• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.151-151
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• 2011

오늘날 에너지문제는 인류가 직면한 가장 중요한 당면과제 중 하나이다. 석유, 석탄과 같은 화석에너지는 점점 고갈되어 가고 있으며, 이산화탄소 배출로 인한 기후변화도 해결이 시급한 문제이다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안으로 신재생에너지의 중요성이 부각되고 있다. 특히 신재생에너지 기술 중 태양전지는 미국, 일본, 유럽, 중국 등 많은 국가에서 기술개발 및 보급에 앞장서고 있으며, 시장선점을 위한 기술개발 경쟁이 치열하다. 또한 연료전지의 경우 전기와 열을 동시에 생산 가능하며, 다른 에너지 변환기보다 훨씬 높은 효율을 가지고 있어 신에너지원으로서 주목받고 있다. 이와 함께 기후변화에 실질적인 해결책으로 세계는 CCS에 기대하고 있으며, 기술개발 및 실증을 위한 국제공동연구도 활발하게 진행 중이다. 본 논문에서는 이러한 중요성을 인식하여 태양전지, 연료전지 그리고 CCS에 대하여 국내외 에너지기술 활용도를 분석하였다. 활용도 분석을 위하여 특허등록건수, 특허의 피인용 정보와 이를 활용한 CPP지수를 산출하였다. 오늘날 특허는 국가나 기업 등 특정 주체에 대한 기술력 또는 혁신성을 측정하거나, 기술개발 동향을 파악하기 위한 중요한 정보로 사용된다. 특히 CPP지수(특허당 피인용지수)는 분석대상(국가, 기업 등)의 특허가 이후의 기술혁신 활동에 어느 정도의 활용되어 영향을 미쳤는가를 보여주는 지표로써, 특정 국가나 기업의 기술혁신 활동의 수준 및 혁신성과의 가치를 살펴 볼 수 있다. 이를 통하여 국내의 에너지기술 경쟁력을 살펴보고 시사점을 도출하였다. 우선 특허데이터 수집을 위하여 톰슨 이노베이션을 활용하여 2001년부터 2010년까지 미국, 일본, 유럽, 한국에 등록된 특허를 검색하였으며, 특허등록번호를 중심으로 중복데이터를 제거하였다. 또한 특허명칭, 요약정보를 통하여 노이즈를 제거하였다. 노이즈가 제거된 특허를 활용하여 기술별, 국가별 기술개발 동향을 살펴보았으며, CPP지수를 통하여 기술별, 국가별 활용도를 분석하였다. 분석 결과, 태양전지의 경우 대부분의 국가에서 특허건수가 매년 증가함에 따라, 지속적으로 기술경쟁이 심화되고 있는 것으로 분석되었다. 또한 한국의 CPP지수는 미국, 일본 등 주요 경쟁국가에 비해 상당히 낮게 나타나 기술 활용 수준이 낮은 것으로 분석되었다. 따라서 핵심기술 개발과 같은 에너지기술의 질적수준을 높이기 위한 대책마련이 필요한 실정이다. 본 논문의 결과를 통하여 특허를 위한 기술개발이 아닌 보다 활용성이 높은 기술개발이 이루어지기를 바라며, 나아가 국가에너지기술 경쟁력을 높이는데 기여할 것으로 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.717-727
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• 2017

전체 산업에서 원재료사용의 40%, 에너지소모의 30%, 그리고 $CO_2$ 배출량의 30% 이상을 차지하는 건설 산업에서의 온실가스 배출에 대한 연구는 LCA를 통한 연구가 주류를 이루고 있다. 하지만 건설 산업의 생애 주기에서 $CO_2$ 배출량이 많은 단계는 운영단계 보다 시공단계가 더 큰 것으로 평가되며, 시공단계에서 환경부하를 가장 크게 유발하는 요인은 화석연료를 사용하는 건설기계일 것이다. 따라서 본 연구에는 국내 건설기계 등록대수 중 두 번째로 많고 실제 건설 현장에서 활용도가 가장 높은 굴삭기를 대상으로 작업 형태에 따른 생산성과 엔진부하 특성을 분석하였다. 그리고 굴삭기의 운행 특성을 공회전 무부하상태와 동력이 전달되는 부하상태로 구분하여 배기가스를 PEMS 장비를 이용해 직접측정방식으로 분석하였다. 실제 운행 상태에 따른 엔진 부하량과 배기가스 배출 특성요인들과의 상관관계를 분석하여 $CO_2$ 배출량을 산정하였다. 그리고 본 연구를 통해 산정된 건설기계의 $CO_2$ 배출량과 탄소배출계수를 이용하는 방법으로 산정된 $CO_2$ 배출량과의 차이를 분석하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권10호
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• pp.2204-2220
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• 2020

An open-pool type research reactor is designed and operated considering the accessibility around the pool top area to enhance the reactor utilization. The reactor structure assembly is placed at the bottom of the pool and filled with water as a primary coolant for the core cooling and radiation shielding. Most radioactive materials are generated from the fuel assemblies in the reactor core and circulated with the primary coolant. If the primary coolant goes up to the pool surface, the radiation level increases around the working area near the top of the pool. Hence, the hot water layer is designed and formed at the upper part of the pool to suppress the rising of the primary coolant to the pool surface. The temperature gradient is established from the hot water layer to the primary coolant. As this temperature gradient suppresses the circulation of the primary coolant at the upper region of the pool, the radioactive primary coolant rising up directly to the pool surface is minimized. Water mixing between these layers is reduced because the hot water layer is formed above the primary coolant with a higher temperature. The radiation level above the pool surface area is maintained as low as reasonably achievable since the radioactive materials in the primary coolant are trapped under the hot water layer. The key to maintaining the stable hot water layer and keeping the radiation level low on the pool surface is to have a stable flow of the primary coolant. In the research reactor with a downward core flow, the primary coolant is dumped into the reactor pool and goes to the reactor core through the flow guide structure. Flow fields of the primary coolant at the lower region of the reactor pool are largely affected by the dumped primary coolant. Simple, circular, and duct type discharge headers are designed to control the flow fields and make the primary coolant flow stable in the reactor pool. In this research, flow fields of the primary coolant and hot water layer are numerically simulated in the reactor pool. The heat transfer rate, temperature, and velocity fields are taken into consideration to determine the formation of the stable hot water layer and primary coolant flow. The bulk Richardson number is used to evaluate the stability of the flow field. A duct type discharge header is finally chosen to dump the primary coolant into the reactor pool. The bulk Richardson number should be higher than 2.7 and the temperature of the hot water layer should be 1 ℃ higher than the temperature of the primary coolant to maintain the stability of the stratified thermal layer.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.9-17
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• 2022

전기화학적 이산화탄소 환원 기술은 전기에너지를 이용하여 대표적인 온실가스인 이산화탄소를 유용한 기초 화학제품으로 전환시킬 수 있는 유망한 기술 중 하나다. 특히, 다양한 후보 제품 중 일산화탄소는 높은 Faraday 효율과 우수한 경제성을 나타내기 때문에 학계와 산업계의 많은 관심을 받고 있다. 과거 여러 연구진이 본 기술의 온실가스 저감 잠재량을 정량적으로 분석했으나, 분석 과정에서 도입된 과정과 사용된 인벤토리 데이터의 일관성 및 투명성에 문제가 제기된다. 본 연구에서는 전기화학적 이산화탄소 환원을 통한 일산화탄소 생산 공정의 온실가스 저감 잠재량 분석을 위한 전과정평가를 수행했다. 세 종류의 시스템 경계를 정의 후 각각의 지구온난화지수를 화석연료 기반 일산화탄소 생산 공정과 비교했다. 분석 결과, 전기화학적 일산화탄소 생산 기술을 도입하여 온실가스를 저감하기 위해서는 전해조 구동에 필요한 전기에너지의 배출계수가 현재 국내 발전부문의 배출계수보다 충분히 낮아야 한다는 점을 확인했다. 또한, 신뢰성 있는 온실가스 저감 잠재량 분석을 위해서는 기존의 화석연료 기반 일산화탄소 생산 공정의 인벤토리 정보를 투명하게 공개하는 것이 중요함을 밝혔다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1460-1467
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• 2023

A robust approach was conducted to determining the absolute oral bioavailable (f_ab) fractions of ²³⁸U and ²³²Th in rats exposed to contaminated soil along with their hematotoxicity and nephrotoxicity. The soil sample is the International Atomic Energy Agency-312 (IAEA-312) certified reference material, whereas blood, bones, and kidneys of in vivo female Sprague-Dawley (SD) rats estimate ²³⁸U- and ²³²Th-f_ab fractions post-exposure. We predict the bioavailable concentration (C_ab) and f_ab values of ²³⁸U and ²³²Th after acute soil ingestion. The blood ²³⁸U (0.750%) and ²³²Th (0.028%) reach their maximum f_ab values after 48 h. The ²³⁸U (f_ab: 0.169-0.652%) accumulates mostly in the kidney, whereas the ²³²Th (f_ab: 0.004-0.021%) accumulates primarily in the bone. Additionally, ²³⁸U is more bioavailable than ²³²Th. Post 48 h acute ingestion demonstrates noticeable histopathological and hematological alterations, implying that intake of ²³⁸U in co-contaminated soil can lead to erythrocytes and proximal tubules damage, whereas, ²³²Th intake can harm erythrocytes. Our study provides new directions for future research into the health implications of acute oral exposures to ²³⁸U and ²³²Th in co-contaminated soils. The findings offer significant insight into the utilization of in vivo SD rat testing to estimate ²³⁸U and ²³²Th bioavailability and toxicity in exposure assessment.

• 대한환경공학회지
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• 제34권4호
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• pp.270-279
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• 2012

본 연구에서는 남극 장보고기지 건설 시 발생하는 온실가스 배출량을 자재생산단계와 시공단계로 구분하여 산정하였다. 또한, 시공단계의 배출원은 각각 해양수송과 내륙수송, 건설장비 사용, 건설캠프 운영으로 분류하여 온실가스 배출량을 구체적으로 산정하였다. 전과정평가 개념을 도입해 남극 장보고기지 건설에 투입되는 자재생산을 통해 배출되는 온실가스 배출량은 기지 건설에 따른 전체 온실가스 배출량의 23.8%에 해당하는 8,933 ton (as $CO_{2eq}$)으로 산정되었으며, 향후 남극 신규기지의 건설 시 자재생산을 통한 온실가스 배출이 반드시 고려해야 할 대상인 것으로 판단되었다. 남극 장보고기지 시공단계(총 2단계)에서의 온실가스 배출량은 1단계에 비해서 2단계에 비교적 많이 배출되었으며, 이는 2단계 때 수송화물선이 부산까지 회항하여 정박하므로 연료사용량이 증가하기 때문인 것으로 사료된다. 또한, 시공단계의 온실가스 배출원 가운데 해양수송이 내륙수송, 건설장비 사용 및 건설캠프 운영에 비해 다량의 온실가스를 배출하는 것으로 판명되었다. 남극 장보고기지 건설에 따른 자재생산단계와 시공단계를 통합한 전체 온실가스 배출량은 총 34,486 ton (as $CO_{2eq}$)으로 기존 남극기지 포괄적 환경영향평가(CEE)상에 제시된 온실가스 총배출량과 비교 시 다량의 온실가스가 배출되는 것으로 나타났다. 이는 기존 CEE상에 제시된 온실가스 배출량 산정 시 건설에 투입되는 자재생산을 통해 발생하는 온실가스 배출량 산정이 고려되지 않고, 단순히 자재수송 및 시공단계만을 고려하여 온실가스 배출량을 개략적으로 산정하였기 때문으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제32권3호
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• pp.279-284
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• 1999

석탄회가 토양의 투수성을 개선하는데 이용될 수 있을까 알아보기 인하여 토성이 서로 다른 4가지 토양, 식토, 식양토, 사질식양토, 사토에 무연탄회와 유연탄회를 각각 0, 10, 20, 40, 60, 80, 100%(w, $w^{-1}$)를 처리하고, 직경 5.4 cm 길이 11 cm의 스테인레스스틸 관에 토양컬럼을 만들어 항압법에 의하여 포화수리전도도 (Ks)를 측정하였다. 무연탄회와 유연탄회의 입자는 다같이 구형이었고, 입자의 크기 분포는 미사질이었다. 무연탄회 입자 표면은 매끄러웠고 반면에 유연탄회의 표면은 약간 거친편이었지만, 그들의 포화수리전도도값은 거의 비슷하였고, 토양에 처리하였을 때 포화수리전도도에 미치는 효과도 거의 같았다. 투수성이 불량한 식토에 석탄회 20%를 처리하여 Ks값이 $10^{-8}m\;s^{-1}$ 수준에서 $10^{-7}m\;s^{-1}$ 수준으로 10배정도 증가되는 효과가 있었으나, 40% 이상 처리에서는 그 이상의 효과는 나타나지 않았다. 식양토에 대한 석탄회 처리는 $10^{-7}m\;s^{-1}$ 수준의 Ks값이 그대로 유지되었으며, 영향을 주지 못하였다. 한편 투수성이 비교적 높은 사질식양토에 석탄회를 10%처리함으로써 Ks값이 $10^{-5}m\;s^{-1}$에서 $10^{-6}m\;s^{-1}$수준으로 10배정도 감소되었고 20%이상 처리하였을 경우 $5.0{\times}10^{-7}m\;s^{-1}$ 경우 수준으로 거의 50배 감소되었다. 투수성이 너무 높아 보수력이 거의 없는 사토에서는 석탄회 10% 처리하였을 경우 Ks값이 $10^{-4}m\;s^{-1}$에서 $10^{-5}m\;s^{-1}$수준으로 10배정도 감소되었고 20% 처리하였을 경우에는 $10^{-6}m\;s^{-1}$ 수준으로 100배정도 감소되었으며 40% 정도 처리하였을 때 $5.0{\times}10^{-7}m\;s^{-1}$ 수준으로 약 500배 감소되어 보수력이 증가할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제48권3호
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• pp.271-282
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• 2020

하수처리장은 도시를 구성하는 사회기반시설물로 2017년 하수도 통계 기준 국내 하수도 보급률은 94%에 달하고 있다. 국내 하수처리장에서 PAC(Poly Aluminum Chloride)의 사용량이 58%를 차지하고 있으나 PAC의 경우 품질기준상 불순물(중금속) 함량이 높음에도 불구하고, 기준 강화나 기술적 품질개선이 제대로 이루어지지 않아 응집제 과다 주입 시 2차 오염문제가 대두되고 있다. 또한, 약품사용량이 증가함에 따라 2017년 기준 연간 하수슬러지 발생량과 슬러지 재이용의 필요성 또한 증대되고 있다. 이에 본 연구에서는 반탄화목분 천연재료 혼합응집제를 이용한 수처리 시 혼합응집제 주입에 따른 중금속류에 대한 안정성을 평가하고, 하수슬러지의 침강성 및 하수슬러지 발열량 평가를 통해 슬러지 재이용의 가능성을 검증하고자 한다. 반탄화목분 천연재료 혼합응집제와 PAC(10%)의 중금속류(Cr, Fe, Zn, Cu, Cd, As, Pb, Ni) 분석 결과 Cr, Cd, Pb, Ni, Hg의 경우 검출되지 않았으며, Zn의 경우 반탄화목분 천연재료 혼합응집제에서 먹는물 수질기준에서 고시한 Zn의 농도가 3mg/L인 것에 비해 0.007 mg/L로 극소량만 검출되었다. Fe, Cu, As의 경우 PAC(10%)를 주입한 경우가 반탄화목분 천연재료 혼합응집제 보다 최대 2배 이상 검출되는 것으로 나타났다. 또한, 슬러지 침강성 분석 결과 반탄화목분 천연재료 혼합응집제가 기존 응집제인 PAC(10%)에 비해 최대 2배 빠르게 침강하는 것으로 반탄화목분 혼합응집제의 침강성이 PAC(10%)보다 우수한 것으로 나타났다. 반탄화목분 천연재료 혼합응집제를 주입하여 발생된 하수슬러지의 건조기준 저위발열량은 3,378 kcal/kg이며, PAC(10%) 응집제를 주입하여 발생된 하수슬러지의 건조기준 저위발열량은 3,171 kcal/kg으로 두 응집제 모두 화력발전소의 보조연료 구비조건을 만족하였으나, 본 연구에서 개발한 반탄화목분 천연재료 혼합응집제를 사용할 경우 기존의 응집제보다 200 kal/kg 정도 높은 슬러지 발열량을 확보할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 반탄화목분 혼합응집제를 이용하여 수처리를 수행할 경우 기존의 응집제인 PAC(10%)보다 중금속류에 대해 안정적이며, 우수한 슬러지 침강성과 높은 발열량을 갖는 슬러지를 생성하여 환경적으로 안정적이며, 효율적인 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권6호
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• pp.751-755
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• 2005

화석연료의 연소에 의해 발생하는 연소배가스에 포함된 이산화탄소는 대표적인 온실 가스로 알려졌으며 지구 온난화를 방지하기 위하여 다양한 제거 및 활용 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 연소배가스에서 분리된 이산화탄소를 마그네타이트 분말을 이용하여 재활용하기 위한 방안을 찾기 위한 노력의 일환으로 수행하였다. $FeSO_4{\cdot}7H_2O$와 NaOH 수용액을 혼합하여 알칼리도를 달리하고 산화제를 달리한 다음 합성온도를 50, 80, 90, $100^{\circ}C$로 하여 마그네타이트 분말을 제조하였으며 XRD와 SEM을 이용하여 분석하였다. 산성 영역보다 염기성 영역 그리고 합성온도가 높을수록 높은 결정성을 갖는 입방정(cubic) 형태의 스핀넬 타입 마그네타이트 분말이 합성되었다. TGA를 이용하여 합성된 분말의 수소에 의한 환원 및 이산화탄소 흡수에 의한 산화특성을 연구하였다. 그 결과, 낮은 합성온도와 산성영역에서는 입방정 형태를 갖는 분말이 생성되지 않았으며 대부분 무정형의 상만이 존재하였다. 그러나 합성온도가 높고 염기성 영역으로 갈수록 높은 결정성과 입방정 형태를 갖는 입자가 나타났다. 또한, 반응 시 산화제로 산소와 공기를 사용한 경우와 질소를 사용한 경우를 비교하였을 때, 산소 함량이 높을수록 우수한 결정성을 갖는 분말이 합성되었다. 합성된 분말을 사용하여 Redox 반응을 수행한 결과, $400^{\circ}C$ 이하에서는 수소에 의한 환원과 이산화탄소 흡수에 의한 산화 반응이 거의 일어나지 않았으나, $500^{\circ}C$에서는 환원 및 산화 반응이 잘 이루어졌다. 특히, 산소를 산화제로 사용하고 염기성영역(NaOH에 대한 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$의 몰랄농도비=2.0)에서 $100^{\circ}C$로 합성한 분말이 반응온도 $500^{\circ}C$에서 가장 높은 27.15 wt％의 환원량과 26.75 wt％의 산화량을 보였다.

• Journal of Preventive Medicine and Public Health
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• 제16권1호
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• pp.135-152
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• 1983

Emergency medical service is an important part of the health care delivery system, and the optimal allocation of resources and their efficient utilization are essentially demanded. Since these conditions are the prerequisite to prompt treatment which, in turn, will be crucial for life saving and in reducing the undesirable sequelae of the event. This study, taking the hyperbaric chamber for carbon monoxide poisoning as an example, is to develop a stochastic approach for solving the problems of optimal allocation of such emergency medical facility in Korea. The hyperbaric chamber, in Korea, is used almost exclusively for the treatment of acute carbon monoxide poisoning, most of which occur at home, since the coal briquette is used as domestic fuel by 69.6 per cent of the Korean population. The annual incidence rate of the comatous and fatal carbon monoxide poisoning is estimated at 45.5 per 10,000 of coal briquette-using population. It offers a serious public health problem and occupies a large portion of the emergency outpatients, especially in the winter season. The requirement of hyperbaric chambers can be calculated by setting the level of the annual queueing rate, which is here defined as the proportion of the annual number of the queued patients among the annual number of the total patients. The rate is determined by the size of the coal briquette-using population which generate a certain number of carbon monoxide poisoning patients in terms of the annual incidence rate, and the number of hyperbaric chambers per hospital to which the patients are sent, assuming that there is no referral of the patients among hospitals. The queueing occurs due to the conflicting events of the 'arrival' of the patients and the 'service' of the hyperbaric chambers. Here, we can assume that the length of the service time of hyperbaric chambers is fixed at sixty minutes, and the service discipline is based on 'first come, first served'. The arrival pattern of the carbon monoxide poisoning is relatively unique, because it usually occurs while the people are in bed. Diurnal variation of the carbon monoxide poisoning can hardly be formulated mathematically, so empirical cumulative distribution of the probability of the hourly arrival of the patients was used for Monte Carlo simulation to calculate the probability of queueing by the number of the patients per day, for the cases of one, two or three hyperbaric chambers assumed to be available per hospital. Incidence of the carbon monoxide poisoning also has strong seasonal variation, because of the four distinctive seasons in Korea. So the number of the patients per day could not be assumed to be distributed according to the Poisson distribution. Testing the fitness of various distributions of rare event, it turned out to be that the daily distribution of the carbon monoxide poisoning fits well to the Polya-Eggenberger distribution. With this model, we could forecast the number of the poisonings per day by the size of the coal-briquette using population. By combining the probability of queueing by the number of patients per day, and the probability of the number of patients per day in a year, we can estimate the number of the queued patients and the number of the patients in a year by the number of hyperbaric chamber per hospital and by the size of coal briquette-using population. Setting 5 per cent as the annual queueing rate, the required number of hyperbaric chambers was calculated for each province and for the whole country, in the cases of 25, 50, 75 and 100 per cent of the treatment rate which stand for the rate of the patients treated by hyperbaric chamber among the patients who are to be treated. Findings of the study were as follows. 1. Probability of the number of patients per day follows Polya-Eggenberger distribution. $$P(X=\gamma)=\frac{\Pi\limits_{k=1}^\gamma[m+(K-1)\times10.86]}{\gamma!}\times11.86^{-{(\frac{m}{10.86}+\gamma)}}$$ when$${\gamma}=1,2,...,n$$$$P(X=0)=11.86^{-(m/10.86)}$$ when $${\gamma}=0$$ Hourly arrival pattern of the patients turned out to be bimodal, the large peak was observed in $7 : 00{\sim}8 : 00$ a.m., and the small peak in $11 : 00{\sim}12 : 00$ p.m. 2. In the cases of only one or two hyperbaric chambers installed per hospital, the annual queueing rate will be at the level of more than 5 per cent. Only in case of three chambers, however, the rate will reach 5 per cent when the average number of the patients per day is 0.481. 3. According to the results above, a hospital equipped with three hyperbaric chambers will be able to serve 166,485, 83,242, 55,495 and 41,620 of population, when the treatmet rate are 25, 50, 75 and 100 per cent. 4. The required number of hyperbaric chambers are estimated at 483, 963, 1,441 and 1,923 when the treatment rate are taken as 25, 50, 75 and 100 per cent. Therefore, the shortage are respectively turned out to be 312, 791. 1,270 and 1,752. The author believes that the methodology developed in this study will also be applicable to the problems of resource allocation for the other kinds of the emergency medical facilities.