• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.785-799
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• 2022

본 연구의 목적은 대청댐 저수지(금강수계)를 대상으로 G-res Tool을 적용하여 배출 경로별 온실가스(Greenhouse Gas, GHG)의 배출 특성과 댐 건설에 따른 담수 전과 후의 GHG 순 배출량(온실가스 발자국)을 산정하는데 있다. 아울러, 단위전력 생산당 탄소배출량(GHG 배출강도)을 평가하고 저수지 부영양화 상태(총인 농도)에 따른 GHG 배출량 변화의 민감도를 분석하여 수질과 배출량의 관계를 해석하였다. 대청댐 건설 후 연간 GHG 배출 플럭스는 262 gCO₂eq/m²/yr이었으며, CO₂와 CH₄의 비율은 각각 45.7%와 54.2%이었다. 배출 경로별로는 CO₂ 확산이 가장 많았으며 다음으로 CH₄의 확산, 방류 시 탈기, 기포 배출 순으로 산정되었다. 댐 건설 전과 후의 GHG 순 배출량은 담수 전 산림지로 분류된 토지 피복이 담수 후 저수구역으로 변경됨으로써 탄소 흡수효과가 상실되어 510 gCO₂eq/m²/yr로 증가하였다. 대청댐의 GHG 배출강도는 전력밀도(저수면적당 발전용량)가 낮아 전세계 수력발전 중앙값보다 약 3.7배 많은 86.8 gCO₂eq/kWh로 산정되었다. 그러나 이 값은 화석연료인 석탄의 배출강도보다 9.5배 작은 값에 해당한다는 점은 주목할 만하다. 또한 저수지의 총인 농도가 감소함에 따라 GHG 배출량도 감소하는 것을 확인하였다. 연구 결과는 댐 저수지의 온실가스 배출 특성에 대한 이해를 높이고, 국가 온실가스 인벤토리의 불확실성을 개선하는데 활용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.15-21
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• 2021

전기동력을 기반으로 하는 전기추진비행기는 화석연료 사용에 따른 CO2 발생을 줄여서 지구온난화에 대응할 수 있고 에너지의 효율적 사용을 통해서 장기적으로 비행기의 운용비용을 줄일 수 있다. 이런 이유로, 미국과 유럽연합 등 선진 항공국가에서는 미래의 완전한 전기비행기 구현을 위한 혁신적 기술개발을 선도적으로 진행하고 있다. 현재, 국내에서는 기존 2인승 엔진 비행기를 전기추진비행기로 개조하는 연구개발이 진행 중에 있다. 개조대상 비행기는 KLA-100으로써 엔진 장착공간과 부조종사 공간을 활용하여 배터리 팩을 설치하고, 30분의 비행시험을 목표로 하고 있다. 해당 목표를 달성하기 위해서는 배터리 성능이 보장되어야 하는데, 개조 비행기에는 비출력 150Wh/kg, 중량 200kg 그리고 C-rate 3~4인 리튬-이온(Li-ion) 배터리가 설치된다. 본 논문에서는 설계된 배터리 팩이 장착된 전기추진비행기의 비행 가능성을 사전에 점검하고자 한다. 이를 위해 30분 비행 프로파일을 시동 및 활주단계, 이륙단계, 상승단계, 순항단계, 하강단계, 착륙 및 활주단계로 구분하고, 각 단계에서 요구되는 배터리 용량을 계산하여 최종 목표로 하고 있는 30분 비행 가능 여부를 평가하였다. 또한, 비행속도에 따른 비행 가능시간과 항속거리를 분석하여 전기추진비행기용 배터리 팩의 비행성능을 파악하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권1호
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• pp.56-64
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• 2022

우리나라는 2019년 221,102 ton/day의 건설폐기물이 발생하였으며, 그 중, 본 연구의 대상인 혼합 건설폐기물 발생량은 24,582 ton/day로 조사되었다. 나머지 건설폐기물은 98.9%의 상당히 높은 수준으로 재활용되고 있다. 폐기물 부문의 온실가스 배출량은 17.1 백만 ton CO2-eq.로 총발생량의 2.3% 정도를 차지한다. 온실가스 배출을 감축하기 위해 환경영향 저감 방법 등에 관한 관심이 점차 증대되고 있으나, 혼합 건설폐기물의 발생량은 현재까지 지속적으로 증가하고 있어 이에 대한 적절한 처리가 필요할 것으로 판단된다. 또한, 분리·선별이 어려워 매립 및 소각에 의해 처리하는 경우가 대부분이며, 단순처리보다 재활용을 위한 효율적인 방안 마련이 시급한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 혼합 건설폐기물의 처리경로별 온실가스 배출량 산출을 통해 환경영향을 검토하였다. 그 결과, 온실가스 발생량이 가장 높은 것은 소각단계로 나타났으며, 최적의 온실가스 저감 방안은 단순 소각처리가 아닌 재활용, 에너지회수를 통한 재활용 처리가 최적의 방안이라고 판단된다. 또한, 에너지화 단계의 온실가스 발생량은 두 번째로 높게 발생하는 것으로 나타났다. 그러나 폐기물을 에너지로 활용하여 화석연료 사용 절감을 통해 온실가스 배출량을 감축시킬 수 있다고 판단된다. 수송단계에서는 최적의 거리 설정과 바이오연료 및 전기자동차 운행 등을 적용하여 온실가스 발생량을 최소화하는 것이 최적의 방안이라고 판단된다.

• 대기
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• 제31권5호
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• pp.625-635
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• 2021

South Korea established the 2050 Carbon Neutral Plan in response to the climate crisis, and to achieve this policy, it is very important to monitor domestic carbon emissions and atmospheric carbon concentration. Both CO₂ and CO are emitted from fossil fuel combustion processes, but the relative ratios depend on the combustion efficiency and the strength of local emission regulations. In this study, the relationship between CO₂ and CO was analyzed using ground observation data for the period of 2018~2020 at Anmyeon-do site and the CO/CO₂ ratio according to regional origin during high CO₂ cases was investigated based on the footprint simulated from Stochastic Time-Inverted Lagrangian Transport (STILT) model. CO₂ and CO showed a positive correlation with correlation coefficient of 0.66 (p < 0.01), and averaged footprints during high CO₂ cases confirmed that air particles mainly originated from eastern and north-eastern China, and inland of Korean Peninsula. In addition, it was revealed that among the cases of high CO₂ concentration, when the CO/CO₂ ratio is high, the industrial area of eastern China is greatly affected, and when the ratio is low, the contribution of the domestic region is relatively high. The ratio of CO₂ and CO in this study is significant in that it can be used as a useful factor in determining the possibility of domestic and foreign origins of climate pollutants.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.154-161
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• 2022

전세계의 기후 온난화로 인해 탄소 중립 사회의 중요성이 대두되고 있다. 이를 위해 화석연료를 대체할 새로운 에너지 자원으로 수소에 대한 관심이 커지고 있다. 친환경적이며 풍부하게 존재하는 물의 전기분해를 통한 수소 생산은 매우 중요한 분야이다. 하지만 전기분해의 산소 발생 반응의 경우 매우 높은 과전압과 고가의 귀금속 촉매의 사용이 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. 이에 본 총설에서 최근 5년동안 발표된 고분자 전해질막 수전해 시스템의 산소 발생 반응에 쓰이는 귀금속 촉매의 연구 동향에 대해 요약 및 정리하였다. 가장 널리 사용되는 귀금속 촉매로는 Ir과 Ru 기반의 촉매들이다. 이들은 높은 안정성과 성능 때문에 수전해 촉매로 연구되었다. 하지만 높은 가격으로 인해 성능 향상이 우선 과제이며 이를 위해 지지체와의 상호작용, 합금 촉매, 다양한 후처리 공정 등을 적용하고 있다. 본 총설은 귀금속 촉매의 산소 발생 반응에 대한 활성과 내구성을 높이는 전략 수립에 도움이 될 것으로 예상한다.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권5호
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• pp.411-417
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• 2022

Environmental issues such as global warming due to fossil fuel use are now major worldwide concerns, and interest in renewable and clean energy is growing. Of the various types of renewable energy, green hydrogen energy has recently attracted attention because of its eco-friendly and high-energy density. Electrochemical water splitting is considered a pollution-free means of producing clean hydrogen and oxygen and in large quantities. The development of non-noble electrocatalysts with low cost and high performance in water splitting has also attracted considerable attention. In this study, we successfully synthesized a NiCo₂O₄/NF electrode for an oxygen evolution reaction in alkaline water splitting using a hydrothermal method, which was followed by post-heat treatment. The effects of heat treatment on the electrochemical performance of the electrodes were evaluated under different heat-treatment conditions. The optimized NCO/NF-300 electrode showed an overpotential of 416 mV at a high current density of 50 mA/cm² and a low Tafel slope (49.06 mV dec^-1). It also showed excellent stability (due to the large surface area) and the lowest charge transfer resistance (12.59 Ω). The results suggested that our noble-metal free electrodes have great potential for use in developing alkaline electrolysis systems.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.163-173
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• 2022

지구 온난화를 완화시키고 석유고갈 문제를 피할 수 있는 수단의 하나로서 바이오 연료에 대한 많은 연구 개발이 지금까지 30년 넘게 이루어졌다. 하지만 일부 1세대 및 2세대 바이오 연료의 제한적인 보급이 이루어졌을 뿐, 광범위한 바이오 연료의 보급은 아직도 요원하다. 비교적 최근에 연구가 시작된 해조류 바이오매스 유래 3세대 바이오는 경우 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 상업 규모의 해조류 바이오 리파이너리의 보급은 아직도 멀기만 하다. 이 총설에서는 광범위한 문헌조사와 10년 넘게 해조류 바이오 리파이너리의 타당성 연구를 수행한 저자의 경험을 토대로 해조류와 해조류의 양식부터 최종 제품인 바이오 연료 생산까지 가치사슬 전반에 걸쳐 해조류 바이오 리파이너리가 가진 장점과 단점을 살펴보고자 한다. 이 관점에서 문헌조사는 (1) 전 세계 해조류 생산 및 연구 개발 현황, (2) 실험실 규모 실험에 기초한 해조류로부터 바이오 연료 생산을 위한 전환 기술, 그리고 (3) 대규모 해조류 바이오 리파이너리 타당성 연구를 포함할 것이다. 그리고 해조류 바이오 연료 상업화에 예상되는 주요 문제점을 확인하고 마지막으로 현재의 해조류 바이오 리파이너리 기술 현황과 유망한 미래 전망에 대한 저자의 견해가 정리될 것이다.

• 멤브레인
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• 제32권4호
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• pp.218-226
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• 2022

대용량 화학 및 청정에너지의 운반체인 수소는 석유화학 산업 및 연료전지 등에서 많이 활용되는 중요한 산업용 기체이다. 특히 수소는 주로 증기개질 및 가스화를 통해 화석 연료에서 생성되며 부산물로 이산화탄소가 발생한다. 따라서 고순도 수소를 얻기 위해서는 이산화탄소를 제거해야 한다. 본 총설에서는 배러 단위[1 Barrer = 10^-10 cm³ (STP) × cm / (cm² × s × cmHg)]로 보고된 이산화탄소로부터 수소를 분리하는 프리스탠딩 고분자 분리막 및 혼합매질 분리막에 초점을 맞추었다. 최근 보고된 다양한 논문들을 분석하여 분리막의 구조, 형태, 상호 작용 및 제조 방법에 대해 논의하고 구조-물성 관계를 이해하여 향후 더 나은 분리막 소재를 찾는 데 도움이 되고자 한다. 다양한 분리막의 성능 및 특성 검토를 통해 수소/이산화탄소 분리에 대한 Robeson 성능 한계선을 제시하고, 가교, 혼합 및 열처리 등의 기술을 사용하여 분리 특성을 개선하는 다양한 혼합매질 분리막에 대해 논의하였다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.289-296
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• 2009

전 세계적으로 지속가능한 발전을 위한 그린 경영에 관심이 집중되고 있다. 국내에서는 정부의 저탄소 녹색성장 정책의 지원에 따라 항만분야에서도 탄소배출량의 감소와 운영 비용의 절감을 목적으로 운영을 위해 필수적으로 사용되는 Crane의 주 동력원을 화석연료에서 전기로 전환하기 위한 노력을 기울이고 있다. 그 중에서도 e-RTGC는 이미 연구를 통해 그 우수성이 검증되고 필요성 또한 높은 것으로 평가되었으나, 실제 터미널에 도입하였을 때 e-RTGC의 효과에 대한 실증분석 연구는 전무하여 그 효과가 입증되지 못한 실정이다. 이러한 가운데 최근 국내 여러 터미널에 e-RTGC가 실제로 도입되고 운영을 하게 됨으로써, 그 동안 부족했던 자료의 충족과 새로운 연구를 위한 활로의 개척이 이루어졌다고 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 e-RTGC를 도입한 D터미널을 대상으로 실증분석연구를 진행하여, 컨테이너터미널의 e-RTGC 도입 시 고려되어야 하는 제약 요인과 실제 운영을 통해 얻은 효과와 문제점을 조사 및 분석하고자 한다. 이 연구를 통해 얻을 수 있는 기대효과로는 e-RTGC로 전환하고자 하는 터미널에 중요하게 고려되어야 하는 요인과 실증분석자료를 제공할 수 있을 것이라는 것과, 향후 e-RTGC의 발전 방향에 대한 참고자료로 활용될 수 있다는 점이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권1호
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• pp.76-85
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• 2023

신재생에너지로서 수소에 대한 수요가 증가하고 있으나 기존의 화석 연료와 달리 수소는 연료 공급을 위한 전용 충전소가 필요하며, 이러한 인프라 확보를 위해서 수소충전소의 위험성 평가가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 정성적 위험성평가와 정량적 위험성 평가로 구분하여 수소충전소에 대한 위험성평가를 수행하였다. 정성적 평가는 Hazard and Operability Analysis(HAZOP) 기법을 사용하여 Dispenser Module을 두 개의 Node로 평가하였으며, Criticality Estimation Matrix에 따라 Filter의 막힘으로 인한 사고와 고압 사고의 위험도가 High Level로 평가되었다. 정량적 위험성 평가는 Hydrogen Korea Risk Assessment Module(Hy-KoRAM)을 사용하여 화재의 형상과 피해영향범위를 나타냈고, 개인적 위험도와 사회적 위험도에 대한 평가를 수행하였다. 개인적 위험도는 수소충전소로부터 약 100m 떨어진 공공시설 부근까지 추가적인 안전조치가 고려되는 As Low As Reasonably Practicable(ALARP) 구간의 위험도를 보였고, 사회적 위험도 역시 약 10명의 사망자가 발생할 사고빈도가 1E-04/year로 도출되며 ALARP 구간 내에 나타났다. 정성적·정량적 위험성 평가 결과, 공정 단계의 추가적인 안전 조치와 수소충전소 부근의 제한구역 설정을 통하여 안전성 향상 방안을 제시하였다.