• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권1호
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• pp.72-80
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• 2014

This study proposed a wind power generation system utilizing outdoor air on the rooftop and indoor ventilation, which would increase according to the building height, as a way to help to save energy consumption in a building by using wind power energy of the new renewable energy sources. The study measured the distribution of air currents and power generation according to the usage factor of exhaust pipes in the kitchen and bathroom and identified the elements to consider when applying a wind power generation system to buildings in order to use outdoor air on the rooftop increasing according to the height and the indoor ventilation produced in the facility vertical shafts inside the buildings by installing a wind power generation system on the rooftop. (1) The study measured the ventilation velocity of the kitchen hood and bathroom ventilation fan by changing the zone areas by the households according to the usage factor of [${\alpha}$]=33~100%. As a result, the kitchen ventilation pipe generated the ventilation wind of 3.0m/s or more at the usage factor of [${\alpha}$] 66% or higher, and the bathroom ventilation pipe generated ventilation velocity lower than 3.0m/s, the blade velocity of the wind power generator, even after the usage factor rose to [${\alpha}$]=100%. (2) As the old bathroom ventilation pipe generated the ventilation velocity of 3.0m/s, the blade velocity of the wind power generator, even with the rising usage factor [${\alpha}$], the application of an outdoor air induction module increased the ventilation velocity by 2.9m/s at the usage factor of [${\alpha}$]=33%, 3.8m/s at the usage factor of [${\alpha}$]=66%, and 3.6m/s at the usage factor of [${\alpha}$]=100%. Thus the ventilation velocity of 3.0m/s, the blade velocity of the wind power generator, or higher was secured. (3) The findings prove that the applicability of a wind power generation system using outdoor air on the rooftop and indoor ventilation is excellent, which raises a need for various efforts to increase the possibility of its commercialization such as securing its structural stability according to momentary gusts on the rooftop and typhoons in summer and making the structure light to react to the wind directions of outdoor air on the rooftop according to the seasons.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.265-278
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• 2022

육·해상 풍력 프로젝트 성공여부는 사업의 경제성 확보에 중점을 두고 있으며, 이는 양질의 풍력자원 확보와 풍력단지 최적배치에 의해 좌우된다. 풍력단지를 배치하는 과정에서 주풍향을 고려한 풍력터빈들의 최적배치 방법이 중요하며, 이는 풍상측에 위치한 구조물을 통과하는 유체가 발생시키는 후류영향을 최소화시키는 것과 연관이 있다. 후류효과 예측성의 정확도는 이를 적절히 모의할 수 있는 후류모델과 모델링 기법에 의해 결정되어지며, 특히 산악 및 다도해지역과 같은 복잡지형에서는 고해상도 기반의 정확한 후류예측이 필수적으로 요구된다. 이에 본 논문에서는 상용 CFD 모델인 WindSim을 활용하여 국내 산악 복잡지형에 위치한 육상풍력단지 예정지의 후류모델별 민감도 분석을 통해 후류확산 형태를 분석하고 향후 복잡지형 풍력발전 프로젝트의 기초연구 자료로 활용하고자 한다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제31권2호
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• pp.165-204
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• 2022

본 연구는 유럽지역 내 20개 연결계통국가들을 대상으로 2000년부터 2014년까지의 패널 자료를 구성하여 유럽이 2005년에 도입한 배출권거래시장을 기점으로 표본기간을 전과 후로 나누어 탄소배출량 결정요인을 이분산과 자기상관의 문제를 고려한 패널 GLS 방법으로 추정하였다. 종속변수로는 개별국가들에서의 탄소배출량이 사용되었으며, 설명변수로는 발전원별 발전량 비중, 이웃 국가들의 전력수급률, 자원보유국의 전력생산량, 발전원집중도, 산업부문에서의 1인당 총에너지 사용량, 전력가격에서의 세금, 1인당 전력 순수출량, 1인당 국토면적의 크기 등이 사용되었다. 추정결과에 의하면, 2005년을 기점으로 전과 후 모두에서 원전과 재생에너지 발전량 비중, 발전원집중도, 1인당 국토면적의 크기 등은 탄소배출량에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타난 반면 석탄 발전량 비중, 이웃 국가들의 전력수급률, 자원보유국의 전력생산량, 산업부문에서의 1인당 총에너지 사용량 등은 탄소배출량에 양(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이외 가스 발전량 비중과 전력가격에서의 세금은 2005년 이전에 대해서만 각각 탄소배출량에 음(-)과 양(+)의 영향을 미쳤으며, 1인당 전력 순수출량은 2005년 이후에 대해서만 탄소배출량에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 저탄소 녹색성장으로의 탄소배출량 절감을 위한 거시적인 대응전략을 제시하며 전력교역시장을 고려한 중장기 전원믹스 최적화 방안과 그 역할에 대한 의미와 가치를 시사하고 있다.

• 한국진공학회지
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• 제16권3호
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• pp.161-166
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• 2007

태양광발전이란 태양에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 것이다. 지난 5년 동안 태양광발전은 세계적으로 높은 성장률을 보여 왔다. 특히 2006년에는 30%, 이상의 성장을 가져왔으며 앞으로 20년 동안 평균 생산 성장률은 매년 27%-34%가 될 것으로 예상하고 있다. 현재까지는 태양광발전을 이용해 생산된 전력의 가격은 기존 전력발전의 가격보다 높지만 태양광 기술의 발전과 효율의 향상으로 점점 그 가격이 떨어지고 있다. 뿐만 아니라 태양전지용의 실리콘 기판의 대량생산은 점점 더 태양전지의 가격 저하를 가져오고 있다. 태양전지의 변화효율의 한계는 30%이다. 현재에는 결정질 실리콘 태양전지가 주를 이루고 있지만 미래에는 박막 실리콘 태양전지가 주도를 이룰 것이다. 2030년에는 박막 태양전지가 90%이상을 이루고 결정질 태양전지는 10% 이하로 떨어질 것을 예상하고 있다. 성균관대학교에서는 결정질 실리콘 태양전지의 저가화와 고효율화를 주 연구로 수행하고 있다. 현재 성균관대학교에서는 스크린 프린트를 이용해서 16% 이상의 다결정 실리콘 태양전지와 17% 이상의 단결정 실리콘 태양전지를 성공적으로 제작하였다. 제 1세대에서 다음 세대의 태양전지 발전의 과정은 새로운 접근법으로 확대되지만 여전히 실리콘이 지금까지 주된 재료로 쓰이고 있다. 2010년까지 이러한 기술들에 대한 격차는 여전히 있지만 태양광발전을 통한 전력생산의 가격은 60 cent/watt 정도로 예상하고 있다. 태양광발전은 청정에너지로서 재생불가능 하고 고갈되어가고 환경오염을 일으키는 다른 에너지와 비교하여 점점 대체에너지로서의 자리를 확립해 가고 있다.

• 기술혁신학회지
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• 제14권4호
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• pp.965-982
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• 2011

21세기는 20세기와 마찬가지로 인구증가와 경제성장으로 인해 에너지의 수요가 증가할 것으로 예측된다. 제한된 자원, 자원의 편중, 생산과 소비지역의 분리, 화석연료의 소비억제 등이 전망되면서 최근 에너지안보가 보다 중요해졌다. 반면 한국과 같은 자원 빈국은 자원과 해외 에너지에 대한 의존이 심화되고 있다. 중국의 급격한 경제 발전은 자원과 에너지 소비의 균형을 깨뜨리고 있다. 이로 인해 국가 에너지 경제의 불확실성이 점차 확대되고 있다. 이와 같은 국제환경의 변화로 인해 국가 주요 에너지원으로서의 원자력에너지는 어느 때 보다 중요해졌다. 한국 전력생산의 40%를 차지하는 원자력발전은 이에 필요한 연료인 농축우라늄을 전량 외국에서 수입하여 사용하고 있다. 그렇기 때문에 한국은 안정적으로 원전연료를 확보할 수 있는 대책 및 정책을 준비하는 등 불안정한 국제에너지 정세의 변화에 적극적으로 대비할 필요가 있다. 이를 위해서는 기본적으로 농축우라늄의 시장현황, 기존 생산기술에 대한 정보, 기술개발의 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 것이다. 본 논문은 농축우라늄의 기존 생산 공정에 비해 2~3배의 우수한 경제성을 가진 것으로 알려져 있고 현재 미국에서 상용화 단계에 진입한 차세대 레이저 기반 저농축우라늄 생산공정을 분석했다. 이는 국내 원전연료의 수급대책 마련에 주요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.568-574
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• 2020

최근, 신재생에너지원의 출력 안정화, 수요관리 및 주파수 조정 등 다양한 기능을 가지고 있는 전기저장장치(energy storage system, ESS)의 설치가 매년 증가되고 있다. 그러나, 2017년 8월에 발생한 고창 전력시험센터의 ESS 화재를 시작으로 경산 변전소, 군산 태양광발전소 등 현재까지 총 29건의 화재사고가 발생하여 많은 재산피해가 보고되고 있다. 이러한 전기저장장치의 화재사고는 전기저장장치의 용량이나 계절과는 무관하게 발생되고 있으므로, ESS의 화재원인을 정확하게 파악하고 안전성을 확보하기 위하여 ESS의 사고특성에 대한 분석이 요구되어지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ESS의 사고특성을 분석하고 안전성을 확보하기 위하여, 전력계통 상용해석 소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 ESS의 모델링을 수행한다. 다양한 시나리오를 기반으로 ESS의 단락사고특성을 확인한 결과, 높은 사고전류로 인하여 보호기기인 퓨즈가 동작하고, 매우 큰 CMV(common mode voltage)가 발생하여 ESS의 절연이 파괴될 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 문제점을 극복하기 위하여, ESS의 배터리측과 PCS측에 각각 SPD를 설치한 경우, DC측 전로에서 발생하는 CMV가 3[kV] 이내로 크게 감소되어 ESS의 절연파괴를 방지할 수 있음을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.345-357
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• 2011

최근 지구환경문제와 에너지원의 다각화를 위한 일환으로 파랑에너지를 이용하는 신재생에너지의 기술개발이 유럽과 일본 등을 중심으로 활발히 추진 및 실용화되고 있다. 특히, 케이슨 내의 공기실에서 파랑에 의한 수면의 상하운동으로 유도되는 공기흐름을 이용하는 진동수주형 파력발전시스템은 가장 효율적인 파랑에너지흡수장치로 알려져 있고, 따라서 상업화에 가장 근접한 파력발전장치 중에 하나이다. 본 연구에서는 진동수주형 파력발전구조물에서 터빈(Wells터빈)에 직접 작용하는 공기흐름속도를 2차원 및 3차원수치실험으로부터 검토하며, 이 때 형상의 변화에 따른 공기의 최대흐름속도를 추정하여 진동수주형 파력발전구조물의 최적형상을 논의한다. 수치해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 혼상류(2상류)수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사주기대에 따라 최적형상의 크기가 상이하게 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 최소의 반사율이 발생하는 주기 대에서 공기흐름이 최대로 된다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권4호
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• pp.54-61
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• 2005

대수층 축열 에너지(ATES) 시스템은 지반의 특성과 이용량에 따라 매우 경제적인 새로운 대체에너지로 이용될 수 있다. 적절한 ATES 시스템 설계를 통하여 주어진 수리지질 특성에 적합한 ATES 시스템을 개발하기 위해서는 대수 층내 수리열역학적 과정의 이해가 필수적이다. 본 논문에서는 지하수 양수 및 열펌프에 이용된 불을 재주입하는 방식의 지하수 열펌프 운영에 대한 두 가지 시나리오를 통하여 두 개의 층으로 이루어진 대수층 모델에 적용하여 대수층내 열 저장에 대한 수리열역학적 현상을 시뮬레이션하였다. 첫 번째 시나리오에서는 양수 우물과 주입 우물을 계절에 따라 서로 교대로 시스템을 운영한 경우에 열 거동에 의한 온도 분포와 지하수위를 시뮬레이션 하였으며, 두 번째는 주입과 양수 우물 위치를 고정하여 시뮬레이션 하였다. 356일 이후 주입 우물 주변의 온도 분포는 주입수의 온도와 주입정으로 부터의 거리에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 지표온도 분포는 30과 50 m 심도의 온도 분포에 비하면 미미한 변화만 나타났으며, 각 층에서의 열 거동은 공극률과 지하수의 유동 특성에 따라 매우 민감한 것으로 나타났다. 그리고 양수와 주입우물에서의 지하수위와 온도변화를 모니터링하여 열펌프 운영 방식에 따른 효율성을 실험하고, 두 우물간의 열 간섭현상을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.298-298
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• 2013

Finding renewable and clean energy resources is essential research to solve global warming and depletion of fossil fuels in modern society. Recently, complex harvesting of energy from multiple sources is available in our living environments using a single device has become highly desirable, representing a new trend in energy technologies. We report that when simultaneously driving the fusion and composite cells of two or more types, it is possible to make an affect the other cells to obtain a greater synergistic effect. To understand the coupling effect of photovoltaic and piezoelectric device, we fabricate the serially integrated hybrid cell (s-HC) based on organic solar cell (OSC) and piezoelectric nanogenerator (PNG). The size of increased voltage peaks when OSC and PNG are working on is larger than the case when only PNG is working. This voltage difference is the Voc change of OSC, not the voltage change of PNG and current density difference between these two cases is manifested more clearly. When the OSC and PNG are working in s-HC at the same time, piezoelectric potential (VPNG) is generated in ZnO and theoretical total voltage is sum of voltage of an OSC (VOSC) and VPNG. However, electrons from OSC are influenced by piezoelectric potential in ZnO and current loss of OSC in whole circuit decreases. As a result, VOSC increases temporarily. Current shows the similar behavior. PNG acts a resistance in the whole circuit and current loss occurs when the electrons from OSC pass through the PNG. But piezoelectric potential recover current loss and decrease the resistance of PNG. Our PNG can maintain piezoelectric potential when the strain is held owing to the LDH layer while general PNG cannot maintain piezoelectric potential. During the section that strain is held, voltage enhancement effect is maintained and same effect appeared even turn off the light. Actually at this time, electrons in ZnO nanosheets move to LDH and trapped by the positive charges in this layer. After this strain is held, piezoelectric potential of ZnO nanosheets is disappeared but potential difference which is developed by negative charge dominant LDH layer is remained. This potential acts similar role like piezoelectric potential in ZnO. Electrons from the OSC also are influenced by this potential and the more current flows.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.267-272
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• 2021

최근 화석에너지 고갈 및 환경 문제 해결을 위하여 신재생에너지와 탄소중립에 관한 관심이 집중되고 있다. 또한, 도시 건물의 고층화와 건물의 증가에 따른 건물에너지의 증가가 급속하게 되고 있다. 도시의 중심에 신재셍에너지원인 태양광 발전을 설치하는데 있어서 많은 제약사항이 있으며, 건물의 고층화가 됨에 따라 그늘이 형성되는 저조도 환경이 많이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 실외의 저조도 환경 및 실내의 조명 환경에서 전력발생이 가능한 발전소자를 개발하고자 한다. 저조도 환경에서의 발전소자는 태양전지의 종류중에 하나인 염료감응형 태양전지를 활용하고자 한다. 염료감응형 태양전지의 단위셀과 20cm×20cm 모듈을 제작하였고, LED, 할로겐램프, 3파장 램프의 광원을 활용하여 발전소자의 전기적 특성을 측정하였다. 단위셀의 광전변환효율은 LED, 할로겐 램프, 3파장 램프별로 17.2%, 1.28%, 19,2%로의 결과를 나타냈으며 20cm×20cm 모듈의 광전변환효율은 각각 10.9%, 8.7%, 11.8%의 결과를 나타내었다. 또한 모듈의 최대전력값은 광원별로 각각 13.1mW, 15.7 mW, 14.2 mW로서 저조도 환경에서 발전 가능성을 확인하였다.