• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.82.1-82.1
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• 2011

최근 국내에서 발생된 대규모 정전사태로 인해 안정적인 전력공급에 대한 국민들의 요구가 커져, 지난 3월 일본 후쿠시마 원전사고 이후 다시 한번 분산전원에 대한 필요성이 대두되어지고 있다. 여러 분산전원 중 연료전지는 다른 에너지원에 비해 에너지의 지속성이 우수하여 가장 안정적인 분산전원 형태의 하나이다. 이에 따라 국내의 경우 우수한 도시가스 인프라로 인해 건물용 연료전지라는 신기술에 대한 국민의 수용성은 점점 높아질 것으로 기대된다. 현재 건물용 연료전지의 경우, 주로 1kW급 연료전지가 시범보급되어 각 가정에 설치되어지고 있으나, 상가, 주유소 및 편의점 등의 상업시설과 생활관 및 소형빌라 등의 집단 주거시설 같은 1kW급 보다 용량을 더 필요로 하는 응용처에 국내에서 개발된 5kW급 연료전지시스템이 적용되어지기를 기대한다. 본 연구에서는 국내 제작된 5kW급 고분자전해질 연료전지시스템의 보급이전에 안전성능 평가를 통해 시스템의 성능 및 안전성 평가결과를 제조사에 피드백 하여 5kW급 건물용 연료전지시스템의 조기 상업화에 앞장서고자 한다. 5kW급 연료전지시스템의 기술개발은 핵심부품인 연료변환기, 스택 및 BOP 기술의 경우 1kW급 연료전지시스템에 적용된 것과는 다른 기술이 필요하고, 단순한 scale-up 과정이 아닌 새로운 기술개발로 제품에 적용시켜야 하는 난점을 가지고 있다. 특히, 연료변환기의 경우 연료 유량의 증가로 인하여 reformer, CO shift 및 Prox 반응기의 유체역학, 열교환 흐름 및 촉매반응 공학적으로 이론을 응용한 새로운 반응기 설계와 제작기술 확립이 선행되어 전체적인 시스템 제작 설계에 반영되어져야 한다. 그러므로 본 연구에서는 연료전지시스템 안전성능 평가를 위해 용량증대에 따른 안전성평가 항목을 검토하고, 5kW급 연료전지시스템평가를 수행하여 시스템의 제품성능, 작동성능 및 계통연계성능에서의 안전성을 확인하였고, 정전 유풍과 같은 이상조건 및 실외 환경에 대한 시스템의 안전성도 확인하였다. 또한 부하운전 조건을 75% 및 50%로 변화시켰을 때 빠른 응답시간과 안정적인 부하변동운전을 확인하였다.

• Annual Conference of KIPS
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• 2007.05a
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• pp.806-809
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• 2007

최근 화재, 수해, 테러 등의 안전사고가 증가하면서 건물 안전 시스템 구축을 위한 관심이 높아지고 있다. 이러한 시스템을 개발하는데 있어 유비쿼터스 컴퓨팅은 핵심 기술로 떠오르고 있다. 특히 화재시 건물 내 생존자를 안전한 경로로 대피하기 위한 시스템은 이미 여러 프로젝트에서 시범으로 보이고 있다. 이에 필요한 기능은 사용자 위치 인식, 화재 감지, 안전 경로 안내로 구성된다. 각 기능을 구현하기 위해 사용되는 장비는 생존자의 개별 인식에 이용하는 RFID 태그, 건물 내 각 방의 화재 상황을 감지하기 위한 센서네트워크 그리고 사용자 이동을 확인 할 수 있는 카메라로 구성되어 있다. 본 논문은 화재 상황에서 생존자를 대피하기 위한 안전 경로 시스템을 설계하고, 센서 네트워크와 RFID를 활용하여 프로토타입을 구축하며, 시뮬레이션을 통해 제안된 시스템의 유효성을 검증한다.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2021.01a
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• pp.185-186
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• 2021

기존의 건물 점검은 사람이 직접 들어가 확인하는 방식이 일반적이다. 본 연구에서는 건물 탐사를 보다 안전하고 신속하게 하는 것을 전제로 하여 현재 상용화 되고 있는 드론과 아두이노를 이용한 센서를 적용하고자 한다. 건물 점검은 사람이 직접 들어가 확인하는 만큼 안전 수칙을 지켜가며 실시해야 하지만, 불편함이나 귀찮음을 핑계로 지켜지지 않는 경우가 대다수이다. 지켜지지 못한 안전 수칙에 더불어, 건물의 직접적인 상태를 미리 알지 못하고 진입하게 됨으로 발생하는 인명피해는 불가피하다. 본 논문은 이러한 문제점들을 개선하기 위해 기존의 어려운 조작의 드론에 호버링이 가능하게 하는 옵티컬 플로어 센서를 장착하여 조작을 보다 쉽게 하고 아두이노의 센서를 적용한 '건물 탐사 드론' 기술을 제안한다. 기존의 드론과 다르게 카메라와 센서를 이용해 건물의 점검을 대신하고, 센서들의 값을 앱으로 전송받아 핸드폰으로 받아 볼 수 있다.

• Annual Conference of KIPS
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• 2013.05a
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• pp.277-280
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• 2013

원자로 건물 내부에는 원자로의 안전운전을 위한 다수의 계통, 구조물 및 기기들이 위치하고 있다. 원자로의 안전과 직결되는 안전계통 변수 (수위, 압력) 들은 경우에 따라서는 현장확인이 요구된다. 원자로 가동 중에 운전원에 의한 안전계통변수의 현장확인이 용이하도록 원자로 건물 내부의 출입구 (2 중문) 부근에 수위계, 압력계 등의 현장계기가 위치하고 있다. 본 논문에서는 일본의 (주) 동경전력이 공개한 후쿠시마 제 1 원자력발전소 1 호기 원자로건물의 IC (비상용 복수기, isolation condenser) 조사영상에 나타나는 현장계기의 영상인식에 대해 기술한다. 조사 영상의 분석에 의하면 현장계기들은 기계식의 아날로그 타입이다. 아날로그 타입의 기하구조를 이용하여 계기판 눈금을 인식하고, 계기판 바늘의 기울기 계산을 통해 계기판을 영상 판독할 수 있었다. 이러한 계기판의 영상판독은 후쿠시마 원전 사고와 같이, 고방사선 피폭 우려로 인해 사람대신에 로봇이 원자로 건물내부에 진입하여 주요 계통, 구조물 및 기기의 현장계기를 판독한다고 가정하면, 유용한 기능이다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.696-699
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• 2010

원자력 발전소의 격납건물은 인위적 또는 자연적 재해로부터 방사능의 외부누출을 방지함으로써 공중을 보호하는 역할을 하기 때문에 지속적인 건전성 확인을 통해 안전을 확보하는 것이 필수적이다. 격납건물의 구조적 건전성 확인은 통상 주기적으로 콘크리트에 대한 비파괴강도, 균열 및 중성화, 프리스트레스 텐던의 유효 긴장력 등의 측정을 통해 수행되고 있으나, 이러한 검사는 국부적인 건전도 정보만을 제공할 뿐 격납건물과 같은 대형 구조물 전체의 건전성에 대한 신뢰성 있는 평가 결과를 얻는데 많은 시간과 경비가 소요된다는 단점이 있다. 이러한 단점은 최근 구조물 전체의 상태를 평가하는 방법으로 주목받고 있는 구조건전성모니터링(Structural Health Monitoring, SHM)기법을 이용하여 극복할 수 있다. 본 논문에서는 실제 운전 중인 격납건물을 대상으로 상시진동 측정을 수행하였으며, SHM 기법의 기초자료로 활용될 수 있는 동적특성, 즉 격납건물의 고유진동수와 모드형상을 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.90.2-90.2
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• 2011

세계 각 국에서는 선진국을 중심으로 기후변화와 치솟는 유가에 대응하기 위하여 다양한 에너지원의 확보를 위해 부단히 노력하고 있다. 특히, 신재생에너지원 중 에너지 지속성이 가장 우수한 연료전지의 경우 1kW급 건물용 연료전지시스템이 도시가스 인프라가 가장 우수한 한국 및 일본을 중심으로 상용화에 가장 근접해 있는 실정이다. 일본의 경우 가정용 연료전지시스템 '에너팜'의 일부 제품이 올해부터 200만엔대로 가격을 내려 보급되어질 예정이고, 아직은 경제성이 떨어지지만 연료전지 조기 상용화를 위해 시스템 가격저감을 통한 기술개발이 한창이다. 또한 700W급 고체산화물형 연료전지시스템을 세계에서 처음 시판 계획을 가지고 있다. 국내의 경우 2009년도부터 시작된 '그린홈 보급확대를 위한 건물용 연료전지 보조기기 가격저감 기술개발'연구를 통해 블로워, 밸브, 유량계 및 펌프 등의 보조기기의 단가를 낮추고자 기술개발에 박차를 가하고 있다. 이에 따른 연료전지 부품 가격저감 기술이 국내 건물용 연료전지 시장보급의 활력소가 되기를 기대한다. 본 연구에서는 건물용 연료전지의 보조기기인 블로워의 가격저감을 위한 연구의 일환으로 블로워의 안전성능 평가를 통한 보조기기의 가격저감 및 안전성을 확보하고자 한다. 1kW급 건물용 연료전지시스템의 여러 블로워 중 도시가스용 연료승압 블로워, 선택산화 공기 블로워, 버너 공기 블로워 및 캐소드 공기 블로워의 안전성능 평가를 수행하였고, 평가결과의 공유를 통하여 국내 블로워 제조사의 설계방향을 제시하고 연료전지시스템의 안전성을 확인하고자 한다. 특히, 내구성, 기밀, 가혹조건시험 및 소음, 진동, 습도, 온도와 같은 내주위환경시험 등의 평가결과 비교를 통하여, 연료전지 부품 인증기준을 재정립하여 연료전지 부품산업의 조기 활성화를 도모하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2012.04a
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• pp.266-269
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• 2012

화재 시뮬레이션을 이용하면, 건축물에서 화재가 발생하는 경우 건물에 설치된 감지 시스템 및 자동식 소화설비 등의 작동 여부에 따라 건물 내부의 온도 변화, 산소 및 일산화탄소 농도 변화, 연기유동 현상 등 화재 안전에 관련된 요소를 확인, 분석이 가능하기 때문에 건물의 화재 안전성을 검증하는데 활용할 수 있고 방재시스템 설계 조건을 변경하여 반복 시뮬레이션을 실시함으로써 보다 효율성이 높은 방재 시스템을 설계 및 채택할 수 있다. 또한 화재 시뮬레이션 결과를 감안하여 유사시 효과적으로 대응할 수 있도록 방재계획을 수립할 수 있고, 건축물의 구조, 내장재 및 수용품에 대한 설계, 배치 등에 사용할 수 있으며, 화재사고조사 및 원인 규명에도 활용할 수 있는 등 화재 시뮬레이션의 활용분야는 광범위하다. 최근 국내에도 화재로 인한 인적/물적 피해와 화재 안전 설계에 대한 관심증가로 화재 모델에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 대부분의 연구가 시뮬레이션을 이용한 결과 분석에 치중되어있고 화재 시뮬레이션에 관한 특성 연구 및 개발은 거의 이루어지지 않고 있다. 본 자료는 국내에서 화재 시뮬레이션 코드로 많이 알려지지 않았으며, 유럽에서 개발된 SOFIE(Simulation of Fire in enclosures)에 대해서 기초적인 연구를 수행하였으며, SOFIE에 대한 특정 문제나 평가 부분은 다루지 아니하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.127.2-127.2
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• 2010

우리나라는 기후변화 대응을 준비하기위해 2008년도에 수립한'국가에너지기본계획(2008-2030)'에 따라 2030년까지 신재생에너지 비중을 2.4%에서 11%까지 달성을 목표로 정하고 신재생에너지 분야를 성장시키기 위해 국가기술개발 및 산업화 전략을 수립해 추진하고 있다. 이에 발맞추어 건물용 연료전지시스템의 경우, 2006년도부터 1kW급 가정용 연료전지시스템 모니터링 사업의 일환으로 3년간 210대가 도시가스사 및 지자체 등을 중심으로 설치되어 운전되어지고 있다. 특히, 2010년부터 시범보급사업이 추진되어 올해 200대를 시작으로 2011년에 300대, 2012년에 500대가 일반가정에 보급되어질 예정이다. 하지만 현재 6천만원인 연료전지시스템 가격을 실제 보급가능한 가격인 5백만원 이하로 저감시키는 것이 현 시점에서 가장 시급한 문제로 대두되어지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 그린홈 보급확대를 위한 건물용 연료전지의 보조기기인 블로워의 가격저감을 위한 연구의 일환으로 블로워의 안전성능 평가방법을 개발하여 보조기기의 가격저감 및 안전성을 확보하고자 한다. 1kW급 건물용 연료전지시스템의 여러 블로워 중 도시가스용 연료승압 블로워, 선택산화 공기 블로워, 버너 공기 블로워 및 캐소드 공기 블로워의 안전성능 평가방법을 제시함으로서, 국내 블로워 제조사의 설계방향을 제시하고 연료전지시스템의 안전성을 확인하고자 한다. 특히, 내구성, 기밀, 가혹조건시험 및 소음, 진동, 습도, 온도와 같은 내주위환경시험 등의 평가결과를 제조사에 feedback하여 안전성능 개선에 이바지하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1381-1383
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• 2001

원자력 발전소의 격납 건물에 설치된 안전 관련 케이블은 고온, 고 방사선의 열악한 환경으로 인해 열화 될 수 있다. 원자력발전소에 설치된 케이블 중 특히 발전소의 안전에 중요한 케이블은 안전관련기기의 동작에 필요한 전원을 공급하는 중요한 역할을 하고 있다. 원자력발전소의 수명 40년 혹은 수명연장을 고려하면 격납 건물에 설치된 안전관련 케이블의 상태를 확인할 필요가 있다. 지금까지 사용되고 있는 케이블의 상태 감시 방법에는 케이블의 물리적 성질, 전기적 성질 및 화학적 성질을 이용한 여러 가지방법이 제시되어 있다. 그러나 원자력 발전소에서 케이블의 상태 감시를 하기 위해서는 원자력 발전소의 열악한 환경과 운전 특수성을 고려하여야 한다. 본 논문에서는 원자력 발전소의 이러한 환경과 운전특성, 그리고 현재까지 제시된 케이블의 각 상태감시 방법의 장, 단점을 분석하여 원자력 발전소 현장과 안전성에 가장 적합한 상태감시 방법을 제시하였다.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.39 no.9
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• pp.41-51
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• 2010

건물의 배수 및 통기시스템에서 나타나는 현상중에 확실한 내용이 아직 밝혀지지 않은 부분이 몇 가지 남아 있다. 이것은 19세기 말엽의 근대 위생공학의 시작 단계에서부터 잘 알려진 사실이다. 건물의 배수 및 통기시스템 운용에 대한 내용은 일반 공학과 특정 유체역학의 범위 내에서 가장 잘 이해할 수 있다. 건물의 배수 및 통기시스템의 운영에 종사했던 초기의 기술진들은 이러한 점을 잘 알고 있었으며 유체역학에 적합하게 응용한 많은 사례를 확인할 수 있었다. 제2차 세계대전이 끝나고 이에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으며 특히 유럽에서 시작된 전후 재건 붐을 통해 배수 및 통기시스템의 설계에 좀 더 효율적인 접근이 진척되게 되었다. 이러한 배수시스템의 중심에는 배수관 내부의 오염된 공기가 배수구 또는 위생기구를 통하여 주거 공간으로 유입되는 것을 방지하는 트랩(Water Trap)이 있다. 배수트랩의 주요 기능인 봉수는 일반적으로 깊이가 40 mm에서 50 mm 정도로 위생기구의 종류에 따라 봉수의 깊이는 다소 차이가 있다. 배수관내 공기의 흐름이 중요한 것처럼 트랩의 봉수 메커니즘이 중요하기 때문에 이 메커니즘을 소홀히 여긴다면 안전한 배수시스템의 운영을 기대하기는 어렵다. 배수관 내의 공기의 흐름은 배수에 의해 유입되거나 또는 배출된다. 배수관에서 내부 압력의 불규칙한 변화로 인하여 야기되는 불안정한 배수의 흐름은 트랩의 봉수를 파괴하고 나아가 주거공간으로 오염된 공기가 새어 나갈 수 있는 통로를 제공하게 된다. 관내압력의 천이는 이로 인한 문제가 발생할 가능성이 있는 위치에 그 압력을 완화할 수 있는 장치를 설계단계에 반영하여 적용함으로써 제어할 수 있다. 건물 내부에 상당한 길이의 통기배관을 설치하는 것은 배관의 마찰손실로 인하여 천이 현상을 효과적으로 제어할 수 있는 확실한 방법이 되지는 못한다. 그렇지만 통기밸브를 설치하는 것과 같이 배수관 내로 공기를 공급해주는 유입구를 건물 내부에 분산 설치하는 것이 효율적인 통기방식이 될 수 있고, 정압 천이로 인한 위험을 줄여줄 수 있다. 통기밸브는 정압 발생의 원인이 되지 않으며 단지 정압에 반응하여 더욱 기밀하게 닫히며, 약화된 압력파를 반사할 뿐이다. 고층 건물에서 배수입상관과 평행하게 설치된 통기입상관(Parallel Vent Pipe)의 경우 극히 일부분의 정압 천이 현상을 완화할 수 있다. (통기 배관의 직경이 배수 입상배관과 동일한 경우 대략 1/3 정도임), 그러므로 정압의 천이로 인한 압력 파동은 배수 시스템의 나머지 부분을 통해 전파되어 배수 트랩에 영향을 미치게 된다. 정압의 천이가 예상되는 위치에 정압천이 완화 장치(Positive Air Pressure Transient Alleviation Device)를 사용하면 배관 내부압력의 급격한 상승을 방지하여 연결된 트랩의 봉수를 보호할 수 있다. 이렇게 되면 순간적으로 발생하는 배관내 압력의 급등 현상을 90% 정도까지 완화 시킬 수 있다. 경험적으로 배수시스템에서 배관이 완전하게 막혀 과도한 정압이 발생하는 경우는 거의 없다. 이러한 경우에는 가장 낮은 위치에 있는 배수 트랩의 봉수가 깨지면서 자연스럽게 배수시스템의 압력이 해소되게 된다. 이러한 사례는 통기 방식과 상관없이 발생할 수 있다. 실제와 유사한 시뮬레이션을 통하여 통기 밸브(Air Admittance Valves)는 전면 통기 시스템 (Fully Vented System)에서 최소한 트랩의 봉수 보호용으로 적합한 것이 확인 되었다. 어떤 경우 에는 고층 건물에 더욱 적합하다는 것을 확인할 수 있었다. 부압 해소용으로 통기밸브를 이용하고 정압완화용으로 정압 완화장치(PAPAs: Positive Air Pressure Transient Attenuators)를 사용하는 전면적 능동 제어시스템(Fully Engineered Designed Active Control System)이 사용자에게 육안으로는 확인하지 못하는 기능을 보장하면서 배수 시스템의 안전과 효율성에 대한 효과적인 방법을 제공하고 있다.