• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.723-730
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• 2016

태양광 모듈은 필요한 발전량을 얻기 위해 태양 전지를 직렬과 병렬로 조합하여 구성하며, 이 모듈은 일사량 및 온도에 따라 발전성능이 크게 좌우되는 특성을 가지고 있다. 또한, 태양광 전원은 건물 또는 나무 등의 주변 환경에 의한 음영과 같은 특수한 상황에 의하여 출력손실이 발생하게 된다. 즉 태양광 전원을 구성하는 태양광 모듈 일부에 부분음영이 발생할 경우, 태양광 모듈의 단락전류가 제한되어 전체 발전량 손실을 초래하고, 열점(Hot-Spot) 현상과 같은 열화현상이 발생하여 모듈의 수명을 단축시킨다. 따라서 본 논문에서는 태양광 모듈의 출력을 향상시키기 위한 태양전지와 바이패스 다이오드의 최적구성 알고리즘을 제시하였다. 또한, 부분 음영에 의한 출력손실을 최소화하기 위하여 태양광 어레이의 회로를 최적으로 구성하는 알고리즘을 제시하였다. 상기 알고리즘을 바탕으로 회로해석 프로그램인 PSIM S/W를 이용하여 태양광 모듈과 태양광 어레이를 모델링하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 본 논문에서 제안한 태양 전지와 바이패스 다이오드의 최적구성 알고리즘과 태양광 어레이의 최적구성 알고리즘이 태양광 전원의 성능 향상에 유용함을 확인하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.9-21
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• 2021

최근 신재생 에너지를 활용한 친환경 발전시설의 중요성이 대두되고 있으며 수력발전소는 매우 중요한 전력생산 및 공급원이다. 수력발전소는 일반적으로 대규모로 운용되고 다중 시설이 연계되어 있어 안전성 확보가 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 수력플랜트 설비의 안전성을 평가하기 위해 시나리오 기반의 수충격에 따른 수압관로의 취약성 평가를 수행하였다. 자체 개발한 수충격 해석모델(TRANSHAM)과 기존 상용모델(SIMSEN)의 모의결과 및 모니터링 자료와의 비교를 통해 해석모델의 신뢰성을 검증하였고, 실제 운영중인 수력플랜트에 적용하여 발전설비 운영 중에 발생 가능한 수충격 시나리오를 구성하였다. 이를 바탕으로 시나리오 기반의 수압관로의 수충격 해석 및 취약성 평가를 수행하였다. 내·외부 로딩조건을 고려한 시나리오별 모의 결과, 발전설비 운영에 따라 수압관로의 취약성이 상이하게 나타났으며 내·외부 로딩조건의 조합에 따라 수압관로의 취약성에 큰 영향을 미치는 것으로 예측되었다. 본 연구에서 제시한 시나리오 기반의 해석기법은 향후 수충격에 따른 발전설비의 취약성을 평가하는데 정량적인 도구로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.584-585
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• 2021

태양광, 풍력 등 신재생 에너지 생산이 다양해지면서 생산과 소비를 동시에 할 수 있는 마이크로그리드 시스템이 소개되었지만 국내에서는 아직까지 자동화된 전력거래 기술 도입이 필요하고 생산 및 중계인의 보호할 장치가 필요하다. 일반적으로 여름에는 태양광을 통한 전력 가격 하락이 예상되어 생산자 보호가 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 환경에서 블록체인(Blockchain)을 활용한 사용자 간 투명하고 안전한 선물 전력거래 시스템을 제안한다. 선물이란 간단히 말해서 고정된 가격과 미리 정해진 선물 가격에 구매자가 전력을 사는 의무를 가지거나 판매자가 전력을 팔아야 하는 의무를 갖게 되는 계약이다. 본 시스템은 블록체인 네트워크 내에서 신뢰할 수 있는 실행코드인 스마트 컨트랙트(Smart Contract)를 이용하여 사용자의 개입 없이 자동화된 동작으로 선물 가격을 검색하고 전력 거래를 체결하는 선물 거래 알고리즘을 제안한다. 만일 전력 생산자가 생산계획 시에 최대 생산 시기(하지)의 가격이 하락할 가능성이 있다고 생각이 되면 선물시장에서 선물을 먼저 팔아 놓고 최대 생산 시기(하지)에 선물을 되사서 이익을 내어 현물시장에서의 손실을 보전할 수 있다. 또 중계업자는 판매계약 체결 시에 전력 가격이 상승될 우려가 있으면 선물시장에서 먼저 선물을 매입하고 판매계약 이행 시 선물을 청산하여 이익을 실현시켜 현물시장에서의 손실을 보전할 수 있게 된다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.135-140
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• 2024

태양광발전시스템은 다른 재생에너지원과 비교해서 내구수명이 길어 유지점검이 거의 필요 없다고 하지만, 실제 태양광 모듈의 음영 발생, 온도상승, 미스매치, 오염·열화, 태양광 인버터의 고장, 누설전류 및 아크 발생으로 인하여 초기 설계 시에 기대했던 성능이 나오지 않는 경우가 발생한다. 따라서 이러한 시스템의 문제점 해결을 위해 단지 발전량 및 운전 현황에 대한 조사를 통하여 정성적으로 파악하거나 태양광발전시스템의 성능지수인 성능계수(PR, Performance Ratio)로부터 성능을 비교분석하고 있다. 그러나 큰 손실을 포함하고 있으므로 단지 성능계수만으로 태양광발전시스템의 성능 저하, 고장 혹은 결한 등의 이상 유무를 정확하게 판단하기가 어렵다. 본 논문에서는 주변 환경의 변화에 따른 태양광발전시스템 발전량 최적화를 위해 태양광 모듈의 음영 발생, 인버터 고장, 누설 및 아크에 대한 상태 진단 알고리즘을 연구하였다. 또한 연구된 알고리즘을 이용하여 영역별 상태진단과 이에 따른 발전량 최적화 운전에 대한 실증시험을 통한 결과를 고찰하였다.

• 지능정보연구
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• 제29권1호
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• pp.79-105
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• 2023

지구온난화와 기후변화 등의 유례없는 기상이변으로 전 세계 곳곳이 극심한 몸살을 앓고 있으며, 경제적 손실 또한 눈덩이처럼 불어나고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2016년 '파리기후변화협정(The Paris Agreement)'이 체결되어 지구의 평균온도 상승을 1.5℃ 아래로 유지하기 위한 정부간 협의체가 결성되었으며, 우리나라도 2050년 탄소중립을 선언함으로써 기후재앙을 막기 위한 노력을 진행하고 있다. 특히, 온실가스 배출로 인한 기온상승은 수출 의존도가 높은 우리나라 경제는 물론 환경과 사회 전반에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다. 또한, 교통수단의 다변화가 가속화되면서 수단선택의 변화도 크게 증가하고 있는 가운데 저성장 시대의 개발 패러다임이 도시재생으로 변화함에 따라, 노선의 수요 감소, 선형 개량, 도심 철도의 외곽 이설 등에 영향을 받아 증가하고 있는 철도 유휴부지 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편, 철도 유휴부지를 활용한 태양광발전은 '재생에너지 3020'의 태양광발전 목표를 일부 달성하면서도, 입지를 둘러싼 환경훼손과 주민 수용성 문제에서 자유로워질 수 있는 장점에도 불구하고, 설비실태나 설비계획에 있어 미진한 상황이다. 이에, 본 연구에서는 국가철도공단과 재생에너지클라우드플랫폼에서 제공하는 데이터를 활용하여 태양광발전 설비 설치가 가능한 적합 유휴지를 발굴 및 분석하는 알고리즘을 개발하고, 사용자가 원하는 조건을 고려한 잠재적인 적합 지역을 탐색 및 도출함으로써, 개발 초기 설비나 확충 등에 소요되는 막대한 비용을 절약할 수 있는 방안을 마련하고자 하였다. 본 연구는 다양한 군집분석을 활용하여 철도 유휴부지에 태양광발전 설치입지를 도출할 수 있는 최적의 알고리즘을 개발하고, 면적, 설치용량, 발전량, 예상수익 등이 모두 높은 '태양광발전 설치 적극권장 지역' 202곳을 도출하였다. 이를 바탕으로 경제와 환경을 동시에 고려한 관점에서 의사결정자의 합리적인 판단을 도울 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제16권3호
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• pp.205-215
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• 2010

지열히트펌프를 이용한 축사용 냉난방시스템을 개발하고 농장 적용성을 검토하기 위하여 330 $m^2$ 규모의 농장에 개발 시스템을 설치하여 돈사에서의 난방 이용효과를 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 지열 난방시 부하량은 24,104 kcal이었으며 농장시험 지열이용 냉난방시스템의 제원은 히트펌프 용량은 10 USRT 였으며, 상부 덕트형 30,000 kcal 홴코일유니트를 사용하였으며 FCU의 풍량은 90 $m^3$/분 이었다. 2. 지열 난방 1주령시 외부 최고기온 $14.2^{\circ}C$, 최저 영하 $9.3^{\circ}C$일때 시험구는 평균 $21.5^{\circ}C$로서 대조구 $19.8^{\circ}C$에 비하여 높았다. 3. 지열 난방 시험돈사의 먼지 농도는 PM10 185.3, PM2.5 40, PM1.0 $23.4{\mu}g/m^3$으로 대조구 PM10 481.4, PM2.5 47, PM1.0 $28.2{\mu}g/m^3$에 비하여 낮았다.4. 지열 난방 시험돈사의 유해가스농도는 $CO_2$ 1,470, $NH_3$ 10.6, $H_2S$ 0.05 ppm으로서 대조구 $CO_2$ 2,025, $NH_3$ 23.3, $H_2S$ 0.69 ppm에 비하여 유의적으로 (p<0.05) 낮았다. 5. 지열난방시 복당 이유두수는 10.5두로 대조구 10.4두에 비하여 높았으며 이유시체 중도 6.93 kg으로 대조구 6.86 kg에 비하여 컸으며 특히 온도가 낮은 대조구에서 모돈사료 섭취량이 99.6 kg으로 시험구 88.2 kg 보다 유의적으로 (p<0.05) 많았다. 6. 지열 난방시 외부기온과 지하수 순환량에 있어서 외부기온이 낮을 경우 1일간 8.4-12.9톤으로 지하수 순환량이 많았다.

• 한국조경학회지
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• 제44권2호
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• pp.1-10
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• 2016

본 연구의 목적은 용인시에 대한 생태발자국 지수 산정 및 변화분석을 통해 용인시의 환경용량 추이를 분석하고, 이를 바탕으로 용인시의 도시개발 및 계획의 방향을 제언하는 것이다. 이를 위하여 용인시를 대상으로 1993년, 2003년, 2013년에 걸친 생태발자국 지수 분석을 실시하였으며, 지수분석 결과를 바탕으로 용인시의 토지이용 변화와 개발패턴의 문제점에 대하여 분석하였다. 또한 GIS(Geographic Information System)를 기반으로 한 토지피복도와 생태발자국 지수의 비교를 통해 용인시 토지이용의 변화를 환경적 측면에서 분석하였다. 본 연구 결과는 다음의 세 가지로 요약될 수 있다. 첫째, 용인시의 총 생태발자국 지수는 1993년 3.20(gha), 2003년 6.50(gha), 2013년 11.15(gha)로 산정되었으며, 이는 용인시의 생태발자국이 세계적으로 요구되는 1인당 생태발자국 1.8(gha)는 물론, 한국 전체의 1인당 평균 생태발자국인 3.56(gha)을 훨씬 상회하는 수준으로, 지역 환경용량에 비해 과도한 자원소비가 이루어지고 있다는 것을 보여주고 있다. 둘째, 1993년부터 20여 년간 용인시의 생태발자국을 부문별로 분석한 결과, 산림부문의 생태발자국이 가장 크게 증가하였으며, 다음으로 에너지 부문, 음식 부문, 건조환경부문으로 순으로 나타났다. 특히, 산림 생태발자국의 경우 1993년에는 가장 낮은 0.002(gha)였으나, 2013년에는 7.32(gha)로 급증했으며, 에너지의 경우도 0.87(gha)에서 2.38(gha)로 비교적 높은 증가율을 보였다. 이는 급격한 도시개발로 인한 목재수요와 목재생산력의 지나친 불균형 및 주거와 상업용지 개발에 따른 에너지 수요의 급격한 증가에 기인하는 것으로 분석된다. 셋째, 지난 10여 년간 생태발자국과 산림 및 건조환경 토지피복의 변화를 관찰한 결과, 산림부문의 생태발자국이 가장 크게 확대되었으며, 실제 훼손된 산림면적 또한 증가된 건조환경 면적에 집중되어 있음을 알 수 있었다. 에너지 부문의 생태발자국 또한 급격한 증가를 보여주고 있는데, 이는 토지피복도 분석에서 알 수 있듯 건조환경부문, 특히 상업시설과 도로 및 철도용지의 급증에 크게 기인하는 것으로 분석되었다. 이는 향후 용인시가 개발 시 산림의 훼손을 최소화하고, 녹지면적을 확대해야 할 필요성을 제기하고 있으며, LPG 등 화석연료의 소비를 줄이는 대신 신재생에너지의 확대를 적극적으로 추진해야 한다는 근거를 제공할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2491-2502
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• 2014

본 연구는 저탄소 녹색도시의 조성을 위해 주요 계획부문과 계획기법을 살펴보고, 그 적용실태를 파악해 봄으로서 저탄소 녹색도시 구현에 요구되는 계획적 주안점이 무엇인지 살펴보고자 하였다. 이를 위해 저탄소 녹색도시 및 유사 개념에 대한 문헌 및 선행연구 고찰을 통해 주요 계획부문 및 계획요소를 정리하고, 전문가 FGI 분석을 통해 적합성을 검정하여 계획기법을 도출하였다. 또한, 전문가 설문조사와 AHP 분석을 통해 계획기법의 중요도를 파악해 봄으로서 저탄소 녹색도시 계획의 주요 특성을 파악해 보았다. 이와 함께 국내외 사례를 선정하여 도출한 계획기법의 적용실태를 분석하여 계획기법의 중요도와 비교해 봄으로서 계획과 실제의 차이를 살펴보고자 하였다. 주요 계획기법으로는 5개 부문, 15개의 계획기법을 도출할 수 있었다. 또한, 이에 대한 중요도 분석과 사례분석을 종합해 보면, 분산집중형 압축개발, 보행친화적 교통체계, 신재생 에너지 적극 활용, 폐기물의 재활용 시스템 구축이 저탄소 녹색도시 계획의 주요한 요소로 파악되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8306-8313
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• 2015

개방형 전류측정기는 DC 모터 콘트롤러, AC 가변 콘트롤러, UPS(Uninterruptible Power System)에 주로 사용되며 최근 신재생 에너지의 성장과 전력망의 스마트 그리드화로 인하여 활용성이 점차 확대되고 있다. 이러한 신재생 에너지의 성장으로 관련 핵심기술의 보유여부가 중요해지고 있으며 대부분 수입에 의존하고 있는 개방형 전류측정기의 국산화 및 관련 기술의 확보를 필요로 한다. 본 논문에서는 일반 산업용 개방형 전류측정기의 제작과정과 특성을 측정한 결과를 기술하였다. 개방형 전류측정기를 구성하는 C형 철심의 공극자장분포 해석 및 형상 설계, 홀센서의 선정 및 특성시험, 정전류 전원공급회로와 신호처리회로의 회로설계 과정을 기술하며 DIP(Dual In-line Package) type과 SMD (Surface Mount Device) type의 100A급 개방형 전류측정기를 제작하고 특성을 측정했다. 제작된 전류측정기로 0~100A 범위에서 통전 실험을 실시한 했고 직류전류와 60Hz의 교류전류에서 특성을 측정한 결과 정밀도 오차 2% 이내, 선형도 오차 2% 이내의 성능을 만족하였다. 또한 부 특성 온도계수를 갖는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터를 이용한 온도보상회로를 사용하여 $-35{\sim}100^{\circ}C$의 범위에서 온도보상 효과를 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.25-30
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• 2011

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 다양한 발열량을 갖는 바이오가스를 연료 내 불활성가스 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 비율의 변화, 즉 발열량의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험결과로 각 불활성가스 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 발열량 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.