• 상하수도학회지
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• 제34권6호
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• pp.403-410
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• 2020

The difficulty of securing freshwater sources is increasing with global climate change. On the other hand, seawater is less affected by climate change and regarded as a stable water source. For utilizing seawater as freshwater, seawater desalination technologies should be employed to reduce the concentration of salts. However, current desalination technologies might accelerate climate change and create problems for the ecosystem. The desalination technologies consume higher energy than conventional water treatment technologies, increase carbon footprint with high electricity use, and discharge high salinity of concentrate to the ocean. Thus, it is critical to developing green desalination technologies for sustainable desalination in the era of climate change. The energy consumption of desalination can be lowered by minimizing pump irreversibility, reducing feed salinity, and harvesting osmotic energy. Also, the carbon footprint can be reduced by employing renewable energy sources to the desalination system. Furthermore, the volume of concentrate discharge can be minimized by recovering valuable minerals from high-salinity concentrate. The future green seawater desalination can be achieved by the advancement of desalination technologies, the employment of renewable energy, and the utilization of concentrate.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.77-86
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• 2015

The agricultural water management generally has focused on water resources for crop production but it could be affected by the food consumption pattern. The aim of this study is to estimate virtual water consumption for food consumption and calorie supply using the water footprint and virtual water concept. In addition, we estimated the virtual water requirements for increasing the food and calorie self-sufficiency adjusted by the government for food security. About $330.0m^3/cap/yr$ of virtual water was consumed for the main foods consumption in 1985, and it was increased to $450.0m^3/cap/yr$ in 2010. The rate of virtual water consumption by meats consumption was 28 % in 1985 but it was increased to 54 % in 2010. In other words, the total virtual water consumption by foods consumption was increased from 1985 to 2010 with the high rate of meats consumption. The average $1.29m^3$ of virtual water was consumed for supplying 1 calorie per capita in 2010 but about $10.1m^3/cal$ of virtual water was consumed by only bovine meats consumption. The food self-sufficiency is the main factor for food security in Korea. About $46.5Mm^3$ and $393.9Mm^3$ of virtual water were required in order to increase the food and calorie self-sufficiency of wheat by 1 % individually. This study showed the water consumption was related to food consumption and calorie supply pattern, and these results could be used as the indices for the agricultural water management considering the change of eating habit and food security.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(1)
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• pp.677-678
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• 2005

• 대한지구과학교육학회지
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• 제14권2호
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• pp.146-158
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• 2021

사범대학에 개설된 교양 강의를 통해 지속가능발전목표(SDGs)와 연계하여 지속가능발전교육(ESD)을 실시한 사례를 소개하고자 한다. SDGs 13번 목표인 '기후변화 대응'과 연계하여 설계된 수업에서 42명의 예비교사들이 표출한 탄소 발자국(carbon footprint)에 대한 인식을 분석하였다. 예비교사들은 일상생활에서 탄소를 배출하는 실천 정도에 대한 체크리스트인 탄소 다이어트 다이어리를 작성하고, 탄소 발자국 그리기 활동을 통해 자신이 배출하는 탄소의 출처와 비율을 자유롭게 표현하였다. 전기 사용, 대중교통 이용, 쓰레기 처리 항목에서는 긍정적인 실천 정도를 나타내었으나, 수도 사용에 대해서는 부정적인 방향으로 분석되었다. 탄소 발자국을 2-3가지 항목으로 표현한 예비교사들이 과반수에 달하여 자신의 일상생활에서 탄소 배출 상황을 인식하는데 한계를 나타내었다. 예비교사들은 학교현장에서 지구의 환경문제를 교육하는 주체가 될 것이며, 예비교사들의 탄소 소양(carbon literacy)은 학생들에게 직간접적 영향을 미치게 될 것이다. 17가지 SDGs와 연계되는 다양한 지속가능발전교육 프로그램이 개발되고 교육현장에 적용되어 지속가능한 지구환경교육에 기여하기를 바란다.

• Computers and Concrete
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• 제19권5호
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• pp.489-499
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• 2017

Self-Compacting Concrete (SCC) is a new technology capable to flow without segregation or any addition of energy which leads to efficient construction and cost savings. In this study, the effect of replacing the Ordinary Portland Cement (OPC) with Fly Ash (FA) on the strength, durability of the concrete was investigated experimentally, and carbon footprint and cost were also assessed. Four different replacement FA ratios (0%, 20%, 40% and 60%) were used to create four SCC mixes. Standard test methods were used to determine the workability, strength, and durability of the SCC mixes including resist chloride ion penetration, water permeability, water absorption, and initial surface absorption. The axial cube compressive strength tests were performed on the SCC mixes at 1, 7, 14, 28 and 35 days. Replacing the OPC with FA had a significant positive impact on chloride iron penetration resistance and water absorption but had a considerable negative impact on the compressive strength. The SCC mix with 60% FA had 36.7% and 15.8% enhancement in the resistance to chloride ion penetration and water absorption, respectively. Evaluation of the carbon footprint and the cost of each SCC mixes showed the $CO_2$ emissions mixes 1, 2, 3 and 4 were significantly reduced by increasing the FA content from 0% to 60%. Compared with the control mix, the cost of all mixes increased when the FA content increased, but no significant differences were seen between the estimated costs of all four mixes.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.32-32
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• 2021

넥서스는 물, 에너지, 식량, 토지, 기후 및 환경 등의 부문 간 연관성과 상호의존성을 나타내며, 이러한 넥서스 개념은 최근에 학계와 정책결정자들에게 많은 관심을 받고 있다. 더 나아가 넥서스 관점의 도입으로 단일 부문별로 자원을 관리하는 기존의 정책 결정 체계의 한계를 극복하고, 관련 있는 부문 간의 시너지와 트레이드오프를 고려한 지속가능한 발전을 위한 의사 결정이 가능하게 되었다. 일반적으로 취수-도수-정수처리-송수-분배·급수-물이용-하수집수-하수처리-물재이용으로 구성되는 도시 물순환 시스템에서 공급과정에서 발생되는 물손실 관리를 위한 전략 및 프로그램은 물부문 만에서 평가를 통해 수립되고 있다. 본 연구에서는 시스템 다이나믹스(System Dynamics)를 적용하여 물, 에너지 및 환경 부문을 동시에 고려한 도시 물순환 시스템 모델을 개발하여, 넥서스 관점에서의 합리적인 도시 물손실 관리 방안을 도출하고자 하였다. 그리고 모델 내 부문 간 자원의 사용량 및 이동량의 정량화를 위해 물, 에너지, 환경 지표로 각각 물발자국(Water Footprint), 총 에너지 사용량(Total Energy Use) 및 탄소발자국(Carbon Footprint)이 적용되었다. 개발된 모델을 3개의 도시 에너지 인텐시티 현황(낮음, 보통, 높음)과 4개의 물손실 현황(낮은 물손실, 높은 물손실&낮은 명목손실비, 높은 물손실&보통 명목손실비, 높은 물손실&높은 명목손실비)을 고려한 12개의 시나리오에 적용하여 분석하였다. 그 결과 기존의 경제적인 측면 중심의 의사결정 과정에서는 명목손실이 물손실 관리 전략 수립 및 적용의 우선순위였으나, 넥서스 관점에서는 실손실 부분의 개선이 중요함을 알 수 있었다. 또한, 도시의 단위 물공급 에너지 인텐시티가 자원 사용 및 이동에 큰 영향을 미치는 것으로 분석되어서, 넥서스 관점의 의사결정시 사전적으로 분석해야 하는 중요 항목인 것으로 도출되었다. 이와 같은 범용적이고 포괄적인 도시 물순환 물-에너지-환경 넥서스 모델을 통해, 지속가능하고, 체계적이며, 구체적이고, 실현가능한 넥서스관점의 물손실 관리가 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.851-857
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• 2018

본 연구에서는 전과정평가 방법론을 활용하여 고정단, 일방향, 양방향 교량용 포트받침의 제조 공정에 대한 LCA분석을 수행하여 각각의 대한 환경부하를 분석하였으며, 특히 최근 국내외적으로 이슈가 되고 있는 물발자국에 대한 분석을 수행하였다. LCA 분석 결과 고정단 포트받침의 경우 6대 영향범주 모두에서 후판에 의한 기여도가 64.2% 이상으로 분석되었으며, 특히 자원고갈 및 광화학적산화물생성 영향범주에서는 94% 이상의 기여도를 갖는 것으로 분석되었다. 일방향 및 양방향 포트받침의 경우 지구온난화 및 오존층 영향범주에서는 PTFE의 기여도가 가장 높게 분석되었으며, 그 외의 영향범주에서는 후판에 의한 기여도가 높게 나타났다. 포트받침 1개 제조시 형식별 물 이용가능 발자국 분석결과 일방향 $22.4m^3\;H_2O\;eq/ea$, 고정단 $17.1m^3\;H_2O\;eq/ea$, 양방향 $14.1m^3\;H_2O\;eq/ea$ 으로 분석되었다. life cycle 단계별 기여도 분석결과 3가지 유형 모두 제조단계의 용수 사용으로 인한 기여도가 65% 이상으로 분석되었다. 본 연구결과는 향후 교량 설계 및 시공단계의 공법 및 자재 선택시 의사결정 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• 전기화학회지
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• 제26권2호
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• pp.19-34
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• 2023

Due to the intermittency of renewable energy sources, a need to store and transport energy will increase. Hydrogen production through water electrolysis will provide an excellent way to supplement the intermittency of renewable energy sources. While alkaline water electrolysis is currently the most mature technology, it has drawbacks of low current density, large footprint, gas crossover, etc. The PEM water electrolysis has potential to replace the alkaline electrolysis. However, expensive catalyst material used in the PEM electrolysis has been the bottleneck of widespread use. In this review, we have reviewed recent efforts to reduce catalyst loading in PEM water electrolysis. In core-shell nanostructures, the precious metal catalyst forms a shell while heteroatoms form a core. In this way, the catalyst loading can be significantly reduced while maintaining the catalytic activity. In another approach, a corrosion-resistant support is utilized, which provides a stable platform to impregnate precious metal catalyst.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.57-57
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• 2011

탄소발자국(carbon footprint)은 인간의 생산 및 소비활동 전 과정에서 발생하는 온실가스의 양을 나타내는 지표 중 하나로, 최근 기후변화 대응 전략의 일환으로 국제사회의 주목을 받고 있는 개념이다. 현재 영국, 일본, 스위스, 프랑스, 미국 등 선진국을 중심으로 탄소발자국 산정을 통해 온실가스 배출을 저감하려는 시도가 활발히 진행되고 있으며, 탄소발자국 개념을 물관리 분야로까지 확대 적용하는 방안이 논의되고 있다. 본 연구의 목적은 영국과 미국의 서로 다른 형태의 물분야 탄소발자국 산정 방안을 비교 분석함으로써 우리나라의 효율적인 기후변화 대응 물관리 계획에 적용하는 방향을 제시하는 데 있다. 영국은 2008년 제정된 기후변화법에 따라 탄소 저감 목표를 수립하고 정부 차원에서 마련한 표준화된 탄소 산정 가이드라인을 바탕으로 지역 물회사들로 하여금 탄소발자국 산정 및 온실가스 저감계획을 이행하도록 하고 있다. 반면 미국의 경우, 정부 차원에서 탄소라벨링 시스템이 제도화되어 있지는 않으나, 하천네트워크(River Network)와 같은 비영리 민간단체를 통해 물 분야의 탄소 저감 인벤토리가 구축되어 왔다. 현재 우리나라 수자원 분야에서 한국수자원공사가 일부 지역 정수장의 수돗물 및 병물의 생산 및 공급 전 과정에서 발생하는 탄소를 정량화하고 있으나, 물관리 시스템 전반의 온실가스 인벤토리 구축을 통한 표준화된 저감계획이 수립되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 우선 영국과 미국에서 진행되어 온 물 분야 탄소발자국 논의의 배경과 동향 및 시행 체계를 살펴보고, 영국 정부 차원에서 제시한 물 분야 탄소 산정 가이드라인과 미국 민간부문에서 제시한 안을 각 항목별로 분석하였다. 이를 통해 두 나라가 비슷한 시기에 탄소발자국 논의를 시작하였음에도 불구하고 실제 적용 과정에서 나타나는 차이점과 특수성을 분석하였다. 탄소발자국 산정은 오늘날 수자원 분야의 기후변화 대응력을 강화하기 위한 대안으로 그 중요성이 점차 증대되고 있다. 영국과 미국의 사례에서 살펴보았듯이 효율적인 온실가스 감축을 위해서는 총괄적인 온실가스 감축 인벤토리 구축이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구의 결과는 국내 물관리 분야에서 저감 잠재력이 큰 곳을 중심으로 한 온실가스 저감계획 및 방향 설정에 유의한 시사점을 제공할 것이다.