• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.163-172
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• 2024

본 연구에서는 이산화탄소를 배출하지 않고 수소를 운반할 수 있는 그린 암모니아 공정의 효율적인 설계를 위해 암모니아 액화 시나리오를 다르게 설계하고 이에 대한 경제성 및 환경 영향도 평가를 수행하였다. 순도 99.9 mol%의 148 kmol/hr 액화 암모니아를 생산물로 얻는 것을 목표로 설정하였고 후처리 단계에서 냉각단계 전 기-액분리를 통해 일정량의 액화 암모니아를 분리하고 고압에서 냉각하는 고압 냉각 공정과 기-액분리 과정 없이 바로 감압 후 냉각하여 기-액분리를 시켜 최종생산물을 얻는 저압 냉각 공정의 두 가지 케이스를 설정했다. 이에 대한 타당성 평가를 위해 Aspen Plus를 활용한 시뮬레이션을 수행하였다. 고압 냉각 공정은 많은 기-액분리 공정과 열교환기를 사용하여 초기장치 비용이 부담되지만 상대적으로 총 유틸리티 비용이 91.03 $/hr, duty가 2.81 Gcal/hr 낮아 유지비용이 적게 든다. 저압 냉각 공정은 초기 장치 비용이 낮고 운전이 용이하지만 급격한 압력 강하로 운전이 불안정한 것을 확인 하였다. 환경 영향도 평가 결과 고압 냉각 공정이 저압 냉각 공정보다 전력 사용량을 기준으로 산출한 이산화탄소 환산톤 배출 계수가 0.83 tCO₂eq 더 낮아 환경친화적 임을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 향후 그린 암모니아 합성 공정에서 여러 상황에 적절한 설계안을 도출할 수 있는 데이터베이스를 확보할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.77-77
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• 2016

Thin films synthesized by plasma processes have been widely applied in a variety of industrial sectors. The structure control of thin film is one of prime factor in most of these applications. It is well known that the structure of this film is closely associated with plasma parameters and species of plasma which are electrons, ions, radical and neutrals in plasma processes. However the precise control of structure by plasma process is still limited due to inherent complexity, reproducibility and control problems in practical implementation of plasma processing. Therefore the study on the fundamental physical properties that govern the plasmas becomes more crucial for molecular scale control of film structure and corresponding properties for new generation nano scale film materials development and application. The thin films are formed through nucleation and growth stages during thin film depostion. Such stages involve adsorption, surface diffusion, chemical binding and other atomic processes at surfaces. This requires identification, determination and quantification of the surface activity of the species in the plasma. Specifically, the ions and neutrals have kinetic energies ranging from ~ thermal up to tens of eV, which are generated by electron impact of the polyatomic precursor, gas phase reaction, and interactions with the substrate and reactor walls. The present work highlights these aspects for the controlled and low-temperature plasma enhanced chemical vapour disposition (PECVD) of Si-based films like crystalline Si (c-Si), Si-quantum dot, and sputtered crystalline C by the design and control of radicals, plasmas and the deposition energy. Additionally, there is growing demand on the low-temperature deposition process with low hydrogen content by PECVD. The deposition temperature can be reduced significantly by utilizing alternative plasma concepts to lower the reaction activation energy. Evolution in this area continues and has recently produced solutions by increasing the plasma excitation frequency from radio frequency to ultra high frequency (UHF) and in the range of microwave. In this sense, the necessity of dedicated experimental studies, diagnostics and computer modelling of process plasmas to quantify the effect of the unique chemistry and structure of the growing film by radical and plasma control is realized. Different low-temperature PECVD processes using RF, UHF, and RF/UHF hybrid plasmas along with magnetron sputtering plasmas are investigated using numerous diagnostics and film analysis tools. The broad outlook of this work also outlines some of the 'Grand Scientific Challenges' to which significant contributions from plasma nanoscience-related research can be foreseen.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권1호
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• pp.1-10
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• 2015

방사성폐기물 심지층 처분시스템의 안전성평가에서는 일반적으로 정상 시나리오 이외에 심지층 처분시스템이 외부요인에 의해서 영향을 받는 비정상 시나리오를 추가적으로 고려하게 된다. 본 연구에서는 방사성폐기물 심지층 처분시스템의 비정상 시나리오를 포함하는 복합 시나리오에 대한 안전성평가를 위하여 비정상 시나리오를 구성하는 비정상 사건으로 국내 우물침입 발생 특성을 조사하였다. 이를 위하여, 국내의 우물 개발 자료에 대한 통계·확률적인 접근법으로 우물 개발 특성을 조사하고, 이를 통해 미래의 우물침입 발생 특성을 예측하는 방법론과 함께 계산 예를 소개하였다. 그 결과 국내 단위 면적 당 연간 우물 개발율은 보수성을 고려하여 최근 기록의 최대치인 0.8 공/년/km²로 설정되었다. 처분시스템 영향권 면적인 1.5 km²을 고려하면, 처분시스템 전체에 연간 우물 개발이 발생할 확률은 1.2 공/년으로 계산된다. 즉, 처분시스템의 제도적 관리기간 이후에는 매년 1 공 이상의 우물이 처분시스템 영향권 내에 설치가 될 것으로 예측된다는 것이다. 여기서, 설치된 우물은 정호 심도를 고려하지 않은 것이다. 설치된 우물의 정호 심도는 기존 자료들의 분포 특성을 분석한 결과, 평균 = 3.0363 m와 표준편차 = 1.1467 m의 로그정규분포로 예측될 수 있었다. 본 연구는 앞으로 우물침입이 처분시스템에 미치는 영향에 대한 추가 연구와 함께 향후 복합 시나리오를 고려한 심지층 처분시스템의 안전성평가 신뢰도 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.738-744
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• 2017

최근 신재생에너지의 확대 보급과 더불어 전기저장장치(ESS, Energy Storage System)가 활발하게 도입되고 있다. 하지만 현재 전기저장장치에 대한 도입효과와 경제성 및 계통에 미치는 영향에 대한 구체적인 평가방법이 없어 효과적인 도입운용이 어려운 실정이다. 특히 주파수조정용 ESS에 대한 국제적인 기술표준 및 제도가 마련되지 않아, 이의 설치에 따른 전기품질, 계통영향, 기여도 등은 물론 편익 산정에 대한 종합적인 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 주파수조정용 ESS의 성능검증 방안을 마련하기 위하여, 기존발전기의 주파수조정 성능평가 방법인 미국 PJM의 AGC(Automatic Generation Control, 발전기 자동발전제어) 성능 평가방식을 분석하여, 주파수조정용 ESS의 성능평가 알고리즘을 제안하였고, 고가발전기의 정산금과 화력발전기의 정산금을 이용하여 500MW급의 주파수조정용 ESS의 도입에 따른 편익을 산정할 수 있는 경제성 평가 알고리즘을 제시하였다. 제안한 알고리즘의 유용성을 확인하기 위하여, 실 계통 데이터를 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 전기저장장치가 기존의 발전기에 비하여 아주 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였고, 500MW 도입시 연간 약 3,457~4,296억의 편익이 발생함을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권6호
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• pp.2182-2189
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• 2024

The high-purity germanium gamma-ray spectrometer was used to measure the radioisotope in surface water of lakes in a Chinee petroleum industrial area. 92 samples were collected from surface water of three lakes. Activity concentrations of ²³²Th, ²²⁶Ra and ⁴⁰K in three lakes were measured, distributed in the range of 101.8-209.4, 192.1-224.9 and 335.0-548.9 mBq/L, respectively. Results were all within the limits of WHO and China. Potential environmental and health risks were assessed by calculating some radiation hazard indicators, radium equivalent index, annual effective dose, excess lifetime cancer risk, absorbed dose rate, external hazard index, internal hazard index, annual gonadal dose equivalent, activity utilization index and representative gamma index, which ranged 0.38-0.54 Bq/L, 0.06-0.08 mSv/y, 0.23 × 10^-3-0.31 × 10^-3, 0.17-0.24 nGy/h, 1.01 × 10^-3-1.46 × 10^-3, 1.55 × 10^-3-2.02 × 10^-3, 1.16-1.66 μSv/y, 3.13 × 10^-3-4.45 × 10^-3 and 2.60 × 10^-3-3.77 × 10^-3. The results were all at acceptable levels, meaning no impact on human health. The relationship between the electrical conductivity of surface water and the activity concentration of ²³²Th, ²²⁶Ra and ⁴⁰K was evaluated. The electrical conductivity value was 0.241-0.369 mS/cm, showing a significant correlation coefficient between ²²⁶Ra and ⁴⁰K and electrical conductivity. Multivariate statistical methods were used to determine the relationship between the activity concentrations of ²³²Th, ²²⁶Ra, and ⁴⁰K, radiation hazard indicators and electrical conductivity.

• 방사성폐기물학회지
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• 제12권3호
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• pp.217-233
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• 2014

생활주변방사선안전관리법 도입에 따라 재활용하지 못하는 공정부산물의 안전관리를 위해서는 방사선적 안전성 확보가 필수적이다. 이를 위해서 처분대상 공정부산물 특성화 자료 수집 및 분석, 처분방법과 처분시설의 조사 및 분석, 처분시설의 운영으로 인한 방사선적 안전성평가 방법론 정립과 도구 확보, 주요 입력자료들의 안전성에 미치는 영향 파악 등이 필요하다. 이를 통하여 매립과 같은 참조 처분방법을 선정하고 피폭선량과 인체보건 리스크 평가를 통하여 공정부산물 처분에 따른 방사선적 안전성 확보를 위한 절차 및 기준마련을 위한 기술적 근거를 확보할 필요가 있다. 본 연구에서는 공정부산물 처분방법과 공정부산물 처분시설에 대한 국내외 현황 조사 및 분석과 국내외 주요 산업별 처분대상 공정부산물 특성화 자료 수집 및 분석을 수행하였다. 이를 바탕으로 주요 공정부산물 특성에 따른 관리방안과 매립 처분시설에 대한 개념설계를 제안하였다. 또한, 공정부산물 처분시 대기확산에 의한 방사성핵종의 전이경로와 침출수 유출로 인한 방사성핵종의 전이경로 파악을 수행하고 적절한 코드를 선정하여 예제 평가를 수행함으로써 코드의 유용성을 확인하였다. 그리고 국내 대표 공정부산물인 비산재, 인산석고, 레드머드 특성화 자료를 이용하여 공정부산물 처분시 피폭선량 및 초과 암 리스크를 평가하고 분석하였다. 개념적 설계 예제에 대한 방사선적 안전성 평가 결과에 의하면 공정부산물 처분시 피폭선량 및 초과 암 리스크는 매우 낮은 값을 가지며 우려할 만한 방사선적 영향을 보이지는 않는다. 연구결과는 향후 생활방사선 안전관리를 위한 규제기술 개발에 활용 가능할 뿐만 아니라 생활주변방사선안전관리법 이행기술 기반 구축에 기여할 수 있을 것이다.

• 생태와환경
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• 제41권2호
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• pp.144-154
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• 2008

본 연구는 Ecopath 모델을 이용하여 인공담수호인 남양호의 생태계 구조와 에너지 흐름을 알아보고자 하였다. 이를 위해 2007년 갈수기(5월)와 풍수기(8월)에 남양호 6개 지점에서 조사를 실시하였으며, 어류의 각 어종별 밀도와 자원량 자료를 위해 2007년 3월에서 11월까지 매달 2회씩 조사를 실시하였다. 남양호는 수온이 $17.9{\sim}30.6^{\circ}C$, 전기전도도(EC) $400{\sim}11,560\;{\mu}s\;cm^{-1}$, 용존산소 $6.7{\sim}12.61\;mg\;L^{-1}$, pH는 $10.1{\sim}10.5$, 총 유기탄소(TOC) $3.810{\sim}5.412\;mg\;L^{-1}$, 용존탄소(DOC) $3.629{\sim}5.397\;mg\;L^{-1}$, 수심 $0.4{\sim}10.0\;m$, 투명도 $0.2{\sim}0.7\;m$등의 범위를 보이는 인공호로 조사되었다. 본 연구에서 남양호 생태계는 크게 3단계 즉, 1차 생산자, 1차 소비자,2차 소비자로 나누어지는 영양단계를 보였다. 1차 생산자에 해당하는 생물군은 유기쇄설물, 조류, 대형수생식물이었고, 1차 소비자에는 동물플랑크톤, 저서동물, 잉어, 떡붕어, 붕어, 기타 어류 등이었고, 2차 소비자에는 동자개로 확인되었다. 남양호 수계의 총에너지량은 $14.1\;kg\;m^{-1}$로 나타났으며, 39%는 섭식으로, 21%는 이출, 12%는 호흡, 28%는 유기쇄설물로 전환되는 것으로 나타났다. 또한, 혼합영양영향(MTI) 결과 본 남양호 생태계에서 최고포식자로 추정된 동자개의 생체량 증감은 기타어류와 붕어, 떡붕어, 잉어 등의 어류군 및 저서동물에게 직 간접적으로 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 각 그룹의 생체량 증가는 그룹 내 종간 먹이 경쟁을 야기시켜 각 그룹별 자체생체량을 감소시키는 음의 효과를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제30권1호
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• pp.24-30
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• 2011

유채 재배 전과정이 환경에 미치는 영향을 전과정평가 기법으로 분석하였다. 유채재배 과정을 평가하기 위해 비료, 농약, 농기계 사용에 따른 에너지 소비량, 작업시간 등을 조사하여 평가의 기능 단위인 유채 1톤을 기준으로 분석하였다. Eco-Indicator 95방법으로 8개 영향범주에 대해 전과정영향을 평가한 결과 유채 1톤을 생산하는데 온실가스 216 kg $CO_2$-eq., 오존층 고갈 3.98E-05 kg CFC-11-eq., 산성화 1.78 kg $SO_2$-eq., 부영양화 0.28 kg $PO_4$-eq., 중금속 5.23E-03 kg Pb-eq., 발암 물질 2.51E-05 kg B(a)p-eq., 스모그 1.24 kg SPM-eq., 에너지자원 6,460 MJ LHV의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이 중 90%가 화학비료에서 기인하는 것으로 분석되었다. 유채 생산량이 1 톤 증가하였을 경우에 대한 민감도 분석에서는 배출량은 동일하였으나 단위 면적당 생산량이 증가하여 유채 1톤에 대한 환경 부하는 22% 감소하는 것으로 평가되었다. 따라서 친환경농업 또는 자원순환농업을 통하여 화학비료의 사용량을 줄이면 유채 재배에 있어 농업부문 온실가스 배출량이 상당부분 감소될 것으로 판단되었다.

• 한국유기농업학회지
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• 제20권4호
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• pp.503-518
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• 2012

본 연구에 적용된 한국형 무경운(no-tillage)농법은 한국의 기상특성 및 농업현실에 맞도록 초기 두둑을 형성한 후 이를 지속적으로 재활용하는 방식을 적용하였다. 한국형 무경운 농법은 생산량 저하 등 부정적인 영향이 거의 없는 것으로 보고되었으며 경운작업 등 농자재사용은 크게 절감되는 효과로 인하여 에너지 및 농자재 비용의 절감과 노동시간 단축 등 긍정적인 효과가 높은 것으로 보고되었다(Yang et al., 2012). 무경운농법에 의한 고추재배는 일반적인 고추재배 방식과(국가평균) 비교하여 10a ($1,000m^2$)당 $344.7kgCO_2$(58%)의 온실가스저감 효과를 갖는 것으로 분석되었다. 이 중 비료절감에 의한 직-간접효과가 92%, 에너지사용 절감에 의한 효과는 44%로 높은 탄소저감효과를 나타내었다. 또한, 무경운농법의 직접적인 효과에 부가하여 무경운방식의 토양관리는 일반적으로 시간이 흐를수록 토양의 탄소격리 효과가(carbon sequestration effect) 높아지는 특징을 갖고 있기 때문에 연속적인 무경운농법을 수행할 경우 연구대상지의 지속적인 탄소저감 효과가 기대된다. 본 연구의 결과를 바탕으로 한국형 무경운농법은 농업부문 국가온실가스 저감목표 달성을 위한 주요한 녹색농업기술(agro-green technologies)로서 역할을 수행할 것으로 기대되며, 관련기술의 보급 및 확대를 위한 국가적 차원의 노력이 절실히 요구된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권4호
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• pp.201-210
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• 2007

생태계로 유입되는 POPs, EDCs, PBTs 등과 같은 화학물질에 의한 오염은 점점 복잡다양화 되고 있으며, 사람의 건강이나 생태계에 돌이킬 수 없는 피해를 가져올 우려 또한 증가되고 있다. 그러나 위해성 평가의 중요한 과정중 하나인 화학물질의 노출량 산정 부분에 대한 적정한 평가가 이루어지지 않는 경우가 많았다. 본 연구에서는 환경매체 중 화학물질량 산정에 있어 보다 효율적인 모델링 수행을 위하여, 화학물질의 물성 데이터베이스 및 지역 개황 데이터베이스 등과 프로그램으로 연계되어 있으며, 동시에 여러 대상물질이 시뮬레이션 가능한 다매체환경모델 MUSEM(Multi-media Simple box-systems Environmental Model)을 이용하여 62종의 화학물질에 대하여 일본 47개 지역의 환경매체 중 농도예측 및 동경지역에 대한 민감도 분석을 통하여 모델의 적용성을 검토하였다. 이러한 62종의 물질에 대한 매체별 잔류비(%)는 수역에 고비율로 분포하는 물질이 많은 것으로 예측되었다. 옥탄올-물 분배계수에 따른 환경매체중의 화학물질 농도변화는 도시산업용지의 토양 및 담수의 저질에서 상대적으로 크게 나타났으며, 대기와 담수에서는 상대적으로 작게 나타났다. 분해계수에 의한 환경매체중의 화학물질 농도변화는 육수역 물환경 및 도시산업용지의 토양, 육수역의 저질에서의 변화폭이 비슷하게 나타났으며 대기의 경우는 상대적으로 작게 나타났다.