• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.215-225
• /
• 2015

최근들어 에너지 고갈로 인해 에너지 저장 및 대체 에너지에 대한 관심이 점차 높아 지고 있다. 이로 인해 상변화 물질을 이용한 에너지 저장 및 이동에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 본 연구에서는 SPG막(Shirasu porous glass membrane)을 통한 막유화법을 이용하여 상변화 물질인 파라핀계 루비덤$^{(R)}$ (RT-21과 RT-24)을 분산상으로 하여 단분산성 마이크로 입자를 제조하고, 외부를 실리카로 코팅하여 열정 안정성을 향상시키고 열적 특성을 조사하였다. 단분산성 루비덤$^{(R)}$ 입자의 제조를 위해 분산상 압력, 유화제 농도, 루비덤$^{(R)}$과 실리카의 비율을 변수로 하여 평균 입자 크기 $7-8{\mu}m$를 얻었다. Differential scanning calorimetry (DSC)와 Thermogravimetry analysis (TGA)를 이용하여 열적 안정성과 잠열 등의 열적 특성을 조사하였고, Particle size analyzer (PSA), Scanning electron microscopy(SEM), optical microscopy를 이용하여 입자 분포와 캡슐화 유무를 확인하였다. 또한, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)를 통하여 정성분석을 시행하였다. 결과적으로, 막유화법을 이용하여 얻은 실리카 코팅된 단분산성 루비덤$^{(R)}$ 입자는 향상된 열적 안정성을 보였으며, 순수한 루비덤$^{(R)}$의 80% 이상의 잠열을 유지하는 것을 보여 기존의 상변화 물질의 상안정성을 보완하여 열저장성 기능성 벽지와 건축물, 인테리어 제품에 사용 가능함을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.93-101
• /
• 2010

최근 녹색뉴딜혁명으로 새로운 청정에너지원의 활용이 요구됨에 따라, 철로나 도로같은 생활주변의 사회기반시설에서 발생되는 열 에너지의 하베스팅 가능성을 검증하기 위해 도시 및 생활주변에서 느껴지는 뜨거운 열과 온도를 열전현상을 이용한 Bi-Te계열의 열전소자를 통해 열-전기변환 가능성을 확인하고, 도시산업 기반시설의 열원 및 주변환경변화를 고려한 실험을 통해 발생되는 전기적 특성을 확인하여, 도시에서 무의식적으로 폐기되고 있는 열에너지의 효율적인 활용방안에 대하여 모색하였다. 아스팔트 포장도로나 콘크리트 구조물등의 사회기반시설에서 발생 가능한 열원의 온도차를 열전소자 양단에 공급하고, 열전달 방법과 재료 공급시간 등을 변수로 하여 발생하는 전기적 특성을 측정한 실험결과 $70^{\circ}C$의 온도차와 $1m^2$의 면적에서 약 20.82W의 전력을 얻을 수 있음을 확인함으로써 열에너지 회수 가능성을 검증하였고, 산업기반시설에서 발생하는 열원의 온도변화율 및 변환면적이 열-전기변환에 있어서 가장 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인하였다. 또한 효율적인 열전 발전을 위해서는 열전소자 자체의 변환효율성능의 향상과 더불어 열에너지원의 열손실 감소, 열보존율 향상 등의 활용방법을 통해 효율적이고 지속적인 열전 발전의 가능성이 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.501-518
• /
• 2019

심부 지하환경 조건에서 측정된 암석물성의 사용은 고준위폐기물처분장의 장기 안전성 평가 측면에서 해석의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 지하처분연구시설(Korea atomic energy research institute Underground Research Tunnel, KURT)의 화강암(한국원자력연구원, 대전)을 대상으로 고준위폐기물 처분장에서 예상되는 복합환경 조건을 구현한 후 암석의 역학적 물성 변화를 측정하였다. 실험은 심지층 처분환경이 모사되도록 열-수리-역학적 복합 환경(Thermo-Hydro-Mechanical, THM)이 조절될 수 있는 실험장치를 제작하였다. 다양한 복합 실험조건(M, HM, TM, THM)을 구현하여 일축압축강도와 간접인장강도, 탄성계수, 포와송비 등의 암석물성을 측정한 후 그 결과를 분석하였다. 실험결과, 처분장 근계암반 예상 온도범위 내에서는 KURT 화강암의 역학적 물성이 온도의 영향 보다 포화유무에 따른 변화가 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 동일한 온도 조건에서 포화 유무에 따른 일축압축시험 결과는 최대 약 20%의 상대적인 차이를 보였으며, 간접인장시험 결과는 최대 13%의 차이가 발생하였다. 따라서 처분장의 장기거동에 따른 성능평가 및 안전성 예측을 위해서는 기존의 상온 실내시험을 통해 도출된 암석물성을 사용하기보다 심부 지하환경을 반영한 암석의 복합물성을 활용하는 것이 해석의 신뢰도 향상에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제56권9호
• /
• pp.587-602
• /
• 2023

기후변화, 인구증가 및 경제발전으로 도시물순환시스템 내 용수 수요량과 물 이용에 필요한 에너지는 지속적으로 증가하고 있다. 따라서 도시물순환시스템을 효율적으로 관리하기 위해 물 부문만을 고려하는 전통적인 방식을 벗어나 물과 에너지 부문 간 상승효과와 상충관계를 고려하는 넥서스 접근법이 주목받기 시작하였다. 이러한 넥서스 방법론을 적용하여 도시물순환시스템이 에너지 집약적인 시스템임을 증명하고, 에너지 원단위로 표현되는 물-에너지 효율 관계를 분석하며, 기후(장기 기후변동, 가뭄, 유형), 지리적 특징(표고차, 평지비, 위치), 시스템 특징(총급수량, 인구, 인구밀도, 관로연장) 및 운영관리 현황(상수관망 수압, 누수율, 물절약)이 미치는 영향을 규명하고자 하는 연구들이 수행되어왔다. 그러나 이를 통해 도시물순환시스템 관리자에게 정책 및 제도의 방향을 제시할 수 있으나 구체적인 정책을 수립하고 시행하는 데 한계가 있었다. 본 연구에서는 기존에 제시된 문헌 조사를 통해 시스템 및 공정별 에너지 원단위 매트릭스 구축하고, 물-에너지 넥서스 모델을 활용하여 도시여건, 외부영향 및 운영관리수준이 시스템에 미치는 영향을 정량화하였으며, 관리자가 벤치마킹할 수 있는 물-에너지 사용효율 기준을 제시하였다. 이를 활용하여 도시물순환시스템 관리자는 시스템의 효율적인 운영관리를 위한 전략과 실행계획을 도출할 수 있으며, 계획의 시행 후 적합성 및 타당성에 대한 평가가 가능할 것이다.

• 자원ㆍ환경경제연구
• /
• 제14권2호
• /
• pp.257-290
• /
• 2005

1980년~2000년의 기간 동안 우리나라의 산업부문 최종에너지 소비량은 수송 가정 상업 기타부문의 최종에너지 소비량에 비해 더욱 가파르게 상승하였으며 외환위기의 영향도 다른 에너지 소비부문에 비해 적게 받고 있는 것으로 나타나고 있다. 본 연구는 꾸준한 증가추세로 나타난 국내 산업부문의 에너지 소비량의 변화 요인 및 산업계의 에너지 저소비형 산업구조 구축을 위한 노력 여부를 산업별로 분석하기 위하여 Chen and Rose(1990)의 two-tier KLEM모형형 구조분해분석(Structural Decomposition Analysis)모형을 확장하여 총 17가지 요인으로 1980년~2000년의 기간 동안의 국내에너지 소비량의 변화를 분석하였다. 본 연구에서 사용한 산업 분류는 2000년도 산업연관표에서 석탄과 석탄제품, 연료유, 전력, 도시가스의 에너지 부문과 대분류를 기준으로 한 28개 산업부문으로 분류하였으며 개별 산업별로 분석함으로써 산업별 에너지소비구조 변화 요인을 확인하고 의미있는 소비구조 변화가 있었던 전기 전자 제조업, 건설업, 제1차금속 제조업을 대상으로 비교분석을 하였다. 분석결과 에너지를 많이 사용하는 산업인 제1차금속제품 제조업, 화학제품 제조업, 비금속광물제품 제조업 등이 1980년~2000년의 20년간 에너지 소비구조를 개선하기 위한 노력을 가장 많이 했다는 결과를 얻을 수 있었다. 이들 산업은 에너지, 재료의 생산성이나 중간수요 수입, 에너지간 대체, 재료간 대체 효과 등에서 고루 에너지 저소비구조로의 개선 노력이 보이고 있으므로 산업의 특성상 에너지 사용량이 많기는 하지만 에너지를 최대한 효율적으로 사용하기 위한 노력을 기울여 왔다고 할 수 있다. 또한 산업별로 에너지 소비량 변화요인의 패턴이 다르게 나타났으며 전기전자산업과 1차금속산업, 건설산업을 비교했을 경우 전기전자산업은 생산성을, 건설산업은 투입 구조를 에너지 저소비구조로 개선하기 위한 노력이 필요한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 에너지 다소비산업이 에너지 소비구조를 개선하기 위하여 에너지 생산성과 에너지원 대체 요인을 중심으로 상당한 노력을 하였음을 알 수 있으며 산업별로 에너지 소비량 변화요인의 패턴이 다르므로 에너지소비절약을 위한 정책 역시 산업별로 이루어져야 함을 확인할 수 있다.

• 에너지공학
• /
• 제22권2호
• /
• pp.169-174
• /
• 2013

순산소 축열연소시스템에서 세라믹 볼 축열체 적용에 따른 축열/재생 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 설계인자인 볼 직경, 축열체 무게, 연소부하 변동에 따른 축열/재생 특성을 살펴보았다. 양방향 순산소 축열연소시스템 장치를 구성하여 축열체를 통과하는 배가스 및 산소의 온도를 측정하였다. 실험결과, 볼 직경과 축열체 무게 변동에 따라 배가스 및 산소 온도분포의 변화가 나타났으며, 연소부하 변동시 상대적으로 큰 온도분포의 변화가 측정되었다. 볼 직경이 작아지고 축열체 무게가 증가될수록 측정된 재생온도효율은 증가되었다. 한편, 높은 재생온도효율에 비해 열 회수율은 낮게 예측되어 열 회수율을 향상시키기 위해 축열구조 설계 최적화가 필요함을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제30권6호
• /
• pp.490-498
• /
• 2019

The intermittent electric power supply of renewable energy can have extremely negative effect on power grid, so long-term and large-scale storage for energy released from renewable energy source is required for ensuring a stable supply of electric power. Power to gas which can convert and store the surplus electric power as hydrogen through water electrolysis is being actively studied in response to increasing supply of renewable energy. In this paper, we proposed the novel concept of hydrogen liquefaction process combined with pre-cooling process using the liquid air. It is that hydrogen converted from surplus electric power of renewable energy was liquefied through the hydrogen liquefaction process and vaporization heat of liquid hydrogen was conversely recovered to liquid air from ambient air. Moreover, Comparisons of specific energy consumption (kWh/kg) saved for using the liquid air pre-cooling was quantitatively conducted through the performance analysis. Consequently, about 12% of specific energy consumption of hydrogen liquefaction process was reduced with introducing liquid air for pre-cooling and optimal design point of helium Brayton cycle was identified by sensitivity analysis on change of compression/expansion ratio.

• 청정기술
• /
• 제25권1호
• /
• pp.33-39
• /
• 2019

활성탄(activated carbon, A.C)은 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs) 제거를 위해 가장 많이 사용되고 있지만 흡/탈착 시 열화현상으로 인한 화재위험성, 잦은 교체 주기로 인한 비용 부담, 수분에 의한 성능 저하 등의 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 소수성 제올라이트 흡착제가 연구되고 있다. 본 연구에서는 소수성 개질법 중 하나인 수증기처리 및 산 처리를 통해 $NH_4{^+}Y$-zeolite를 소수성 Y-zeolite로 합성하여 높은 표면적, 열적 안정성과 습도저항성을 확보하고자 하였다. Y-zeolite와 개질된 Y-550-HN, Y-600-HN, Y-650-HN의 흡착성능은 23, 38, 77, $61mg\;g^{-1}$으로 나타났으며, 소수성 개질 정도를 확인할 수 있는 지표인 Si/Al ratio 변화를 XRF 분석으로 확인하였다. 그 결과, Y-zeolite를 개질하였을 때 흡착성능이 증진되었고, Si/Al 비는 Y, Y-550-HN, Y-600-HN, Y-650-HN 순으로 각각 3.1765, 6.6706, 7.3079, 7.4635 임을 확인하였다. 반면에 높은 열처리 온도에 의한 구조적 결정화가 성능 저하에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다. 반면에 Y-zeolite의 최적 열처리 온도가 존재하며, 이와 같은 최적 개질 조건 연구는 높은 내구성과 안정성을 갖는 흡착제를 제조할 수 있는 조건으로써 향후 활성탄을 대체할 수 있을 것으로 판단하였다.

• 청정기술
• /
• 제26권1호
• /
• pp.72-78
• /
• 2020

화석연료의 사용과 바이오가스 생산 과정에서 공기오염과 기후변화문제가 발생된다. 기후변화 주요 원인물질인 이산화탄소와 메탄을 양질의 에너지원으로 전환하는데 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 바이오가스를 양질의 에너지로 전환하고 태양광과 풍력과 같은 연속생산의 문제가 있는 재생에너지와 연계된 태양연료를 생산하기 위해 플라즈마-탄화물 전환장치를 제안하였다. 그리고 이에 대한 가능성을 제시하기 위해 바이오가스 전환에 영향을 미치는 O₂/C비, 전체가스공급량, CO₂/CH₄공급비의 변화에 따른 전환 및 생성가스 특성 파악하였으며 그 결과는 다음과 같다. O₂/C비가 높아질수록 메탄과 이산화탄소의 전환이 증가하였다. 전체가스공급량은 임의 특정 값에서 최대의 전환을 보였다. CO₂/CH₄비 감소할 때 전환율이 증가되었다. 이상의 결과로 볼 때 본 연구에서 새로이 제안된 플라즈마 산화분해-탄화물 가스화 전환에 의한 태양연료 생산의 가능성이 확인되었다. 그리고 O₂/C비가 0.8이고 CO₂/CH₄를 0.67로 하여 전체가스공급량을 40 L min^-1 (VHSV = 1.37)로 공급할 경우 이산화탄소와 메탄 전환이 최대가 되어 생성가스 중 양질의 연료인 수소와 일산화탄소로의 전환이 최대를 보였다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.134-141
• /
• 1993

Electro-Rheological(ER) fluids undergo a phase-change when subjected to an external electic field, and this phase-change typically manifests itself as a many-order-of-magnitude change in the rheological behavior. This phenomenon permits the global stiffness and energy- dissipation properties of the beam structures to be tuned in order to synthesize the desired vibration characteristics. This paper reports on a proof-of-concept experimental investigation focussed on evaluation the vibration properties of hollow cantilevered beams filled with an ER fluid. and consequently deriving an empirical model for predicting field-dependent vibration characteristics. A hydrous-based ER fluid consisting of corn starch and silicone oil is employed. The beams are considered to be uniform viscoelastic materials and modelled as a viscously-damped harmonic oscillator. Natural frequency, damping ratio and elastic modulus are evaluated with respect to the electric field and compared among three different beams: two types of different volume fraction of ER fluid and one type of different particle concentration of ER fluid by weight. Transient and forced vibration responses are examined in time domain to demonstrate the validity of the proposed empirical model and to evaluate the feasibility of using the ERfluid as an actuator in a closed-loop control system.