• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.357-368
• /
• 2018

석유는 지난 100년 이상 원격지 마을의 전력생산을 가능하게 해왔으며, 지속적인 전력공급이 가능한 장점을 갖고 있다. 섬과 원격지 마을에서 석유만을 의존한 전력생산은 몇 가지 위험과 단점을 갖고 있다. 석유를 사용한 발전은 위험한 연료 연계매매 전략을 사용하여 가격의 변동성이 크고 더 비싸지기도 한다. 섬과 원격지 공동체 주민은 미래 기후변화 영향에 대한 우려와 탄소배출의 감축을 위한 대응행동 요구를 주장하기도 한다. 이러한 위험과 단점은 제조업체에서 태양광, 풍력 및 에너지저장장치 기술 등의 단가를 지속적으로 줄여서 극복할 수 있다. 비용을 줄이는 것은 쉬운 일이 아니며, 본 연구에서는 좀 더 다양하고 새로운 재생에너지원 배치를 기반으로 여러 가지 상황에 따른 현장시공 비용을 줄이는 방안을 검토하였다. 본 논문에서는 GIS를 이용하여 재생에너지설비의 최적위치 및 선로 경과지를 가능하게 하는 편리하고 간단한 설계해법을 제안한다. 제안된 방법은 GIS를 사용하여 거문도를 대상으로 구현하였으며 현장조사를 통하여 설계타당성을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.3.1-3.1
• /
• 2010

Water splitting reaction using photocatalysts is of great interest in the utilization of solar energy [1]. In the present work, visible light-responsive $TiO_2$ thin films (Vis-$TiO_2$) were prepared by a radio frequency magnetron sputtering (RF-MS) deposition method and applied for the separate evolution of $H_2$ and $O_2$ from water as well as the photofuel cell. Special attentions will be focused on the effect of HF treatment of Vis-$TiO_2$ thin films on their photocatalytic activities. Vis-$TiO_2$ thin films were prepared by an RF-MS method using a calcined $TiO_2$ plate and Ar as the sputtering gas. The Vis-$TiO_2$ thin films were then deposited on the Ti foil substrate with the substrate temperature at 873 K (Vis-$TiO_2$/Ti). Vis-$TiO_2$/Ti thin films were immersed in a 0.045 vol% HF solution at room temperature. The effect of HF treatments on the activity of Vis-$TiO_2$/Ti thin films for the photocatalytic water splitting reaction have been investigated. Vis-$TiO_2$/Ti thin films treated with HF solution (HF-Vis-$TiO_2$/Ti) exhibited remarkable enhancement in the photocatalytic activity for $H_2$ evolution from a methanol aqueous solution as well as in the photoelectrochemical performance under visible light irradiation as compared with the untreated Vis-$TiO_2$/Ti thin films. Moreover, Pt-loaded HF-Vis-$TiO_2$/Ti thin films act as efficient and stable photocatalysts for the separate evolution of $H_2$ and $O_2$ from water under visible light irradiation in the presence of chemical bias. Thus, HF treatment was found to be an effective way to improve the photocatalytic activity of Vis-$TiO_2$/Ti thin films. Furthermore, unique separate type photofuel cell was fabricated using a Vis-$TiO_2$ thin film as an electrode, which can generate electrical power under solar light irradiation by using various kinds of biomass derivatives as fuel. It was found that the introduction of an iodine ($I^-/{I_3}^-$) redox solution at the cathode side enables the development of a highly efficient photofuel cell which can utilize a cost-efficient carbon electrode as an alternative to the Pt cathode.

• 자원ㆍ환경경제연구
• /
• 제20권2호
• /
• pp.309-333
• /
• 2011

신재생에너지 관련 산업구도가 세계적으로 급격히 변하고 있는 상황 속에서 한국도 산업화에 관심을 가지고 정책적 지원을 활발히 추진하고 있다. 실제로 참여정부가 2004년에 선언한 신재생에너지 산업화는 이명박 정부를 통해서도 그대로 계승되고 있으며, 최근에는 가시적인 성과를 거두는 수준까지 이르게 되었다. 그렇지만 보급 확대를 통해서 관련 산업의 기반을 구축하겠다는 정부의 신재생에너지 산업화 전략이 과연 적절하고 효과적인가에 대해서는 의문이 제기되고 있다. 왜냐하면 신성장동력으로 주목받았던 태양광, 풍력, 수소연료전지가 주류 산업을 대체하기에는 아직까지 한계가 있기 때문이다. 그렇다면 과거 10년 동안 정부가 일관성을 가지고 추진 중인 한국의 신재생에너지 산업화가 과연 올바른 방향으로 추진되고 있는지, 한국 경제 및 산업구조에 실제로 긍정적인 영향을 미치고 있는지에 대해 이제는 냉철하게 고민해 볼 필요가 있다. 이에 본 논문은 산업화라는 측면에서 신재생에너지의 파급효과를 생산유발과 고용유발로 구분해서 분석하고 있다. 연구결과 국내 신재생에너지산업은 생산유발이라는 측면에서 다른 산업분야에 비해 파급효과가 큰데 반해 고용유발효과는 작은 것으로 밝혀졌다. 에너지원별로는 정부가 중점적으로 지원 육성하는 태양광의 경우 생산유발효과와 고용유발효과가 모두 낮은데 반해, 풍력은 모두 높은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 논문은 이 같은 산업파급효과의 의의 및 한계를 고려해서 정부가 신재생에너지 산업화를 추진해야 함을 제안하고 있다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제26권2호
• /
• pp.171-186
• /
• 2009

이 연구에서는 미래 한국의 달 탐사에 대비, 지구-달 천이궤적을 설계하고 분석하였다. 궤적 설계는 최소연료로 지구 주차궤도에서부터 달 임무궤도까지 도달하는 모든 단계에 대해서 실시하였으며 미래 한국의 달 탐사 개발 계획에 실질적인 도움이 되기 위해 2017년, 2020년, 2022년으로 각각 나누어 설계를 하였다. 탐사선의 운동방정식의 구현을 위하여 태양, 지구, 달의 중력에 의한 섭동력이 포함된 N체 운동 방정식을 사용하였으며 보다 실질적인 우주환경의 모사를 위하여 지구의 비대칭 중력장(Geopotential), 태양 복사압(Solar radiation pressure) 그리고 달의 J2 섭동에 의한 영향도 고려하였다. 임무 설계를 위해 가정된 추력은 순간 추력(Impulsive thrust)으로 가정하였으며 발사체의 성능은 현재 개발 예정인 KSLV-2로 가정하였다. 미래 한국의 가상 달 탐사선이 지구-달 천이 궤적(Trans Lunar trajectory)에 진입하는 방법으로는 지구 주차 궤도에서 직접 진입 하는 방법과 여러번의 타원 중개 궤도를 거친 후 지구-달 천이 궤적으로 진입하는 방법을 모두 이용하였다. 아울러 TLI(Trans Lunar Injection) 기동시 탐사선의 대전 지상국에서의 가시성에 따른 기동의 크기에 대한 영향이 분석되었다. 이 연구를 통한 임무 설계 결과는 달 탐사 임무 설계를 위한 발사 가능 시기(launch opportunity), 성공적인 임무 수행을 위한 임무 단계별 최적의 기동량 및 해당 궤도의 특성 그리고 다양한 임무 파라미터등의 해석을 포함하고 있다. 임무 설계 결과, 미래 한국이 쏘아 올릴 수 있는 달 탐사선의 전체 질량은 해당 임무의 수행시기 보다는 초기 지구 출발 궤도의 초기 고도와 발사제의 초기 궤도 투입 성능에 따라 더욱 크게 좌우됨을 확인하였다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
• /
• 제10권6호
• /
• pp.482-493
• /
• 2005

Biomass is originally photosynthesized from inorgainic compounds such as $CO_2$, minerals, water and solar energy. Recent studies have shown that anaerobic bacteria have the ability to convert recalcitrant biomass such as cellullosic or chitinoic materials to useful compounds. The biomass containing agricultural waste, unutilized wood and other garbage is expected to utilize as feed, food and fuel by microbial degradation and other metabolic functions. In this study we isolated several anaerobic, cellulolytic and chitinolytic bacteria from rumen fluid, compost and soil to study their related enzymes and genes. The anaerobic and cellulolytic bacteria, Clostridium thermocellum, Clostridium stercorarium, and Clostridium josui, were isolated from compost and the chitinolytic Clostridium paraputrificum from beach soil and Ruminococcus albus was isolated from cow rumen. After isolation, novel cellulase and xylanase genes from these anaerobes were cloned and expressed in Escherichia coli. The properties of the cloned enzymes showed that some of them were the components of the enzyme (cellulase) complex, i.e., cellulosome, which is known to form complexes by binding cohesin domains on the cellulase integrating protein (Cip: or core protein) and dockerin domains on the enzymes. Several dockerin and cohesin polypeptides were independently produced by E. coli and their binding properties were specified with BIAcore by measuring surface plasmon resonance. Three pairs of cohesin-dockerin with differing binding specificities were selected. Two of their genes encoding their respective cohesin polypeptides were combined to one gene and expressed in E. coli as a chimeric core protein, on which two dockerin-dehydrogenase chimeras, the dockerin-formaldehyde dehydrogenase and the dockerin-NADH dehydrogenase are planning to bind for catalyzing $CO_2$ reduction to formic acid by feeding NADH. This reaction may represent a novel strategy for the reduction of the green house gases. Enzymes from the anaerobes were also expressed in tobacco and rice plants. The activity of a xylanase from C. stercorarium was detected in leaves, stems, and rice grain under the control of CaMV35S promoter. The digestibility of transgenic rice leaves in goat rumen was slightly accelerated. C. paraputrificum was found to solubilize shrimp shells and chitin to generate hydrogen gas. Hydrogen productivity (1.7 mol $H_2/mol$ glucos) of the organism was improved up to 1.8 times by additional expression of the own hydrogenase gene in C. paraputrficum using a modified vector of Clostridiu, perfringens. The hydrygen producing microflora from soil, garbage and dried pelletted garbage, known as refuse derived fuel(RDF), were also found to be effective in converting biomass waste to hydrogen gas.

• 플랜트 저널
• /
• 제12권1호
• /
• pp.29-36
• /
• 2016

최근 늘어가는 에너지 수요를 화석연료에만 의존 할 수 없게 되면서 대체 에너지의 중요성이 대두되고 있으며, 이러한 상황에서 유기랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle, 이하 ORC)등 산업체 폐열, 태양열, 지열, 해수 온도차 등의 저등급 에너지를 효과적으로 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 지역난방 축열시 회수수를 혼합하지 않고 ORC를 이용하여 하부사이클을 구성하여 성능해석 상용프로그램으로 작동유체 및 운전특성을 예측하였다. 지역난방수 운전조건인 열원 온도 $120^{\circ}C$, 열원 유량 $163m^3/h$(회수수 유량을 고려한 값)로 하고 이 온도에 적합한 다수의 작동유체를 선정하여 성능해석을 수행하였으며, 최고의 성능이 나타난 R245fa의 경우 269.2kW출력과 6.37%효율을 얻을 수 있었다. 또한 ORC 시스템의 응축기 압력변화에 따라 지역난방 회수수 온도가 $57.3{\sim}85^{\circ}C$범위에 형성됨으로서 보일러 입구온도상승에 따른 연료 절감 효과가 예상되었다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.133-140
• /
• 2010

탄소 섬유소재는 가벼우면서고 강건한 특성과 화학적 안정성 등으로 인해 항공기, 자동차, 레저, 우주항공, 풍력, 연료전지, 방위 산업 등의 분야를 비롯하여 최근에는 다양한 산업용 복합재료 및 보강용 분야에서 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유의 기능성 향상 및 다양한 응용 분야 확대를 위하여 물리적, 화학적 특성이 우수한 탄소나노튜브와 같은 다양한 탄소나노구조체를 탄소섬유상에 하이브리드화 하는 연구를 진행하였다. ELP(Electroless plating)법을 이용하여 탄소섬유 표면처리 및 촉매 입자 형성을 동시에 진행하였으며, Thermal CVD법을 이용하여 탄소나노구조체를 형성한 결과, 탄소섬유상 Pd/Ni 복합 촉매의 비율에 따라서 탄소나노튜브, 탄소나노필라멘트 등 다양한 형태의 탄소섬유상 탄소나노구조체가 형성되는 것을 알 수 있었다. Pd촉매의 비율이 높을 수록 다중벽 탄소나노튜브(Multiwall carbon naotube)의 생성 비율이 높아지고, Ni촉매의 비율이 상대적으로 증가할 수록 탄소나노필라멘트(Carbon nanofilament)의 생성 비율이 높아짐을 알 수 있었다.

• 한국건설관리학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.91-98
• /
• 2017

기후변화의 영향으로 세계 각국은 화석연료 사용을 줄이고, 신재생에너지에 대한 투자가 활발하게 이뤄지고 있다. 세계 전력의 23.7%를 신재생에너지가 공급하고 있으며, 계속된 기술의 발전으로 화력설비와 발전원가 면에서 경쟁할 수준이 되어 투자 여건이 좋아 지고 있다. 하지만, 신재생에너지 프로젝트의 투자를 결정하는 것은 쉽지 않다. 본 연구는 신재생에너지 중에서 많은 비중을 차지하고 있는 수력, 태양광, 풍력발전 프로젝트 투자 결정에 실물옵션방법을 적용한 경제성평가에 대해 국내외 연구동향을 분석하였다. 본 연구는 (1)전통적 경제성분석방법과 실물옵션방법의 차이점, (2)적용 과정, (3)많은 연구들이 제시한 신재생에너지 프로젝트의 불확실성 요소들과 옵션종류에 대해 알아보았다. 실물옵션분석방법은 신재생에너지 프로젝트의 불확실성 요소들을 고려하고 수익을 향상시키거나 리스크를 피할 수 있는 옵션 적용이 가능하여 세밀한 투자계획수립에 적합하다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제23권9호
• /
• pp.1643-1654
• /
• 2014

The university is one of the main energy consumption facilities and thereby releases a large amount of greenhouse gas (GHG). Accordingly, efforts for reducing energy consumption and GHG have been established in many local as well as international universities. However, it has been limited to energy consumption and GHG, and has not included air pollution (AP). Therefore, we estimated GHG and AP integrated emissions from the energy consumed by Seoul National University of Science and Technology during the years between 2010 and 2012. In addition, the effect of alternative energy use scenario was analysed. We estimated GHG using IPCC guideline and Guidelines for Local Government Greenhouse Inventories, and AP using APEMEP/EEA Emission Inventory Guidebook 2013 and Air Pollutants Calculation Manual. The estimated annual average GHG emission was $11,420tonCO_{2eq}$, of which 27% was direct emissions from fuel combustion sectors, including stationary and mobile source, and the remaining 73% was indirect emissions from purchased electricity and purchased water supply. The estimated annual average AP emission was 7,757 kgAP, of which the total amount was from direct emissions only. The annual GHG emissions from city gas and purchased electricity usage per unit area ($m^2$) of the university buildings were estimated as $15.4kgCO_{2eq}/m^2$ and $42.4tonCO_{2eq}/m^2$ and those per person enrolled in the university were $210kgCO_{2eq}$/capita and $577kgCO_{2eq}$/capita. Alternative energy use scenarios revealed that the use of all alternative energy sources including solar energy, electric car and rain water reuse applicable to the university could reduce as much as 9.4% of the annual GHG and 34% of AP integrated emissions, saving approximately 400 million won per year, corresponding to 14% of the university energy budget.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
• /
• pp.397-402
• /
• 2005

Photovoltaic (PV) module can generate electricity using sunlight without causing any environmental degradation. Due to higher fossil fuel prices and environmental awareness, PV applications are becoming more popular as clean source of electricity generation. PV output is sensitive to the operating temperature and can be drastically affected in Building Integrated PV (BIPV) systems. PV Solarwall (SWPV) combination and PV systems have been evaluated in this study for improvement in electrical output and system costs. PV modules under forced ventilation. A 75W polycrystalline silicon PV module was fixed on SW in front of the ventilation fan as it was indicated to be the coolest position on the SW in phoenix simulations. The effectiveness of cooling by means of the forced ventilating air stream has been studied experimentally. The results indicate that there appears to be significant difference in temperature as well as electricity output comparing the SWPV and BIPV options. Electrical output power recovered is about $4\%$ during the typical day of the month of February. RETScreen(R) analysis of a 3kW PV system hypothetically located at Taegu has shown that with typical temperature reduction of $15^{{\circ}C$, it is possible to reduce the simple payback periods by one year. The work described in this paper may be viewed as an appraisal of a SWPV system based on its improved electrical and financial performances due to its ability to operate at relatively lower temperatures.