• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.93-101
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• 2014

본 논문은 최근 대두되고 있는 에너지안보의 문제를 지수화 방식으로 한국사례를 분석하고 그 의미를 고찰한다. 에너지안보는 화석연료의 수요 급증, 중동정세 불안, 화석연료고갈 등 다양한 문제점 및 우려로 인해 국가적 주요 쟁점으로 자리 잡았다. 에너지안보는 유용성, 접근성, 환경용인성, 가격적 절성으로 구분 설명될 수 있다. 특히 접근성은 생산과 소비의 공간적 불균형에 관한 의미를 담고 있다. 본 논문에서, 연료의 다양성이 높아지면 일부 에너지원에 의한 취약성을 분산시켜 에너지안보의 안정성을 증대시킬 수 있다는 가설에 의거, 접근성 차원에서의 에너지안보를 연구대상으로 정했다. 연료 다양성 수준의 측정은 Shannon-Wiener식을 사용했다. 분석 결과 2012년 기준 한국의 다양성지수(H지수) 성장률은 18.38%로 주요 선진국들에 비해 높았다. 그러나 한국의 다양성 지수값 자체는 1.93으로 선진국 대비 낮은 수치를 나타냈다. 가장 큰 이유는 선진국 대비 전체 에너지에서 신재생에너지가 차지하는 비중이 상대적으로 낮았기 때문이다. 화석연료자원이 없는 한국이 에너지안보 수준을 높이기 위해서는 독일과 같은 강력한 신재생에너지 보급정책을 바탕으로 에너지믹스의 구성을 변화시키는 적극적인 다양성 제고 노력이 필요하다.

• KSBB Journal
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• 제25권1호
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• pp.1-10
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• 2010

기존 화석연료를 대체할 수 있는 수송연료로서 바이오 디젤은 유해물질 배출을 줄일 수 있어 친환경 에너지로 기대를 모으고 있다. 바이오디젤 관련 기술 개발 방향을 설정하고 제도적 지원을 위해서는 바이오 디젤의 친환경 특성 및 경제성 등에 대한 보다 정량적이고 정성적인 평가가 필요하며, 바이오디젤 생산과정에서 지구 온난화 지수, 에너지소비, 생산비용, 생산기술 및 feedstock에 대한 LCA 분석 연구를 통해 보다 체계적인 환경 및 경제성 평가가 가능하였다. Feedstock에서부터 연료사용에 이르기까지의 바이오 디젤 LCA 평가와 관련한 많은 연구에서 feedstock 생산과정의 온실가스 배출량과 에너지 소비가 전체 환경 및 경제성 평가 수치의 50-80% 범위를 차지하여, 가장 큰 주요 기여 인자가 되었다. 경제성 측면에서는 초임계 메탄올 공정을 이용하여 폐식용유로부터 바이오디젤을 생산하는 과정이 현실적으로, 기술적으로 가장 유리하였다. 향후, 바이오 연료 시장을 보다 확장하고 보다 광범위하게 사용하기 위해서는 바이오디젤의 물성개선을 비롯하여 원료에 대한 식량과의 논쟁을 피하기 위한 지속가능한 원료확보 관련 연구도 수행되어야만 할 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.381-386
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• 2015

최근에 환경오염 문제와 대체에너지 문제에 많은 관심을 가지고 있다. 디젤기관은 세계적으로 연료의 경제성 때문에 사용이 증가할 것이다. 그러므로 선박용기관의 대기오염 문제도 여러 분야에서 큰 관심사가 되고 있다. 화석연료로 부터 배출되는 유해 배기가스를 줄이기 위하여 대체연료기술이 개발되고 있다. 이러한 신재생에너지의 바이오디젤연료는 기존 디젤연료를 대체할 친환경 에너지로 각광을 받고 있으며, 일정한 비율로 디젤연료와 혼합하면 기존 디젤기관에 개조 없이 사용가능하다. 본 연구에서 바이오디젤연료가 선박디젤기관의 연소특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 폐식용유로부터 제조된 바이오디젤유를 엔진에 적용하여 실험을 수행하였다. 폐식용 성분에는 세탄가와 점도가 높은 성분이 있고, 탄소함유량이 적으면서 산소함유량이 잔존하고 있다. 연구 결과 연료소비율은 증가하고, 압력, 압력상승율 및 열발생율은 감소하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.158-158
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• 2016

최근 화석연료의 고갈과 환경 보전 및 에너지 절약에 대한 관심이 높아짐에 따라 화석연료의 소비를 최소화하고 실내조건을 쾌적하게 유지하려는 연구가 진행되고 있다. 국내의 경우 전체 에너지 소비의 30%이상을 차지하고 있는 건물부문에서의 에너지 소비를 줄이기 위한 활발한 연구가 진행되고 있으며 이에 따른 에너지절약 소재개발이 활발하게 진행되고 있다. 1975년 이후 여러 차례에 걸친 단열강화 조치를 통해 건물에서의 에너지 소모를 줄이고 있었으나 건물의 외벽에 대한 사항으로 한정되어있었고, 또한 건물의 창 면적이 증가함에 따라 창을 통한 열손실량과 열획득량이 더욱 증가하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 열반사유리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 열반사유리는 근적외선(열선)영역의 빛을 반사시켜 실내의 열손실량 및 외부에서의 열획득량을 감소시켜 에너지의 소비를 줄일 수 있는 유리을 말한다. 이러한 열반사유리은 fresnel 방정식을 통해 빛의 파장대에 따른 반사율 및 투과도를 예측할 수 있는데, 다층박막구조인 Oxide-Metal-Oxide(OMO)구조는 Oxide의 높은 굴절률과 Metal의 낮은 굴절률을 통해 가시광영역대의 높은 투과도와 근적외선 영역의 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한 Metal층을 삽입함으로서 flexible한 코팅이 가능하고, 높은 carrier density와 mobility로 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대의 반사율을 높일 수 있으므로 많은 연구가 진행되고 있다. $TiO_2$는 고굴절률 및 낮은 광흡수성의 특성을 가지는 산화물반도체로 기존의 $In_2O_3$계 산화물에 비해 값이 싸고 높은 안정성과 광촉매특성을 보이므로 외부에 노출된 환경에 적합한 재료이다. Ag는 저굴절률과 낮은 광흡수성을 가지는 재료로 금속층에 적합하다. 본 연구에서는 fresnel 방정식을 통해 반사도 및 투과도를 예측하고 마그네트론 스퍼터링법으로 다층박막을 열선인 적외선 영역에서의 반사율 및 반사 효율을 평가하였다. Index-matching 시뮬레이션을 통해 $TiO_2/Ag/TiO_2$ 다층박막의 투과도와 반사도를 이론적으로 검토하였다. 시뮬레이션 프로그램은 Macleod프로그램을 이용하였고 재료 각각의 굴절률은 Ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 두께 40 nm 와 8 ~ 16 nm를 가지는 $TiO_2$층과 Ag층을 각각 RF/DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Glass기판 위에 증착하였다. 직경 3 in 의 $TiO_2$, Ag 소결체 타깃을 이용하였고 스퍼터링 파워는 각각 200 W, 50 W로 설정하였고, 스퍼터링 가스는 Ar가스의 유량을 20 sccm으로 설정하였다. 작업압력은 모두 1 Pa로 설정하였고 타깃 표면의 불순물 및 이물질 제거를 위해 Pre-sputtering을 10분 진행하였다. 박막의 두께는 reflectometer와 Alphastep을 이용하여 측정하였고 Hall effect measurement를 이용하여 비저항, carrier density, mobility등 전기적 특성을 측정하였다. 또한 UV-VIS spectrometer와 USPM-RU-W NIR Micro-Spectrophotometer를 통해 광학적 특성을 측정하였고 계산 값과 비교분석하였다. 또한 열반사 특성을 평가하기 위해 직접 set-up한 장비를 이용하였다. 단열 박스에 샘플을 장착해 적외선 램프를 조사하였을 때의 열 반사효율을 평가하였고, IR Camera를 이용하여 단열 박스 내부의 온도 변화를 관찰하였다.

• 기술혁신학회지
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• 제14권4호
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• pp.965-982
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• 2011

21세기는 20세기와 마찬가지로 인구증가와 경제성장으로 인해 에너지의 수요가 증가할 것으로 예측된다. 제한된 자원, 자원의 편중, 생산과 소비지역의 분리, 화석연료의 소비억제 등이 전망되면서 최근 에너지안보가 보다 중요해졌다. 반면 한국과 같은 자원 빈국은 자원과 해외 에너지에 대한 의존이 심화되고 있다. 중국의 급격한 경제 발전은 자원과 에너지 소비의 균형을 깨뜨리고 있다. 이로 인해 국가 에너지 경제의 불확실성이 점차 확대되고 있다. 이와 같은 국제환경의 변화로 인해 국가 주요 에너지원으로서의 원자력에너지는 어느 때 보다 중요해졌다. 한국 전력생산의 40%를 차지하는 원자력발전은 이에 필요한 연료인 농축우라늄을 전량 외국에서 수입하여 사용하고 있다. 그렇기 때문에 한국은 안정적으로 원전연료를 확보할 수 있는 대책 및 정책을 준비하는 등 불안정한 국제에너지 정세의 변화에 적극적으로 대비할 필요가 있다. 이를 위해서는 기본적으로 농축우라늄의 시장현황, 기존 생산기술에 대한 정보, 기술개발의 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 것이다. 본 논문은 농축우라늄의 기존 생산 공정에 비해 2~3배의 우수한 경제성을 가진 것으로 알려져 있고 현재 미국에서 상용화 단계에 진입한 차세대 레이저 기반 저농축우라늄 생산공정을 분석했다. 이는 국내 원전연료의 수급대책 마련에 주요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.81-91
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• 2010

플러그인 하이브리드자동차의 개발이 활발하다. 배전망으로부터의 전력을 수송에 사용함으로써 온실효과가스 배출과 화석연료소비를 저감시킨다. 향후 2030년까지의 플러그인 하이브리드자동차용 축전장치로는 리튬이온 이차전지가 가장 현실적인 기술이다. 리튬이온 이차전지 기술의 현황을 리뷰하고 장차 실용화될 것으로 전망되는 양극소재의 특성을 비교한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1061-1068
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• 2012

오늘날 지구온난화, 환경오염 및 주요 에너지원인 화석연료의 고갈에 대한 우려가 높아지면서, 전세계적으로 신재생에너지 및 청정에너지에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있다. 따라서 화석연료의 대체 및 SOX, NOX와 같은 오염물질을 적게 배출하는 청정에너지로써 LNG가 폭넓게 사용되고 있다. 그로인해 LNG의 소비는 급격하게 증가하고 있으며, 그것을 운반하기 위한 LNG선의 수요 또한 수십 년 동안 크게 증가하였다. 본 연구에서는 LNG선의 생산성을 향상시키기 위해 LNG선용 스테인리스강에 대한 용접에 고출력 파이버 레이저를 이용하였다. 사용된 재료는 탄소 함유량이 0.03% 이하의 STS316L이며 두께는 8mm이다. 최대출력 5kW의 파이버 레이저를 열원으로 사용하여 비초점거리, 겹치기 용접 그리고 맞대기 용접에 대한 실험을 진행하였다. 실험결과, 겹치기 용접의 경우 2.0m/min, 맞대기 용접의 경우 3.0m/min의 용접속도까지 접합이 가능하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권3호
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• pp.1-6
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• 2016

자동차화재는 매년 5,000건 이상의 사고가 발생되며, 직접적인 피해 뿐 아니라 교통혼잡과 공해물질 배출 등 많은 2차적 손실을 가져온다. 최근에는 자동차 연료로서 휘발유에 에탄올을 섞는 것을 미국 등 여러 나라에서 상용화하고 있는데 이는 기존의 화석연료의 사용을 억제하고 바이오연료의 소비를 촉진시키기 위함이며, 향후 법제화를 통해 이러한 에탄올 함유량을 향후 더 크게 늘릴 예정이다. 본 연구에서는 에탄올을 혼합한 가솔린 연료를 사용하는 자동차의 엔진과 후처리 시스템 화재 위험성을 조사하기 위해 PSR로 모델링한 엔진에서 연소특성을 조사하였다. 에탄올 첨가 연료를 사용하는 경우에는 에탄올 분율이 증가하면 열적인 화재 가능성이 감소되었다. 또한, NOx와 CO 배출량이 감소하였지만, 미연탄화수소의 배출은 증가됨으로 예측되었다. 이러한 결과는 후처리 장치 중 기존의 삼원촉매의 경우에는 보다 저온이 예측되므로 열적인 화재발생이 감소한다고 예상되지만, 미연탄화수소의 증가로 후처리장치에 고온분위기가 형성되어야 하므로 화재의 위험성이 증가될 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.962-968
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• 2013

화석연료의 고갈에 따른 연료유의 가격상승과 세계온난화에 따른 그린하우스가스(Green House Gas, GHG)등의 문제가 주목받고 있다. 이러한 이유로 해상운송사업은 연료의 소비를 줄이고 환경보호를 위해 온실가스를 줄이기 위한 친환경선박(Green ship) 기술에 대하여 관심을 보이고 있다. 선박의 전력시스템은 안전한 운항을 위한 가장 주요한 요소 중 하나이다. 이러한 이유로 선박 설계에 있어 대부분의 선박은 바우 스러스터(Bow thruster, B/T), 크레인 등의 장비사용에 따른 피크부하로 인하여 큰 용량의 발전기를 사용하고 있다. 이러한 이유로 선박의 항해에 있어 대부분의 선박의 발전기는 저부하 운전구간에서 운전되게 된다. 50%또는 그 이하의 운전율인 저부하 운전에서는 발전기의 운전효율이 저하하게 되어 많은 연료유를 소비하며 발전기 수명에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 입출항이 비교적 많이 있는 컨테이너선박에 이차전지 적용방안에 대하여 연구하였다. 그 결과 이차전지를 적용하여 항해 중 발전기 운전율을 높이므로 연료 소비를 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.245-253
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• 2011

화석 연료의 무분별한 사용으로 환경이 심각하게 오염되고, 화석 연료의 고갈에 대한 문제가 대두됨에 따라서 화석 연료에 대한 문제를 해결 할 수 있는 대체 에너지원에 대해 관심이 집중되기 시작하였다. 현재 신재생 에너지 중에서 가장 각광을 받고 있는 에너지는 중에 하나가 풍력에너지이다. 풍력에너지 발전단지와 기존의 전력 발전소는 소비되는 전력에 대한 생산의 균형을 맞춰야하며, 풍력에너지단지에서 균형적인 생산을 하기 위해서는 풍력에너지에 대한 분석 및 예측이 필요하다. 이를 위해서 데이터마이닝 분야의 예측 기법이 활용 될 수 있다. 본 논문에서는 풍력 데이터를 이용하여 발전 패턴을 예측하기 위해 SOM(Self-Organizing Feature Map) Clustering 기법과 의사결정나무(decision tree)를 이용한 연구를 진행하였다. 즉, 1) 풍력 데이터의 누락된 데이터와 이상치 데이터를 처리하기 위하여, 전처리 과정을 수행하였고, 이 과정에서 특징 벡터를 추출하였다. 2) 전처리 단계를 거쳐 정제되고 정규화된 데이터 집합을 MIA(Mean Index Adequacy) 척도와 SOM Clustering 기법에 적용하여 대표 발전 패턴을 찾아내고 각각의 데이터에 해당하는 대표 패턴을 클래스 레이블로 할당하도록 하였다. 3) 의사결정나무 기반의 분류 기법에 데이터 집합을 적용시켜 새로운 풍력에너지에 대한 분석 및 예측 모델을 생성하였다. 실험 결과, 의사결정나무를 통한 풍력에너지 발전 패턴을 예측하기 위한 모델을 구축하였다.