• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.587-593
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• 2021

2017년을 시작으로 2020년 6월까지 총 29건의 화재사고가 발생하여 많은 재산피해가 보고되고 있으며, 전기적인 위해요인중의 하나인 공통모드 전압(CMV: common mode voltage)이 화재원인으로 추정되고 있다. 즉, ESS가 설치되어 있는 수용가의 연계용 변압기는 분산전원연계기준에 따라 Y-△결선방식을 채용해야 하지만, 일부 수용가들은 기존의 △-Y 결선방식을 적용하고 있으며, 실제 ESS 운용현장에서 배터리 측 절연레벨을 초과하는 CMV가 발생한 사례가 보고되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 실제 ESS가 운용되는 사이트에서 발생하는 CMV의 특성을 분석하고, 이를 검증하기 위하여 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 사용하여 AC전원부, PCS부, 배터리 부로 구성된 ESS 사이트의 모델링을 수행한다. 상기의 모델링을 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 실제 측정 결과와 유사하게 PCS용 내부변압기 중성점의 접지방식에 따라 CMV의 특성이 크게 달라지고, 중성점이 접지된 경우 CMV의 값이 정격전압을 초과하여 배터리 측 절연레벨에 심각한 악영향을 줄 수 있음을 확인하였다. 또한, PCS용 내부변압기의 중성점을 비접지로 운용한 경우, CMV가 크게 감소하여, 전기설비기준의 절연레벨을 만족하는 것을 알 수 있었다.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.401-408
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• 2018

하수처리 공정모델링 소프트웨어인 EQPS(Effluent Quality Prediction System, Dynamita, France)를 적용하여 A하수처리시설 생물반응조 설계의 적합성을 분석하였다. A하수처리장은 친수용수 수준의 목표수질을 준수하기 위하여 이차침전지 유출수 설계농도를 총질소와 총인, 각 10 mg/L, 1.8 mg/L로 설정하여 설계하였다. 4-Stage BNR 공정인 반응조의 체류시간은 총 9.6시간으로 전무산소조 0.5, 혐기조 1.0, 무산소조 2.9, 호기조 5.2시간이었다. 동절기 공정모델링 결과 친수용수 수준의 목표수질을 만족하기 위하여 혐기조의 체류시간을 0.2시간 늘렸고 당초 설계조건이던 외부탄소원 비상시 주입을 상시적으로 주입해야 하는 것으로 조사되었다. 모델링 결과의 왜곡을 배제하기 위하여 소프트웨어 제조사가 제시한 one step nitrification denitrification 모델의 Default 계수를 사용하였다. 공정모델링은 대체적으로 최적의 상태를 제시하기 때문에 생물반응조 여유율을 고려하면 4-Stage BNR의 체류시간은 9.8시간보다 증가시켜야 한다. 하수처리장 설계단계에서 공정 모델링의 정확한 사용은 하수처리장 건설 후 처리성능과 효율의 안정성을 담보할 수 있는 방법이므로 설계단계에서 철저한 평가가 필요하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.274-282
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• 2019

최근 빅데이터 과학은 사회현상 모델링을 통한 예측은 물론 강화학습과 결합하여 산업분야 자동제어까지 응용범위가 확대되고 있다. 이러한 추세 가운데 이미지 영상 데이터 활용연구는 화학, 제조, 농업, 바이오산업 등 다양한 산업분야에서 활발히 진행되고 있다. 본 논문은 신경망 기술을 활용하여 영상 데이터의 시맨틱 분할 성능을 개선하고자, U-Net의 계산효율성을 개선한 DeepU-Net 신경망에 AutoML 강화학습 알고리즘을 구현한 NASNet을 결합하였다. BRATS2015 MRI 데이터을 활용해 성능 검증을 수행하였다. 학습을 수행한 결과 DeepU-Net은 U-Net 신경망 구조보다 계산속도 향상 뿐 아니라 예측 정확도도 동등 이상의 성능이 있음을 확인하였다. 또한 이미지 시맨틱 분할 성능을 개선하기 위해서는 일반적으로 적용하는 드롭아웃 층을 빼고, DeepU-Net에 강화학습을 통해 구한 커널과 필터 수를 신경망의 하이퍼 파라미터로 선정했을 때 DeepU-Net보다 학습정확도는 0.5%, 검증정확도는 0.3% 시맨틱 분할 성능을 개선할 수 있었다. 향후 본 논문에서 시도한 자동화된 신경망을 활용해 MRI 뇌 영상진단은 물론, 열화상 카메라를 통한 이상진단, 비파괴 검사 진단, 화학물질 누출감시, CCTV를 통한 산불감시 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권2호
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• pp.177-187
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• 2019

백두산에서는 밀레니엄 대분화 이후로도 수 차례의 화산활동이 계속되어 마그마 거동 감시 연구의 필요성이 지속적으로 제기되고 있다. 마그마방의 깊이 및 규모를 파악하기 위해서는 다양한 지구물리학적 접근이 필요하며, 본 연구에서는 전기비저항 탐사의 적용성을 검토하고자 한다. 국경으로 인해 공간적 제한이 있는 백두산에서 심부에 위치한 마그마를 탐사하기 위해서는 측선의 길이가 수십 킬로미터 이상이 되는 대규모 전기탐사가 이루어져야 하며, 이를 위해서는 분산계측 시스템의 도입과 이에 최적화된 탐사 설계가 필수적으로 요구된다. 따라서 자체 개발된 분산계측 시스템을 활용하는 탐사설계안을 제시하고 전산실험을 통해 적용 가능성을 분석하였다. 단일 측선과 비동일선상 송신원 배열을 사용한 탐사설계안을 이용하여 다수의 측선 설치가 필요한 일반적인 3차원 탐사에 준하는 역산 해석 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 이 탐사설계안이 백두산 심부 물리탐사에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권2호
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• pp.109-119
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• 2019

국내의 많은 저수심 저수지들은 다양한 수질오염물질의 유입으로 인해 부영양화가 진행되고 있으며, 해마다 반복적으로 표층의 녹조 발생과 저층의 빈산소화를 겪고 있다. 이를 방지하기 위한 대책으로 저수지의 성층현상을 완화하는 기존 기술들이 있으나 대부분 동력이 필요하며 비경제적인 측면으로 인해 도입이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 바람과 수류의 자연에너지를 활용하는 무동력 수류순환시스템을 개발하고 상이한 조건을 갖는 두 저수지를 대상으로 테스트베드를 구축, 운영하여 현장적용성을 검토하였다. 수류순환시스템을 모사한 전산유체역학 (CFD) 모의 결과, 하향류가 유도되어 표층과 심층 사이의 성층현상을 완화시키고, 영향반경은 약 30 m에 달하는 것으로 해석되었다. 테스트베드에 대한 장기 모니터링 결과, 수류순환 작용에 의해 DO의 변동을 완만하게 하고, DO 과포화 현상을 저감하며, pH의 과도한 상승을 방지하는 등 다양한 수질개선 효과가 관찰되었다. 본 수류순환시스템의 현장적용성을 제고하기 위해서는 홍수시 및 저수심 조건에 대한 대응방안 마련이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.185-188
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• 2019

본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인안정성을 평가하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지는 예인줄에 연결되어 이동하는 부선의 형태이기때문에 LNG 벙커링 바지의 예인안정성의 확보는 LNG 벙커링 바지 뿐만아니라 주변 항해 선박의 안전을 위해 매우 중요하다. LNG 벙커링 바지의 예인안정성을 초기 설계단계에서 추정하기 위해서 예인시뮬레이션을 위한 수치코드를 개발하였다. 초기설계단계에서 활용 가능하도록 운동방정식에는 조종수학그룹(MMG)모델이 적용되었고 조종미계수에는 경험식이 적용되었다. 개발된 수치코드의 유효성을 확인하기 위해 발표된 계산 및 모형시험의 결과와 비교하였다. 개발된 수치코드를 이용하여 LNG 벙커링 바지의 선미 스케그 유무에 따른 예인시뮬레이션을 수행하였다. 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 선미 스케그 면적의 적정성을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.127-136
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• 2019

TBM 터널공사 시 스크류컨베이어의 배토 거동에 대한 이해는 굴진율 향상을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 지반에서 디스크 커터에 의해 생성되는 암반칩의 형상에 따라 스크류컨베이어 내부에서의 이동 및 배토 거동에 대한 연구를 수행하였다. 입자기반의 DEM 수치해석기법을 이용하여, 6가지의 대표적인 모양에 대한 암반칩을 클러스터로 형성하였다. 또한, 실제 스크류컨베이어의 3D 축소모델을 형성한 후, 다른 모양의 암반칩의 시간당 배토량을 측정 하였다. 시뮬레이션 결과, 스크류컨베이어의 경사각이 $0^{\circ}$일 때, 동일한 암반에서 암반칩의 형상과 부피와 상관없이 10 RPM 속도에서의 스크류컨베이어 배토량은 스크류컨베이어 최대 배토량의 약 20%로 나타났다(표준편차: 1.3%). 본 연구 결과는 암반용 TBM 설계 및 암반에서의 TBM 굴착 시 스크류컨베이어 운용에 참고할 수 있는 자료로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권1호
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• pp.33-38
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• 2019

화력발전은 국내 발전량 중 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, 그 중 석탄보일러 발전이 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 석탄보일러는 석탄 연소 중 유해 물질 및 미세먼지가 발생하여 대기오염에 심각한 영향을 미친다. 이에 친 환경 석탄보일러로 유동층보일러가 도입 되었으며, 이는 유동매체를 활용하여 기존의 석탄보일러보다 약 1/10정도 적은 오염물질을 배출한다. 수냉벽튜브는 이 유동층보일러에서 중요한 역할을 하는 구조물로, 유동층보일러의 특성상 기존의 보일러보다 외벽손상이 심하다. 하지만 아직까지 이에 대한 정량적인 유지보수 기법이 없다. 원격장 와전류 탐상은 튜브형태의 내, 외벽 검사에 많이 사용되는 비파괴평가 기법으로, 비접촉이며 빠른 검사가 장점이다. 하지만 원격장 와전류 탐상은 본래 배관 내부에서 진행하는 검사이며, 수냉벽튜브는 특성상 내부 진입이 불가능하다. 이에 본 연구에서는 시뮬레이션을 활용해 유동층보일러 수냉벽튜브에 적합한 외부 원격장 와전류 탐상 센서에 대한 설계를 진행하고, 시뮬레이션을 수행하였으며, 기존 원격장 와전류 탐상과 유사한 신호를 얻음으로써 추후 실제 제작 될 원격장 와전류 탐상 센서에 대한 기준을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.27-35
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• 2019

지구 온난화 문제 해결과 온실가스 감축을 위해 순산소 연소를 통한 $CO_2$ 포집기술이 개발되었으나, 산소 생산비용이 높아 경제성이 떨어지는 문제를 가지고 있다. 순산소 연소에 필요한 대량의 산소 생산은 초저온 공기분리장치(ASU: Air Separation Unit)가 가장 적합한 방법으로 산소 생산 비용 절감을 위해 ASU의 효율을 높이는 것이 필요하다. ASU의 효율 향상을 위해서는 현재 공정의 효율 평가 및 에너지 소비 형태를 확인해야 하며, 이를 위해 엑서지 분석이 사용될 수 있다. 엑서지 분석은 공정에서 사용된 에너지의 정보, 에너지 손실의 위치, 크기 등을 확인 시켜주며, 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공정 최적화를 가능하게 해준다. 본 연구에서는 초대형 규모의 ASU 공정개발 및 최적화를 위해 엑서지 분석을 이용하였다. ASU의 공정모사를 수행하고 그 결과를 바탕으로 엑서지 값을 계산하였다. 그 결과 ASU의 cold box에서 엑서지 손실을 줄이기 위해 운전압력을 낮추는 방법을 제안하였고, cold box의 열침입 및 열손실 감소의 필요성을 확인하였다. 또한 ASU의 단위 공정 중 다른 공정과 열통합이 필요한 위치를 확인 하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.434-445
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• 2020

본 연구는 장주기 파의 항내 수면진동 대책과 수질 문제를 동시에 고려하기 위하여 투과방파제를 활용하는 수면진동 저감 방법을 실제 해역에 적용하고 Boussinesq 파랑모델을 이용하여 저감 효과를 수치적으로 검토한 것이다. 본 연구에서는 중력외파에 의한 항내 수면진동 문제가 빈번히 발생하는 동해안의 묵호항을 연구대상으로 하였으며, 5년간의 장기 파랑관측 자료를 분석하여 파악한 묵호 수역의 중력외파는 주기는 40 s~70 s 사이에 집중 분포하였고 파고는 0.1 m 이하가 분석대상 자료의 94%이었다. 저감 목표 주기는 항내 수면진동 해석을 실시하여 첨두 주기 68.0 s로 결정하였으며, 가장 효과적인 수면진동 저감 방법은 항 외측에 투과율 0.3의 투과방파제를 도제로 설치하고 항내 안벽의 일부 구역을 파랑에너지흡수 구조형식으로 교체하여 중력외파에 의한 반사율을 0.9 이하로 하는 방법이었다. 이 방법의 진폭 감소율은 27.4%이었다. 그리고 투과방파제의 투과율 차이가 중력외파에 의한 항내 수면진동의 진폭 감소율에 미치는 영향은 크지 않았다.