• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.315-326
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• 2021

리튬 이온 배터리(LIB) 수요는 화석 연료에 대한 부담을 줄이기 위해 전 세계적으로 매년 증가하고 있다. LIB는 전기 자동차, 고정식 저장 시스템 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다. 리튬은 해수, 염수, 염호에서 구할 수 있으며 환경 친화적이고 저렴한 방법으로 추출하면 리튬 채굴의 부담을 크게 줄일 수 있다. 주로 나노여과(NF)와 같은 막 분리 공정은 용액에서 리튬 금속을 분리하는 효과적인 방법이다. 전기투석 및 전기 분해는 리튬 분리에 사용되는 다른 분리 공정이다. 역삼투압(RO) 공정은 이미 해수 담수화를 위한 잘 정립된 방법이다. 따라서, 리튬 금속을 목적으로 사용되는 개질된 RO 분리막은 용액속에 존재하는 다른 금속 원소의 간섭에 의한 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안 방법이다. 적합한 NF 막을 찾거나 개발하여 리튬을 선택적으로 제거하는 것은 도전적일 수 있지만 흥미로운 연구 영역이다. 이 총설에서는 나노여과, 전기투석, 전기분해 및 기타 공정을 이용한 리튬 회수에 대해 자세히 설명한다.

• 공업화학
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• 제30권4호
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• pp.389-398
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• 2019

수소에너지는 화석연료의 사용으로 인해 나타나는 기후변화의 문제를 해결할 수 있는 방안일 뿐 아니라 산업용 전력 생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지로 인식되고 있다. 수소제조 방법 중 물의 전기분해를 이용한 방법이 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있으며, 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법은 화석연료 이용 제조 방법과 비교하여 보았을 때 지구환경 오염물질인 메탄, 이산화탄소 등의 배출이 없다. 본 총설은 수소제조 방법 중 하나인 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)에 대해서 분석하고 최근 연구 중인 탄화수소 전해질막의 동향 및 전해질막의 문제점인 크로스오버현상에 대해 설명하였다.

• 한국기후변화학회지
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• 제8권3호
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• pp.265-273
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• 2017

Recently the Paris Climate Change Accord has been officially put into effect, making global efforts to implement Greenhouse Gas (GHG) reductions, and also International environmental regulations in the automotive sector will be further strengthened. The electric vehicle, which minimizes the particulate matter generated by existing internal combustion engine automobiles, is evaluated as a representative eco-friendly automobile. However, charging the battery of an electric vehicle is not fully environment-friendly if it is fueled by electricity that is being generated by fossil fuels as an energy source. The energy generated by the photovoltaic power generation system, which is an infinite clean energy, can be used to charge an electric vehicle's battery. Currently, shortage of charging facilities, time of charging, and high battery prices are the problem of activating the supply of electric vehicles. This study is to build a conjunction between the EVBSS (Electric Vehicle Battery Supply System) and ESS (Energy Storage System), which can quickly supply the photovoltaic charged battery to the required demand. If the charged battery in the Battery Swapping Station (BSS) is swapped swiftly, it will dramatically shorten the waiting time for charging the battery. As a result, if the battery is rented when it is needed, electric vehicles can be sold without the cost of a battery, which accounts for a large portion of the total cost, then the supply of electric vehicles are expected to expand. Furthermore, it will be an important alternative to maneuver climate change by minimizing GHG emissions from internal combustion engine vehicles.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.34-39
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• 2018

최근 탈석유 에너지 이행의 목표가 분명해지는 가운데 천연가스가 가교연료로서 주목받고 있다. 천연가스는 옥탄가가 높아 압축비를 높여도 노킹이 일어나지 않기 때문에 열효율과 출력을 두루 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 기존 내연기관 하드웨어 시스템에 천연가스 공급 시스템 적용을 비교적 용이하게 할 수 있다. 본 연구에서는 승용 가솔린 직분사 터보 엔진을 천연가스 포트분사식 터보 엔진으로 개조하여 터보가 작동되는 운전 영역에서 대상 엔진의 연소 및 성능을 종합적으로 측정 및 비교하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권4호
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• pp.46-53
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• 2021

바이오매스는 자연에서 얻어진 화학적 에너지로 활용할 수 있으며 곡물, 식물, 동물과 미생물 등의 모든 유기체를 말한다. 별도의 처리과정을 거치지 않아도 재생 및 재활용이 가능하여 친환경적이며 주변에서 쉽게 얻을 수 있다는 이점이 있다. 한편, 바이오매스는 열분해 또는 발효 과정을 거쳐 바이오에너지 연료로 활용할 수 있다. 따라서 화석 연료의 고갈과 환경 영향 등의 문제 해결을 위한 대체 에너지 중 하나로 평가되고 있다. 본 연구에서는 바이오매스의 반탄화 처리가 가능한 523~573K의 온도 및 불활성 분위기 조건에서 다양한 바이오매스(톱밥, 볏짚, 쌀겨, 커피박, 폐목재) 내 탄소 함량을 높이는 공정을 진행하였다. 그리고, 반탄화한 바이오매스를 탄소 농도, 연소 거동 등을 조사하여 철강 산업 등에 활용할 수 있는 고체 연료로서의 가능성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.199-204
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• 2021

본 논문에서는 정전기 흡착패드를 구성하는 곡면형 전극의 기하학적 엄밀성을 고려하기 위해 정전기 문제에 대하여 CAD에서 사용하는 NURBS 기저함수를 직접 사용하는 아이소-지오메트릭 해석 기법을 도입하였다. 정전기 흡착력을 곡선 접촉면에서 구하는데 법선 벡터의 영향이 크므로 엄밀한 기하형상을 고려하는 아이소-지오메트릭 해석이 강점을 갖는다. 수치 예제를 통해 곡면과 평면에서 반복 구조의 유무에 따른 파라메터 연구를 수행하여 곡면형 전극의 흡착력이 좋은 성능을 가짐을 보였다. 정전기 흡착력의 성분을 분석하였을 때 정전기 흡착력의 차이는 법선 성분 전기장의 증가로 인한 것으로 파악되었다. 결론적으로 곡면형 전극에서도 전극 사이 거리가 가까워지는 아래로 볼록인 경우가 가장 성능이 좋고, 위로 볼록인 경우에는 성능이 가장 낮음을 보였다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권4호
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• pp.287-295
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• 2021

This paper describes a recurrent neural network (RNN) for the fault classification of a blade pitch system of a spar-type floating wind turbine. An artificial neural network (ANN) can effectively recognize multiple faults of a system and build a training model with training data for decision-making. The ANN comprises an encoder and a decoder. The encoder uses a gated recurrent unit, which is a recurrent neural network, for dimensionality reduction of the input data. The decoder uses a multilayer perceptron (MLP) for diagnosis decision-making. To create data, we use a wind turbine simulator that enables fully coupled nonlinear time-domain numerical simulations of offshore wind turbines considering six fault types including biases and fixed outputs in pitch sensors and excessive friction, slit lock, incorrect voltage, and short circuits in actuators. The input data are time-series data collected by two sensors and two control inputs under the condition that of one fault of the six types occurs. A gated recurrent unit (GRU) that is one of the RNNs classifies the suggested faults of the blade pitch system. The performance of fault classification based on the gate recurrent unit is evaluated by a test procedure, and the results indicate that the proposed scheme works effectively. The proposed ANN shows a 1.4% improvement in its performance compared to an MLP-based approach.

• 멤브레인
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• 제31권6호
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• pp.393-403
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• 2021

생체 내 변화에서 효소는 중요한 촉매이다. 효소의 안정성과 재사용성은 촉매 과정에서 중요한 요소이다. 적합한 기질에 효소 고정화는 특정 미세환경의 조성을 통해 효소 활동성을 높인다. 다양한 종류의 분리막이 각각의 생체적합성과 막 표면의 친수성/소수성 조절 용이도에 따라 기질로 사용되었다. 본 논문에서는 셀룰로스, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리에테르설폰(PES) 고분자 분리막이 소개되고 토의되었다. 고정화 효소를 이용한 유기오염물의 생물적 분해는 제약 회사 및 섬유 회사 등에서 발생하는 오염물질을 친환경적으로 감소할 수 있는 방법이다. 효소 고정화 생물반응기(EMBR)로 기름의 가수분해를 제어할 수 있고 이를 통해 탄소 배출량 감소 및 환경오염을 줄일 수 있다. EMBR로 만들 수 있는 바이오에탄올과 바이오디젤은 화석 연료의 대체제이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.573-584
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• 2021

Hydrogen is evaluated as one of the new energy sources that can overcome the limitations and pollution problems of conventional fossil fuels. Although hydrogen is CO₂-free, attention is required in NO_x emission and flame stability in order to use hydrogen in existing gas fuel system. However, use of electric grids is an unrealistic strategy for decarbonization for residential and commercial heating. Instead, use of H₂ that utilizes city gas grid is suggested as a reasonable alternative in terms of compatibility with existing systems, economic feasibility, and accessibility. In this study, the thermal efficiency and NO_x performance of the boiler according to the H₂ mixture ratio and vapor humidified ratio are reviewed for a humidified NG-H₂ boiler that vapor humidity to combustion air. Mixed fuel with H₂ (20%) is almost similar to NG in terms of efficiency, flame temperature, and pollution performance. Thus, it is expected to be directly compatible with the existing NG system. If the exhaust temperature of the H₂ boiler is lowered to around 60℃ at a humidified ratio of 15-20%, the NO_x emission concentration can be suppressed to about 5-10 ppm. The level of efficiency reaches 87% of the rated load efficiency, which is equivalent to the highest grade achievable.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.208-222
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• 2021

Managing with the presence of sea ice is the primary challenge in the operation of floating platforms in the Arctic region. It is widely accepted that offshore structures operating in Arctic conditions need station-keeping methods as well as ice management by icebreakers. Dynamic Positioning (DP) is one of the station-keeping methods that can provide mobility and flexibility in marine operations. The presence of sea ice generates complex external forces and moments acting on the vessel, which need to be counteracted by the DP system. In this paper, an icevaning control algorithm is proposed that enables Arctic offshore vessels to perform DP operations. The proposed icevaning control enables each vessel to be oriented toward the direction of the mean environmental force induced by ice drifting so as to improve the operational safety and reduce the overall thruster power consumption by having minimum external disturbances naturally. A mathematical model of an Arctic offshore vessel is summarized for the development of the new icevaning control algorithm. To determine the icevaning action of the Arctic offshore vessel without any measurements and estimation of ice conditions including ice drift, task and null space are defined in the vessel model, and the control law is formulated in the task space. A backstepping technique is utilized to handle the nonlinearity of the Arctic offshore vessel's dynamic model, and the Lyapunov stability theory is applied to guarantee the stability of the proposed icevaning control algorithm. Experiments are conducted in the ice tank of the Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering to demonstrate the feasibility of the proposed approach.