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청정수소 생산을 위한 암모니아 분해 반응에서 Ni/Zeolite 촉매의 반응활성에 관한 연구 (Ammonia Decomposition over Ni Catalysts Supported on Zeolites for Clean Hydrogen Production )

  • 김지유;김경덕;정운호;박용하;이기봉;구기영
    • 한국가스학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.19-26
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    • 2023
  • 수소는 화석연료를 대체할 수 있는 COx-free 에너지원으로 사용량은 지속적으로 증가할 것이다. 수소는 단위 질량당 에너지 함량이 높으나, 낮은 저장 밀도와 장기 저장의 어려움으로 저장 및 운송에 한계가 존재한다. 반면, 암모니아는 단위 부피당 저장용량이 크고, 비교적 액화가 용이하여 대용량 수소를 저장 및 운송할 수 있는 수소 운반체로 주목받고 있다. 암모니아 분해를 통한 수소 생산 반응은 흡열반응으로 공정의 효율성 및 경제성을 위해 저온 활성이 우수한 촉매 개발이 요구된다. 본 연구에서는 활성금속 Ni의 고분산 담지를 위해 넓은 비표면적의 제올라이트를 지지체로 사용하였으며, 제올라이트 종류(5A, NaY, ZSM5)에 따른 특성(기공구조, 양이온, Si/Al-비)이 촉매 활성 및 반응 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 5A 제올라이트는 표면, 기공, 구조체 내에 Ni 을 고분산 담지를 가능하게 하였으며, 낮은 Si/Al-비로 인한 풍부한 산점은 암모니아 흡착을 증가시켰다. 또한, 지지체에 포함된 Na과 Ca 양이온으로 인한 중간-염기점은 질소 탈착속도를 향상시켰다. 따라서, 15wt%Ni/5A 촉매는 강한 금속-지지체 상호작용과 중간-염기점을 통한 질소 탈착 속도 향상으로 가장 우수한 암모니아 전환율과 높은 수소 생성율 23.5 mmol/gcat·min (30,000 mL/gcat·h, 600 ℃)을 보였다.

위성영상과 머신러닝 활용 도시열섬 지역 옥상녹화 효과 예측과 이산화탄소 흡수량 평가 (Predicting the Effects of Rooftop Greening and Evaluating CO2 Sequestration in Urban Heat Island Areas Using Satellite Imagery and Machine Learning)

  • 김민주;박정우;박주현;박지수;현창욱
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권5_1호
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    • pp.481-493
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    • 2023
  • 고밀도 도심지의 열섬현상이 도시 기온을 더 높이고 있으며 이로부터 대기오염 악화, 냉방 에너지 소비 증가 및 온실가스 배출 증대와 같은 부정적 영향들이 발생한다. 녹지의 추가 확보가 어려운 도시 환경에서 옥상녹화는 효율적인 온실가스 감축 전략이다. 본 연구에서는 열섬현상 현황 분석에서 더 나아가 고해상도 위성자료 및 공간정보를 활용하여 연구 지역 내 옥상녹화 가용면적 산정 후 옥상녹화가 가져오는 온도 분포 예측을 통한 열섬현상 완화도 및 이산화탄소 흡수량 평가를 수행하였다. 이를 위해 WorldView-2 위성자료를 활용하여 부산시 도시열섬 지역의 기존 토지피복을 분류하고 머신러닝 기법을 적용하여 옥상녹화 전 후 온도 분포 예측 모델을 개발하였다. 옥상녹화 면적 변화에 따른 열섬현상 완화도를 평가하기 위해 랜덤포레스트 기법을 통해 온도가 종속변수인 온도 분포 예측모델을 구축하였고, 이 과정에서 랜덤포레스트 모델의 훈련자료로 사용될 고해상도 지표 온도 도출을 위해 Google Earth Engine을 활용하여 Landsat-8과 Sentinel-2 위성자료를 융합하는 다중회귀모델을 적용하였다. 또한, 옥상녹화용 초본식생별 이산화탄소 흡수량을 기반으로 녹화 면적에 따른 이산화탄소 흡수량을 평가하였다. 연구 결과를 통해 개발된 위성자료 활용 도시 열섬현상 평가 및 랜덤포레스트 모델 기반 온도 분포 예측 기술은 도시열섬 취약 지역에 확대 적용이 가능할 것으로 기대된다.

9200톤급 실습선 발전기실 FAN 송풍유량 제어를 통한 선박에너지 절약에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on Energy Saving through FAN Airflow Control in the Generator Room of a 9200-ton Training Ship)

  • 최문석;이창민;최수정;허재정;최재혁
    • 해양환경안전학회지
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    • 제29권6호
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    • pp.697-703
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    • 2023
  • 최근 대기오염으로 인한 환경오염을 줄이고자 국제 산업계의 노력의 일환으로 국제해사기구(IMO)의 규제 발효등으로 이어지고 있다. IMO는 EEXI,EEDI,CII 등 선박에서 나오는 대기오염을 줄이기 위해 각종 규제를 발효시키고 선박에서 소모되는 전력을 줄여 에너지를 절약하는 방안을 추진하고 있다. 선박에서 사용되는 전력의 대부분은 전동기가 차지한다. 선박에 설치된 전동기 중 큰 부하를 차지하는 기관실 송풍기는 수요와 관계없이 정속운전으로 운전하기 때문에 주파수제어를 통한 에너지절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 발전기의 과급기에 연소공기를 공급하는 발전기 송풍기의 전동기 주파수를 제어하여 에너지 절감에 대한 실효성을 입증하였다. 송풍기 주파수 입력에 따른 과급기출구 온도의 출력 데이터를 기반으로 시스템을 모델링하고, 과급기 출구온도를 목표값으로 하여 주파수를 제어하는 PI 제어계를 형성하여 과급기 설계기준 출구온도를 유지하면서 송풍기의 주파수 제어를 통해 연간 15,552kW 전력소모량을 절감하였다. 송풍기 팬 주파수 제어를 통한 에너지절감액의 유효성은 하계(4월~9월) 및 동계(3월~10월) 기간동안 검증하였으며 이를 토대로 실습선의 연간 6,091천원의 유류비 절약과 이산화탄소 8.5Ton, SOx 2.4kg, NOx 7.8kg의 대기오염물질 저감을 달성하였다.

단변량 기후반응함수를 이용한 금강수계 이수안전도 평가: 하천유지유량 관리 변화를 고려한 사례연구 (Assessment of water supply reliability in the Geum River Basin using univariate climate response functions: a case study for changing instreamflow managements)

  • 김대하;최시중;장수형;강대후
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제56권12호
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    • pp.993-1003
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    • 2023
  • 대기온실가스 증가로 전지구 평균기온은 산업화 이전 대비 1.1℃ 상승했고 수자원시스템의 공급능력에 상당한 변화가 예상된다. 본 연구에서는 금강수계 내 여러 중권역의 이수안전도와 기후조건의 관계(기후반응함수)를 단변량 함수로 나타내 기후민감도를 동시에 평가할 수 있는 방법을 제안하였다. 사례연구를 위해 GR6J 모형으로 중권역별 자연유출을 모의했고 이를 Water Evaluation And Planning (WEAP) 최적모형에 입력해 2030년 수요전망에 대한 공급신뢰도를 평가하였다. 여러 중권역의 이수안전도를 동시에 비교하기 위해 평균 강수량과 잠재증발산량의 비율을 독립변수 사용하여 단변량 기후민감도 함수를 개발하였다. 사례연구 결과, 1991-2020 자연유출을 이용해 수계전체 물부족을 최소화시키는 운영을 가정했을 때 공급신뢰도는 19개 중권역 중 보청천유역에서 가장 낮았다. 하천유지유량의 우선순위를 농업용수와 생공용수과 동일하게 조정한 시나리오에서는 보청천유역, 초강유역, 논산천유역의 이수안전도가 크게 감소하는 것으로 나타났다. 보청천유역, 초강유역, 논산천유역의 이수안전도는 모든 기후스트레스 테스테에서 크게 감소한 반면, 미호강유역, 금강공주유역, 금강하구유역은 아주 건조한 기후조건에서만 이수안전도가 감소했다. 대규모 인프라에서의 공급이 원활한 중권역의 기후민감도는 크게 변하지 않았다. 2021-2050 기후전망을 민감도함수에 적용했을 때 금강수계의 공급신뢰도는 대체로 좋아질 가능성이 높지만 하천유지유량 우선순위를 높이게 되면 지형적, 인위적으로 고립된 중권역에서 물부족은 심해질 것으로 분석되었다. 2021-2050기간 금강수계의 이수안전도는 기후스트레스 보다 하천관리정책의 변화에 더 큰 영향을 받을 것으로 판단된다.

질소비료 시비 수준이 벼의 수량 및 수량구성요소에 미치는 영향 (Effects of Nitrogen Application Levels on Grain Yield and Yield-related Traits of Rice Genetic Resources)

  • 김태헌;김석만
    • 한국작물학회지
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    • 제68권4호
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    • pp.276-284
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    • 2023
  • 질소비료 감비시 수량 감소의 요인과 관련 특성 개량 및 유전자탐색을 위한 유전자원을 제시하기 위해 153개 벼유전자원에 대한 수량 및 수량구성요소의 변이를 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 공시된 유전자원은 질소비료 시비 수준이 9 kg/10a에서 4.5 kg/10a로 감소하였을 때 수량, 수량구성요소 및 주요농업형질은 유의한 차이를 나타내었으며, 이중 DTH, CL, PL, GYP, NPP 및 NSP는 1.8~17.9% 감소하였고 나머지 TGW, PRG는 2.6~11.2% 증가하였다. 2. 이원분산분석결과 GYP 및 수량구성요소인 NPP, PRG는 질소비료 시비 수준에 따른 유의성을 보였으나 수량 구성요소인 NSP와 TGW는 유의성이 없었다. 3. NN조건에서 NPP는 NSP (-0.44), TGW (-0.49)와 음의 상관관계를 보였고 TGW는 PRG (-0.34)와 음의 상관관계를 나타내었다. 이와는 반대로 GYP는 PRG (0.37)와 NSP (0.38)간에 양의 상관관계를 나타내었다. LN조건에서도 유사한 양상을 나타내었으나 NPP와 PRG (0.32)간에 양의 상관관계가 추가되었다. 4. 질소비료 감비시 수량 감소의 요인을 분석한 결과 LN조건에서 PA1은 NPP, TGW, PRG 가 높은 요인부하량을 보였는데 NPP의 감소는 TGW를 증가시키고 PRG는 감소시켰다. PA2에서는 NSP와 GYP가 높은 요인부하량을 보였고, NSP의 증가가 GYP를 증가시켰다. 5. 질소비료 감비시 NPP가 가장 높고 감소율은 가장 낮은 인디카형 중에서 NPP 또는 NSP가 높은 CHIEM CHANK외 7개 유전자원을 선발하였다. 6. 이 결과를 바탕으로 질소비료 감비시 수량이 감소하는 가장 큰 요인은 NPP와 NSP의 감소였는데 그 결과 수수형 또는 수중형인 질소비료 감비 적응 품종 육성을 통해 수량성을 유지시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한 선발된 CHIEM CHANK 외 7개 유전자원들은 질소비료 감비 적응 관련 특성 개량 및 유전자탐색을 위한 육종소재로서 이용될 수 있을 것이다.

페루 아뿌리막 반암동 광화대내 라스 밤바스 구리 광산의 지질과 광화작용 (Geology and Mineralization of Las Bambas Cu Mine in Apurimac Porphyry Copper Metallogenic Belt, Peru)

  • 유봉철;호르게 아꼬스타
    • 광물과 암석
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    • 제37권2호
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    • pp.77-85
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    • 2024
  • 최근들어, 전세계는 지구온난화의 주된 요소인 탄소 배출을 억제하기 위해 글로벌 탄소중립 선언과 함께 신재생에너지, 전기차, 배터리 및 반도체 등의 첨단산업 및 청정에너지 산업이 급격히 발전하고 있다. 한국 정부는 국가 첨단산업(반도체, 이차전지 등)에 필수적인 원료광물을 대상으로 공급리스크와 경제적 파급력 등을 평가하여 총 33개의 핵심광물을 선정하였다. 이들 핵심광물 중 구리, 아연 및 연 등은 과거부터 현재까지 인간생활의 기본 소재로 활용되어 왔으며 더불어 현재에도 휴대폰, 전기차 및 배터리의 필수 소재로 이용되고 있다. 그래서 이들 핵심광물의 매장량이 세계 2위(구리), 세계 4위(아연) 및 세계 5위(연)인 페루의 아뿌리막 반암동 광화대내 라스 밤바스 구리 광산에 대해 소개해 보고자 한다. 라스 밤바스 구리 광산은 MMG (Minerals and Metals Group, 62.5%), Guoxin 국제 투자회사(22.5%) 및 CITIC 금속회사(15.0%)가 공동 투자한 joint venture project 광산으로 구리 매장량이 10억 톤 이상으로 세계 최대 규모의 광산이다. 이 광산은 구리를 주로 생산하며 부산물로써 금, 은과 몰리브덴도 함께 생산한다. 이 광산의 품위는 0.77% Cu, 0.06 g/t Au, 3.93 g/t Ag 및 178 ppm Mo이며 mineral resource와 ore reserve가 각각 10.5 million ton Cu (0.61% Cu), 6.9 million ton Cu (0.73% Cu)로써 광산 수명은 20년 이상이다. 라스 밤바스 광산의 구리 광화작용은 페로밤바층의 하부 석회암과 신생대 관입암류인 몬조나이트들과 관련 있으며 산상은 스카른형과 맥상형으로 산출된다.

축분 퇴비화시스템 운용방식에 따른 실내 대기오염 평가 (Evaluation of Air Quality in the Compost Pilot Plant with Livestock Manure by Operation Types)

  • 김기연;최홍림;고한종;김치년
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제46권2호
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    • pp.283-294
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    • 2004
  • 본 연구는 환기 방식 및 교반 유무에 따른 축분 퇴비화 시스템 내 대기 및 작업 환경을 평가하기 위해 수행되었다. 측정대상 가스상 물질인 암모니아, 황화수소, 악취농도의 경우 자연환기-미교반시 2.45ppm, 19.96ppb, 15.8, 강제환기-미교반시 7.61ppmm 31.36ppb, 30.2, 자연환기-교반시5.50ppm, 14.69ppb, 46.4, 강제교화기- 교반시 30.12ppm, 39.91ppb, 205.5가 평균적으로 발생되는 것으로 분석되었다. 각 운용조건에 따른 흡입성 분진과 호흡성 분진의 평균 농도는 자연환기-미교반시 368.6${\mu}g$/$m^3$,96.0${\mu}g$/$m^3$, 강제화기-미교반시 283.9${\mu}g$/$m^3$, 119.5${\mu}g$/$m^3$, 자연환기-교반시 208.7${\mu}g$/$m^3$, 139.8${\mu}g$/$m^3$, 강제환기-교반시 209.2${\mu}g$/$m^3$, 131.7${\mu}g$/$m^3$인 것으로 조사되었다. 총 부유 박테리아와 곰팡이의 경우 자연환기-미교반시 28,673cfu/$m^3$, 22,507cfu/$m^3$, 강제환기-미교반시 7,462cfu/$m^3$,3,229cfu/$m^3$, 자연환기-교반시 19,592cfu/$m^3$, 26,376.29cfu/$m^3$, 강제환기-교반시 18,645cfu/$m^3$, 24,581cfu/$m^3$가 평균적으로 발생되는 것으로 분석되었다. 대체로 가스상 물질은 자연환기와 교반을 하지 않는 경우보다 강제환기와 교반을 하는 경우에 더 많이 발생되는 경향을 보였다. 또한 흡입성 분진과 총 부유박테리아의 경우, 자연환기-미교반시에 대체로 더 높게 발생된 반면, 호흡성 분진과 총 부유곰팡이의 경우 강제환기-교반시에 더 많이 발생되는 경향을 보였다. 내부 온도와 상대습도는 입자상 물질과 생물학상 오염물질 발생에 영향을 주는 것으로 분석되었고, 암모니아와 황화수소는 축분 퇴비화시 발생되는 악취 원인물질로 입증되었다. 물리적 요인인 온도와 상대습도는 축분 퇴비화 시스템내에서 주로 입자상 오염물질과 생물학상 오염물질의 발생량에 영향을 미치는 주요인자로 입증되었는데, 시스템 내부 온도와 상대습도가 높으면 이것들의 농도도 높아지는 것으로 분석되었다.

축분의 휘발성 지방산 발현 양상 연구 (Studies on the Characteristics of Volatile Fatty Acid Evolution from Fresh Animal Feces)

  • 김태일;손재호;홍의철;;양창범;김민균
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.11-22
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    • 2004
  • 본 연구는 돈분, 계분, 우분을 온도별 혐기배양시 휘발성 저급지방산 발현 양상을 구명하기 위해 수행하였다. 축분은 축산기술연구소에서 사육하는 35일령 산란계의 계분, 체중 50-60kg 육성돈의 돈분, 체중 550kg 한우의 우분을 이용하였다. 축분의 VFAs 발현 양상을 구명하기 위해 밀폐된 상태에서 $10^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, $37^{\circ}C$로 하여 6일간 배양하였으며 배양기간 중 24시간마다 canister를 이용하여 VOC 분석용 시료를 채취하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 배양온도에서 검지 된 아세트산의 량은 6일동안 돈분에서 1,128.05mg/kg, 계분에서628.21mg/kg, 우분에서 592.50mg/kg이 발현되었으며 돈분의 경우 83.87%(946.10mg/kg)가$25^{\circ}C$에서 발현되었고 이 중 83.57%가 3일령, 4일령과 5일령에 집중적으로 나타났다. 계분의 경우 $25^{\circ}C$ 처리구에서 45.36%(284.93 mg/kg), $37^{\circ}C$에서 35.05%(220.17mg/kg)로 나타나 주로 $25^{\circ}C$ 이상에서 발현한 것으로 특징지어졌다. 우분의 경우 57.49%(340.63mg/kg)가 $25^{\circ}C$에서 발현되었고 이 중 78.79%가 3일령, 4일령과 5일령에 발현되었다. 2. 배양온도에서 검지 된 프로피온산의 량은 6일 동안 돈분에서 238.56mg/kg, 계분에서 162.14mg/kg, 우분에서 155.49mg/kg이 발현되었으며 돈분의 경우 78.52%(187.32mg/kg)가 $25^{\circ}C$에서 발현되었고 이 중 79.1%가 3일령, 4일령과 5일령에 집중적으로 나타났다. 계분의 경우 $25^{\circ}C$ 처리구에서 35.12%(56.95mg/kg), $37^{\circ}C$에서 45.89%(74.40mg/kg)로 나타나 주로 $25^{\circ}C$ 이상에서 발현한 것으로 특징지어졌다. 우분의 경우 $10^{\circ}C$ 처리구에서 28.21%(43.86mg/kg), $25^{\circ}C$에서 49.30% (76.66mg/kg)로 나타나 주로 $25^{\circ}C$ 이하에서 발현한 것으로 나타났다. 3. 배양온도에서 검지 된 뷰틸산의 량은 6일 동안 돈분에서 1,463.87mg/kg, 계분에서 96.72mg/kg, 우분에서 129.18mg/kg이 발현되었으며 돈분의 경우 93.31%(1,365.95mg/kg)가 $25^{\circ}C$에서 발현되었고 이 중 87.92%가 3일령, 4일령과 6일령에 집중적으로 나타났다. 계분의 경우 $37^{\circ}C$ 처리구에서 76.60%(74.09 mg/kg)로 발현되었고 이 중 88%가 1일령, 2일령과 5일령에 집중적으로 나타났다. 우분의 경우 61.55%(79.51mg/kg)가 $25^{\circ}C$에서 발현되었고 이 중 89.6%가 1일령, 3일령과 4일령에 집중적으로 나타났다. 4. 배양온도에서 검지된 이소밸릭산의 량은 6일 동안 돈분에서 6,885.99mg/kg, 계분에서 307.47mg/kg, 우분에서 399.28mg/kg이 발현되었으며 돈분의 경우 $25^{\circ}C$ 처리구에서 28.22%(1,943.52mg/kg), $37^{\circ}C$에서 68.76%(4,734.90mg/kg)로 나타나 주로 $25^{\circ}C$ 이상에서 발현한 것으로 나타났다. 계분의 경우 $37^{\circ}C$ 처리구에서 59.89%(184.13mg/kg)로 발현되었고 이중 100%가 2일령과 3일령에 집중적으로 나타났다. 우분의 경우 $25^{\circ}C$ 처리구에서 48.56%(193.90mg/kg), $37^{\circ}C$에서 46.93%(187.40mg/kg)로 나타나 주로 $25^{\circ}C$ 이상에서 발현한 것으로 나타났다.

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