 안정적인 에너지공급이 가능하다는 것이다. 또, 품질 측면에서도 화석연료를 이용한 기존의 연료보다 쾌적한 환경을 조성하여 고급에너지로 평가받고 있다. 반면, 설비를 갖추기 위한 천공, 히트펌프 설치 등에 큰 비용이 든다는 단점을 가지고 있다. 현재 히트펌프 제작기술은 국산화를 완료한 상태로 사실상 기술개발에 의한 큰 폭의 원가절감은 기대하기 힘든 상황이다. 하지만, 유사분야인 시스템 에어컨이 표준화 및 대량생산을 통한 시장 보급 확대로 보급단가가 하락한 것을 고려해 볼 때 이를 통한 가격하락은 어느 정도 기대해 볼 수 있을 것으로 생각된다. 에너지 외적인 측면에서 볼 때도 지열에너지의 공급은 상당한 의미를 갖는다. 건물 냉 난방용 이외에 다양한 용도의 개발을 통해 비닐하우스나 온실 등에 지열에너지를 이용할 경우 정부차원에서 농어촌에 대한 지원이 가능하다. 또, 기존의 에너지원을 조달하는데 어려움이 있는 산간, 도서지방에서는 도시지역보다 투자대비 큰 효과를 볼 수 있어 지역간 에너지 불균형 해도에도 도움이 될 수 있다. 이와같은 지열에너지의 특성에 따라 향후 발전방향을 정리해 보았다. 핵심기술인 지열 히트펌프의 산업구조와 시장 보급 확대를 통한 가격하락을 기대한다. 지역개발 및 고립지역에서 타 신 재생에너지와 함께 독립적인 전력, 냉난방 등의 완전 에너지 공급시스템을 갖출 수 있다. 또한 특수 작물 등의 고급 농수산물 생산등의 용도개발을 통해 지열에너지 공급역량을 성장시킬 수 있을 것이다. 이와 함께 중장기 비젼을 제시하기 위해 추진되어야 할 연구과제로는 시장 보급 확대에 따른 가격경쟁력 도달 가능성에 대한 연구를 통해 산업육성 방안 마련, 타 신 재생에너지기술과 복합 설치에 의한 시너지 효과 및 이에따른 초기 투자비 증가에 대한 대책, 보급 잠재량 조사, 지열시스템의 자금 조달 및 관련 정책 검토 등이 있을 수 있다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.684-693
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• 2021

연구목적: 아두이노를 이용하여 실시간 대지저항 데이터를 취득할 수 있는 스마트 대지저항 측정장치를 개발하여 낙뢰 등 이상전압으로부터 안전한 설비환경을 구축하는것에 목적이 있다. 연구방법: 본 논문은 아두이노와 전력선 통신(PLC) 체계를 갖춘 대지저항 취득 및 분석 시스템을 개발하여 설계모델과 적용사례를 연구하였다. 경남지역의 풍력발전 단지 내 일부 부지를 테스트 베드로 선정하여 신기술을 적용한 실시간 대지저항 데이터를 취득하였다. 전극배열은 웨너(Wenner) 4전극배열과 슐렘버거(Schlumberger) 전극배열을 혼용한 스마트 전극배열을 채택하였다. 연구결과: 본 기술의 특징은 첫 번째로 스마트 다 전극의 깊이를 각기 다르게 편성해 층간에 특이성을 가지는 지층 구조에도 취득 데이터의 오차범위를 축소하였다. 두 번째로 스마트 접지전극에서 취득한 대지저항 데이터의 정보를 사물인터넷으로 실시간 송·수신이 가능하도록 IT융합 기술을 적용하였다. 마지막으로 규칙적인 관리 체계를 구축하고 Server에 축적된 빅 데이터를 분석하여 다양한 요소들의 변화추이를 확인할 수 있으며, IT융합 환경에 최적의 접지 알고리즘과 접지시스템 설계 모델링이 가능하다. 결론: 본 기술은 4차 산업 시대에 근간이 되는 도시 기반시설에 낙뢰로 인한 서지(Surge)의 피해를 줄이고 최적화된 접지시스템 모델을 설계하여 사용자의 안전과 생명을 보호 할 것이다. 또한 순수 국산 기술력의 지적재산권을 확보하여 포스트 코로나 시대에 팬데믹으로 정체되어있는 우리산업의 일자리 창출과 활기를 불어넣는 효과도 기대된다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.277-290
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• 2021

슈퍼커패시터는 일반 커패시터(축전지, 콘덴서)에 비해 정전용량이 매우 큰 커패시터로 전기화학 커패시터 혹은 울트라 커패시터(ultracapacitor) 라고도 부르는데, 화학반응을 이용하는 배터리와 달리 전극과 전해질 계면의 단순한 이온 이동이나 표면화학반응에 의한 충전현상을 이용한다. 짧은 충전시간(~ 30초), 우수한 출력특성, 반영구적 수명(~ 100,000 cycle), 낮은 유지비용, 빠른 응답특성, 높은 안정성 등을 특징으로 하여, 백업용 전원, 무정전전원장치, 수송 기계 및 스마트 그리드의 고출력 보조 전원 등 급속 충방전이 필요한 전자기기 및 고출력이 요구되는 산업분야에서 활용되고 있다. 태양광과 풍력 같은 불규칙적인 전력원을 활용하는 발전에서 2차 배터리와 함께 에너지저장장치로 구성되어 상대적으로 느린 배터리의 충·방전 특성을 보상하고 배터리 수명연장에 기여하며 시스템의 전체 전력 품질을 향상시킬 수 있다. 본 고에서는 이처럼 에너지저장장치로 다양한 분야에서 활용되고 있는 슈퍼커패시터에 대해, 전극 재료에 따른 에너지 저장 원리 및 메커니즘, 분류를 간략하게 살펴보고, 국내외 제품 연구, 특허, 시장 및 제품 현황을 제시하여 활용성을 검토하고 향후 전망을 살펴보았다. 에너지 저장 소자로 슈퍼커패시터가 관련 산업 수요에 대응하기 위해서는, 고전압 모듈 기술, 고효율 충전, 안전성, 추가적인 성능개선 및 비용경쟁력 등 아직까지 해결해야 할 과제들이 많다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권2호
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• pp.137-143
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• 2016

10 MW급 부유식 파력-해상풍력 복합발전 플랫폼의 석션 매립 앵커 시스템 설계를 위하여 제주도 차귀도 서북쪽 인근해역에서 퇴적 환경 및 퇴적물 성분 조사를 수행하였다. Chirp III을 이용하여 획득한 탄성파 단면도를 Chough et al.[2002]의 분류 방법에 따라 음향상 분류를 수행하였다. 그 결과, 조사 해역내의 중앙 및 서북부 지역에서는 주로 편평한 해저면 아래 두께 5~15 m의 내부 반사층이 존재하는 Type I-3으로 확인되었다. 반면 동남부 지역에서는 표층 반사 신호가 상대적으로 큰 Type I-1, I-2 그리고 III-1로 확인되었다. 또한 8개의 대표 정점에서 채취한 시료에 대하여 5종류의 물리적 시험(단위중량, 함수비, 입도분석, 액성 및 소성 한계, 비중)을 수행한 결과 조사 해역 내에는 모래(SP)와 실트가 섞인 모래(SM) 그리고 SP-SM이 혼합된 퇴적물이 존재함을 확인하였다.

• 스마트미디어저널
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• 제12권10호
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• pp.63-70
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• 2023

최근 스마트팜 에너지 비용 중 35% 낸난방비 에너지 소비가 증가되어 에너지 소비 효율화가 요구되며, 전기료 현실화에 대한 우려로 신재생 에너지 중요성이 증가하고 있다. 신재생 에너지는 수력, 풍력, 태양광 등에 속하며, 이중 태양광 에너지는 전기에너지로 변환하는 발전기술로, 이 기술은 에너지원이 환경에 미치는 영향이 적고, 유지 보수가 간편하다는 특징을 갖고 있다. 본 연구에서는 온실 축열조, 히트펌프 데이터 기반으로 축열조 영향을 많이 미치는 요소를 선정하고 축열조 공급 온도예측 모델을 개발하고자 한다. 시계열 데이터 분석 및 예측에 효과적인 LSTM(Long Short-Term Memory)과 다른 앙상블 학습 기법보다 뛰어난 XGBoost 모델을 이용하여 예측한다. 히트펌프 축열조 온도를 예측함으로써 에너지 소비를 최적화하여 시스템 운영을 최적화할 수 있다. 또한, 태양광 활용에 따른 냉난방비 절감 및 농가의 에너지 자립도 개선 등 스마트팜 에너지 통합 운영 시스템에 연계하고자 한다. 플랫폼을 통해 폐열 에너지의 공급을 관리하고 최대 난방부하 및 계절, 시간별 작물생장에 필요한 에너지값을 도출하여 이를 기반으로 최적 에너지 운용방안을 도출하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.158-166
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• 2018

도시재개발과 달리 도시재생은 개발대상지에 대해 보완이 아닌 보존, 복원, 관리를 통해 해결하는 과정이다. 특히 생태기반형 도시재생이란 생태환경을 고려한 지역의 삶의 질 개선, 안정적 정주 공간 구축, 그리고 지역 경제활성화를 위한 시도이다. 본 연구의 목적은 생태기반형 도시재생의 이론적 개념을 정리하고 성공적인 평가를 받고 있는 해외 선진 사례를 분석하여 국내 기성시가지의 물리 환경적 재생과 함께 사회 경제적 재생의 방향성을 제안하고자 한다. 본 연구를 통해 도출한 결과는 첫째, 교통정체를 해소하고 미세먼지를 감소시키는 자전거에 대한 중요성과 지속가능한 통근체계를 고려하여 대중교통 노선인 버스, 지하철 등에 대한 연계방안의 필요성을 도출하였다. 둘째, 기존의 자연환경의 맥락을 유지하면서 다양한 규모의 공원 및 수변산책로에 대한 계획과 전기자동차 도입 및 풍력발전시스템 등 자연요소의 활용의 중요성을 발견하였다. 셋째, 에너지효율성을 제고하는 도시재생을 실행하기 위해서 건물 배치 및 밀도 등 건축계획적 측면과 대체에너지 이용, 폐기물 관리 등의 건축설비적 측면에 대한 고려가 필요하였다. 넷째, 시민들이 쉽게 접근할 수 있도록 교육과 연구가 필요하며, 재생 과정에서 시민들에게 적극적인 홍보와 참여관찰 등 민관 파트너쉽이 요구되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.662-669
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• 2018

최근 제주도를 비롯한 도서지역의 전력 사용량 증가 및 해상풍력 발전단지 개발 등으로 인해 해저 동력케이블의 신규 설치가 검토되고 있다. 해저에 설치되는 동력케이블의 보호를 위해서는 선박의 투묘, 주묘, 어로 작업 등에 대한 특성을 기반으로 매설 깊이를 산출해야 한다. 그러나 우리나라는 아직까지 해저 동력케이블 보호를 위한 대상 선박의 규모와 관련된 설계기준이 전무한 실정이다. 본 연구에서는 해저 동력케이블과 유사한 국내 해저배관의 보호를 위한 설계기준을 분석하고, 동력케이블의 설치 환경을 고려한 긴급 투묘의 형태별 분류를 토대로 위험도 매트릭스 모델을 개발하여 보호 대상 선박의 규모를 해당 해역을 통항하는 선박의 크기별 누적함수 규모에 따라 설계하였다. 해저 동력케이블 보호 기준에는 설치 해역의 수심과 조류 등의 환경 조건, 투묘와 주묘 등과 같은 해양사고 조건 등을 연계하였고, 선박의 운항 환경을 항계, 연안해역과 근해해역으로 구분하여 동력케이블의 구체적인 보호 대상 선박의 규모를 검토하였다. 대상 선박의 규모 결정에 대한 적정성 및 유용성 차원에서 완도에서 제주구간에 신설 예정인 제3호 해저 동력케이블에 적용하여 검증하였다. 이러한 해저 동력케이블과 해저배관 등의 보호를 위한 대상 선박의 선정 기준은 향후 매설깊이 설정에 따른 앵커 중량 선정은 물론 해저케이블 물리적 보호시스템 개발에도 활용될 것으로 기대된다.

• 환경영향평가
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• 제26권6호
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• pp.479-494
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• 2017

후쿠시마 사태 이후 형성된 원전에 대한 부정적인 여론은 몇몇 국가에서 '탈원전'이라는 정책으로 표출됐다. 한국도 문재인 정부가 들어서면서 원전의 비중을 단계적으로 낮추는 에너지 정책 전환 계획을 발표했다. 이로써 기후변화와 에너지 안보라는 두 가지 문제를 동시에 해결할 주요 에너지원으로 꼽혔던 원전 사용에 제한이 발생했다. 이 연구는 원전의 단계적 폐쇄를 주요 내용으로 하는 에너지 정책 전환 이행과 기후변화체제라는 상황 속에서 2016년부터 2030년까지 한국의 최적전력구성비를 찾는 것이 목적이다. 최적전력구성비는 시간당 전력수요와 INDC를 최소비용으로 만족하는 구성비를 의미한다. 이 연구에서는 선형계획법을 통해 에너지 정책 전환을 이행하는 시나리오와 원전을 2017년 수준으로 유지하는 시나리오로 나누어 비용을 비교분석했다. 그 결과 두 시나리오 모두 풍력은 2018년부터 꾸준히 증가하는 반면 태양광은 2021년부터 경제성을 갖춰 발전량이 대폭 늘어났다. 한편 총 비용은 에너지 전환 시나리오가 약 56조원으로 원전 유지 시나리오에 비해 약 5.5조원 더 비싼 것으로 나타났다.