• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.1-20
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• 2020

화석 연료를 이용하는 에너지원이 심각한 환경오염을 일으키고, 인류의 건강한 삶에 큰 영향을 주어 청정한 에너지 자원의 개발은 매우 중요한 이슈가 되었다. 화석 연료를 대체하기 위한 다양한 에너지원의 개발이 진행되고 있으며, 그 중 최근에는 태양 전지에 대한 관심이 점차 커지고 있다. 현재 실용화 되어 있는 태양전지는 실리콘 기반 태양전지인데, 제조비용이 큰 단점이 부각되고 있으며 이에 따라 이의 단점을 개선하기 위한 노력과 동시에 실리콘 기반 태양전지를 대체하려는 시도가 이루어지고 있다. 이중 실리콘 기반 태양전지를 대체할 후보로 페로브스카이트 태양전지가 큰 관심을 받고 있는데, 그 이유는 높은 광전 변환 효율, 저렴한 제조비용, 유연한 형태로의 제조 가능성 때문이다. 그러나 현재 보고되고 있는 페로브스카이트 태양전지는 장기적 안정성이 떨어지며, 또 납으로 인해 신체에 유해하다는 큰 단점을 가지고 있다. 본 리뷰에서는 페로브스카이트 태양전지의 장기적 안정성을 높이는 방안들 그리고 환경적으로 유해한 납을 사용하지 않는 방안들의 최신 연구 방향 동향에 관하여 살펴보았다.

• 한국환경과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1167-1180
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• 2017

Numerical Weather Prediction (NWP) models such as the Weather Research and Forecasting (WRF) model are essential for forecasting one-day-ahead solar irradiance. In order to evaluate the performance of the WRF in forecasting solar irradiance over the Korean Peninsula, we compared WRF prediction data from 2008 to 2010 corresponding to weather observation data (OBS) from the Korean Meteorological Administration (KMA). The WRF model showed poor performance at polluted regions such as Seoul and Suwon where the relative Root Mean Square Error (rRMSE) is over 30%. Predictions by the WRF model alone had a large amount of potential error because of the lack of actual aerosol radiative feedbacks. For the purpose of reducing this error induced by atmospheric particles, i.e., aerosols, the WRF model was coupled with the Community Multiscale Air Quality (CMAQ) model. The coupled system makes it possible to estimate the radiative feedbacks of aerosols on the solar irradiance. As a result, the solar irradiance estimated by the coupled system showed a strong dependence on both the aerosol spatial distributions and the associated optical properties. In the NF (No Feedback) case, which refers to the WRF-only stimulated system without aerosol feedbacks, the GHI was overestimated by $50-200W\;m^{-2}$ compared with OBS derived values at each site. In the YF (Yes Feedback) case, in contrast, which refers to the WRF-CMAQ two-way coupled system, the rRMSE was significantly improved by 3.1-3.7% at Suwon and Seoul where the Particulate Matter (PM) concentrations, specifically, those related to the $PM_{10}$ size fraction, were over $100{\mu}g\;m^{-3}$. Thus, the coupled system showed promise for acquiring more accurate solar irradiance forecasts.

• Elastomers and Composites
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• 제49권2호
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• pp.117-126
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• 2014

메틸렌 디이소시아네이트(MDI)가 폴리(메틸 메타크릴레이트)-개질된 전분/스티렌-부타디엔 고무(PMMA-modified starch/SBR) 복합체의 물성을 향상시키기 위하여 새로운 개질제로 조사되었다. 한쪽에는 우레탄 결합의 형성으로 인해 다른 한쪽에는 ${\pi}-{\pi}$ 접착 때문에 MDI는 PMMA-modified starch/SBR 계면에서 중간 결합 역할을 하는 것이 형태학적, 기계적, 동역학적 그리고 열적 분해 연구에 의하여 증명되었다. 결과적으로, MDI의 존재는 PMMA-modified starch/SBR 복합체의 기계적 물성과 열적 안정성을 괄목할만하게 개선하였다. 게다가, 생성된 MDI/PMMA-modified starch/SBR 복합체의 여러 가지 물성에 대한 전분 함량의 효과가 형태학, 가황 특성, 기계적 물성, 톨루엔 팽윤 거동, 그리고 열적 안정성에서 조사되었고 자세하게 논의되었다. MDI/PMMA-modified starch/SBR 복합체는 carbon black/SBR(CB/SBR) 복합체보다 우수한 물성을 보였고, 고무 배합물에서 CB의 대체물로서 재생 가능한 전분의 유력한 사용을 보여주었다.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권3호
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• pp.702-713
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• 2019

Multilevel Inverters (MLIs) are widely used in medium voltage applications due to their various advantages. In addition, there are numerous types of MLIs for such applications. However, the diode-less 3-level (3L) T-type Neutral Point Clamped (NPC) MLI is the most advantageous due to its low conduction losses and high potential efficiency. The power circuit of a 3L T-type NPC is derived by the conventional two level inverter by a slight modification. In order to explore the MLI performance for various Pulse Width Modulation (PWM) schemes, this paper examines the operation of a 3L (five level line to line) T-type NPC MLI for various types of Multi-Carriers Pulse Width Modulation (MCPWM) schemes. These PWM schemes are compared in terms of their voltage profile, total harmonic distortion (THD) and conduction losses. In addition, a 3L T-type NPC MLI is also compared with the conventional NPC in terms of number of switches, clamping diodes, main diodes and capacitors. Moreover, the capacitor-balancing problem is also investigated using the Neutral Point Fluctuation (NPF) method with all of the MCPWM schemes. A 1kW 3L T-type NPC MLI is simulated in MATLAB/Simulink and implemented experimentally and its performance is tested with a 1HP induction motor. The results indicate that the 3L T-type NPC MLI has better performance than conventional NPC MLIs.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.313-331
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• 2022

무기 자연 수소(H₂)는 천연가스의 주요 구성성분이지만, 청정 및 재생 가능한 에너지로써 글로벌 에너지 분야에서 그 중요성이 다소 과소평가되고 있다. 이 논문은 우리가 과거에 생각했던 것보다 훨씬 광범위한 환경에서 무기 자연 수소가 대륙 암석권에서 대량 생성된다는 최근 논문들을 바탕으로 자연 수소의 발생 기작과 이와 관련된 다양한 지질학적 특징들을 검토하였다. 지금까지 확인된 자연 수소의 주요 근원암은 (1) 초고철질암, (2) 철(Fe²⁺)이 풍부한 암석으로 구성된 강괴, (3) 우라늄이 풍부한 암석이다. 이 암석들은 선캄브리아 시대 결정질 기반암 그리고 중앙 해령과 대륙기반의 오피올라이트(ophiolite), 페리도타이트(peridotite) 암체에서 사문암화된 초고철질암과 밀접하게 관련된다(Zgonnik, 2020). 이 근원암들에서 자연 수소를 생성하는 무기적 작용은 (a) 광물(예, 감람석)의 Fe²⁺이 산화되는 동안 물의 환원, (b) 방사성 붕괴로 인한 수전해, (c) 규산염 암석의 기계적 파괴(예, 단층) 동안 물과 표면 라디칼의 반응 등이며, 자연 수소는 자유 기체(51%), 다양한 광물 내의 유체포유물(29%), 지하수의 용존기체(20%) 형태로 발견된다(Zgonnik, 2020). 우리나라의 경우 아직 자연 수소 연구가 수행되지는 않았지만, 경상분지 내 무기 자연 수소의 생성과 부존 가능성은 두꺼운 퇴적분지 내에서 초고철질암, 층간 현무암층과 철/구리 부화대 존재, 그리고 페름기-제3기 동안 능동적 대륙 연변부에서 여러 번의 화성활동 등을 포함한 지질학적/지구화학적 특성을 고려하면 상당히 높은 것으로 평가된다. 최근 지질 기원의 자연 수소를 연구/탐사하는 국외 학자들과 산업체들은 가까운 미래에 자연 수소가 깨끗하고 재생 가능한 획기적인 에너지원 역할을 할 것으로 전망하고 있다. 따라서 우리나라에서 자연 수소의 경제적 활용을 위한 부존지 발견 여부와 상관없이 지하의 암석-유체 상호작용에 관한 통합 연구를 통해 아직 밝혀지지 않은 자연 수소의 성인과 탐사는 차세대 핵심 연구임이 분명하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.294-304
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• 2019

지금의 농업부문을 포함한 에너지 분야의 온실가스 배출량 산정방법은 하향식(top-down) 방식으로 간주할 수 있으며, 이러한 하향식 온실가스 산정 방법은 제한된 배출계수와 활동자료를 바탕으로 온실가스 인벤토리를 효과적으로 작성할 수 있는 방법이다. 그러나 에너지분야 농림업부문 온실가스 저감 정책 설계를 위해서는 보다 정교한 에너지분야 농림업부문 온실가스 배출량 정보 구축이 필요하다. 이를 위해 현재 온실가스 배출량 산정방식에 대해 살펴본 후, 에너지 분야 농림업부문 온실가스 배출량 산정과 관련한 개선방안에 대해 논의한다. 먼저 에너지분야 농림업부문 배출현황에 대한 엄밀한 파악과 구체적 정책 설계를 위해 2006 IPCC 가이드라인, 해외 국가온실가스인벤토리 보고서, 국내 통계, 관련 문헌 등을 고려하여 세분화된 국가고유 배출계수의 개발과 관련 활동자료 구축 방안을 제안하였다. 구체적으로 다음으로 2006 IPCC 가이드라인을 바탕으로 농업부문 CO₂ 배출량의 불확도(uncertainty)를 계측하고 불확도 개선을 위한 방안을 제시하였으며, 이를 통해 CO₂ 배출량 불확도를 약 1.5%p 감소시킬 수 있음을 보였다. 끝으로 온실 난방 등에 사용되는 농업부문 신재생에너지 사용으로 인한 온실가스 배출량을 반영할 수 있는 활동자료 개선 방안을 제안하였다.

• 에너지공학
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• 제29권1호
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• pp.13-24
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• 2020

온실가스 배출을 감축하기 위한 각국의 노력이 활발해 지고 있으며, 그에 따라 석탄발전의 비중을 점차 줄이고 재생에너지 및 천연가스 발전의 비중을 높이려는 노력이 가시화되고 있다. 한국도 유사한 정책을 추구하고 있는데, 현재 LNG 발전 가치사슬 전체에 걸쳐 국산이 차지하는 부분은 매우 미미한 실정이어서 이러한 LNG 발전확대 정책이 국내 산업육성과 괴리는 있지 않은지 우려가 되는 상황이다. 따라서 본 논고에서는 LNG 발전에 사용되고 있는 가스터빈과 고온부품 산업의 국내외 현황을 살펴보고, 국내 가스터빈 산업의 Supply Chain 분석을 통해 국내 산업이 안고 있는 이슈와 문제점을 조사해 보았으며, 이를 기반으로 국내 가스터빈과 고온부품 산업의 활성화 및 국산화를 위한 전략을 제안하였다. 국내 가스터빈 산업육성 전략은 1) 가스터빈 얼라이언스 구성 등을 통한 국내 제조산업 생태계 조성, 2) 가스터빈 및 고온부품 국산화를 위한 전략적 기술개발 지원, 그리고 3) 국내 실증 테스트베드 구축 등 기술 사업화 촉진을 위한 환경 조성으로 요약될 수 있다.

• 설비공학논문집
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• 제21권12호
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• pp.715-732
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• 2009

This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2008. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) Research trends in thermal and fluid engineering have been surveyed in the categories of general fluid flow, fluid machinery and piping, new and renewable energy, and fire. Well-developed CFD technologies were widely applied in developing facilities and their systems. New research topics include fire, fuel cell, and solar energy. Research was mainly focused on flow distribution and optimization in the fields of fluid machinery and piping. Topics related to the development of fans and compressors had been popular, but were no longer investigated widely. Research papers on micro heat exchangers using nanofluids and micro pumps were also not presented during this period. There were some studies on thermal reliability and performance in the fields of new and renewable energy. Numerical simulations of smoke ventilation and the spread of fire were the main topics in the field of fire. (2) Research works on heat transfer presented in 2008 have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, industrial heat exchangers, and ground heat exchangers. Research on heat transfer characteristics included thermal transport in cryogenic vessels, dish solar collectors, radiative thermal reflectors, variable conductance heat pipes, and flow condensation and evaporation of refrigerants. In the area of industrial heat exchangers, examined are research on micro-channel plate heat exchangers, liquid cooled cold plates, fin-tube heat exchangers, and frost behavior of heat exchanger fins. Measurements on ground thermal conductivity and on the thermal diffusion characteristics of ground heat exchangers were reported. (3) In the field of refrigeration, many studies were presented on simultaneous heating and cooling heat pump systems. Switching between various operation modes and optimizing the refrigerant charge were considered in this research. Studies of heat pump systems using unutilized energy sources such as sewage water and river water were reported. Evaporative cooling was studied both theoretically and experimentally as a potential alternative to the conventional methods. (4) Research papers on building facilities have been reviewed and divided into studies on heat and cold sources, air conditioning and air cleaning, ventilation, automatic control of heat sources with piping systems, and sound reduction in hydraulic turbine dynamo rooms. In particular, considered were efficient and effective uses of energy resulting in reduced environmental pollution and operating costs. (5) In the field of building environments, many studies focused on health and comfort. Ventilation. system performance was considered to be important in improving indoor air conditions. Due to high oil prices, various tests were planned to examine building energy consumption and to cut life cycle costs.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권4호
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• pp.113-117
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• 2016

수소를 생산하는 방법 중 하나로, 광전기화학적(photoelectrochemical; PEC) 물 분해 시스템은 높은 이론적 효율을 가진 친환경적이고 경제적인 방법이다. 광전극으로서 질화갈륨(gallium nitride; GaN)은 내화학성이 좋고 밴드갭이 물의 산화환원준위($V_{redox}=1.23$ V vs. SHE)를 포함하여 외부 전압 없이 수소를 생산할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다. 그러나 이때 발생하는 높은 산소 발생 과전압은 시스템의 반응 효율을 저하시킨다. 산소 발생 과전압을 줄이기 위한 방법으로 광전극에 조촉매를 이용하는 방법이 많이 알려져 있다. 본 연구에서는 GaN 광전극에 입자 형태의 이산화망간(manganese dioxide; $MnO_2$)을 조촉매로 도입하여 PEC 시스템의 특성을 분석하고자 한다. $MnO_2$가 광전극에 잘 형성되었는지를 확인하기 위하여 표면분석을 수행하였고, potentiostat(PARSTAT4000)을 이용해 PEC 특성을 분석해 평가하였다. $MnO_2$가 코팅됨에 따라 flat-band potential($V_{fb}$)과 onset voltage($V_{onset}$)가 각각 음의 방향으로 0.195 V, 0.116 V 이동하는 것이 확인되었다. 광전류밀도 값에 대해서도 $MnO_2$ 코팅 샘플이 더 높게 나타나며, 시간에 따른 광전류의 저하도 개선되었다. 이로부터 $MnO_2$이 조촉매로서 효과가 있음을 확인하였고, PEC 시스템 전반에 걸쳐 효율 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제4권1호
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• pp.54-63
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• 2015

Increasing air pollution levels and the global oil crisis has become a major hindrance in the growth of our automobile sector. Traditional Internal Combustion engines running on non-renewable fuels are proving to be the major culprit for the harmful effects on environment. With few modifications and also with assistance of few additional components current small SI engines can be modified into a pneumatic engine (commonly known as Compressed Air Engines) without much technical complications where the working fluid is compressed air. The working principle is very basic as adiabatic expansion of the compressed air takes place inside the cylinder pushing the piston downwards creating enough MEP to run the crank shaft at decent RPM. With the assistance of new research and development on pneumatic engines can explore the potential of pneumatic engines as a viable option over IC engines. The paper deals with analysis on RPM variation with corresponding compressed air injection at different crank angles from TDC keeping constant injection time period. Similarly RPM variation can also be observed at different injection pressures with similar injection angle variation. A setup employing a combination of magnetic switch (reed switch), magnets and solenoid valve is used in order to injection timing control. A conclusive data is obtained after detailed analysis of RPM variation that can be employed in newly modified pneumatic engines in order to enhance the running performance. With a number of benefits offered by pneumatic engine over IC engines such as no emissions, better efficiency, low running cost, light weight accompanied by optimized injection conditions can cause a significant development in pneumatic engines without any major alteration.