• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.480-480
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• 2018

전 세계적으로 자연 친화, 하천생태계 보전, 친수하천 등을 조성하기 위한 대대적인 하천 정비사업이 활발히 진행 중에 있다. 최근 홍수로 인한 제방 붕괴에 대응하기 위한 제방의 안정화 및 개선을 위한 방법으로 기존의 시멘트와 같은 혼합물질을 사용하지 않고 환경 친화적이고 지속 가능한 대안에 대한 수요가 증가되고 있는 추세이며 현재 노후화 된 불안정 제방에 대한 보강대책을 수립해나가는 과정으로써 친환경 신소재를 활용하여 제방을 보호하는 연구가 수행되고 있다. 제방사면에 적용되는 신소재는 바이오폴리머를 활용한 재료로써 공동연구기관 카이스트에서 개발된 환경 친화적인 물질로 미생물에 의해 유도된 고인장 및 인체 무해성 등의 특성을 갖고 있으며 경제적 타당성인 측면에서 시멘트와 비교 분석 되어야 하고 실제 현장에서의 적용 가능성, 신뢰성 및 내구성 검토 등 성능을 보장하기 위한 지속적인 연구가 필요한 상황이다. 이에 본 안동하천실험센터에서는 중규모 제방을 직접 제작하여 수리모형실험을 통한 친환경 신소재 활용 제방의 안정성 및 성능 평가를 실시하였다. 수리실험 조건은 카이스트에서 제시된 레시피를 기반으로 먼저 분말형태의 바이이폴리머를 물과 희석하여 만들어진 바이오폴리머 용액을 흙과 혼합한 뒤 제방표면에 직접 미장작업을 수행하여 실험조건에 따라 일정한 두께(1cm, 3cm, 5cm)로 피복하였다. 이후 월류 붕괴 실험이 가능한 3 - 5일 정도의 양생기간을 거쳐 실험을 진행하였다. 실험결과는 다수의 고프로(GoPro) 및 비디오 카메라 등 다양한 영상장치를 이용하여 픽셀기반의 영상분석기법을 활용한 시간 흐름에 따른 제방 사면에서의 붕괴규모를 산정하여 신소재의 피복 두께에 따른 제체의 붕괴 거동 및 안정성을 평가하였으며, 또한 제방 파괴부에서의 흐름 상황 및 유속이 붕괴 발달에 미치는 영향을 분석하기 위하여 PIV 분석을 실시하였다. 이번 연구의 최종목표는 지속적인 예비실험을 수행하여 월류 및 침투, 파이핑 등 파괴 인자 별 신소재의 성능 개선 및 개발된 새로운 공법에 대한 효과 검토를 통한 최적안을 도출함으로써 향후 실규모 실험실증을 통한 신소재 시공 및 공법에 대한 현장적용 가능성 검증을 거쳐 최종적으로 신소재 제방 공법 설계 기술, 신소재 및 공법 표준안, 제방공법 안정성 평가 가이드라인 등을 제시하고자 하며, 이러한 실험데이터를 축적함으로써 실제 제방 붕괴 시 비상대처계획 수립에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제4권3호
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• pp.215-220
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• 1989

불용성 기질인 섬유소의 고효율 효소당화에 적합한 저에너지 소모형 분쇄마찰매체 함유 효소반응기의 개발을 목표로 수평형 회전축에 부착된 paddle에 의해 반응조 내부의 섬유소-분쇄마찰매체-효소의 혼합액을 교반 마찰시키는 horizontal paddle type bioreactor를 제작하여 효용성과 당화조건을 검토하였다. 여러 실험조건하에서 당생성효율과 분쇄마찰매체의 교반시 소모되는 에너지를 다른 두 형태의 bioreactor와 비교 분석함으로서 공업적 활용을 위한 기술적, 경제적 타당성을 비교평가하였다. 표준당화조건은 3mm의 분쇄마찰매체를 500g / L로 첨가하여 200rpm에서 교반할 때였으며, 특히 HPTB는 고농도 기질의 당화에 적합한 bioreactor로 판단된다. 표준당화조건에서 분쇄마찰매체의 교반시 소모되는 동력은 1.7watch/g였으며, 고농도 기질을 이용할 경우 더욱 낮은 동력소모로 당을 생산할 수 있었다. 뿐만 아니라 scale up이 용이할 것으로 예상되는 등 섬유소의 고농도 당화에 적합한 고효율 분쇄마찰매체함유 효소반응기로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권3호
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• pp.183-192
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• 2005

자연환기는 처분장의 작업 환경 및 위생, 부유 방사성 핵종의 노출 등과 같은 안전문제에 있어 자연환기 자체만으로는 기계적 강제 환기에 비해서 덜 효과적이지만 처분장 내의 수분제거, 작업 환경 조성과 관련하여 라돈 (Rn) 가스의 희석과 같은 향후 처분장의 장기적 환경을 위해서는 중요한 역할을 할 수 있고, 환풍기와 같은 환기 설비를 이용해야하는 기계환기에 비해 경제적으로 매우 효과적 일수 있다. 본 논문에서는 지하 처분장의 건설 및 운영 기간동안 자연환경 조건에 따라 처분장에 스스로 생기는 자연 환기의 타당성에 대하여 기술하였다. 자연 동굴을 통한 자연환기 유사에 의해 밝혀진 증거들과, 수직갱을 갖는 산악 도로터널에서의 자연 환기 측정, 그리고 주어진 자연환기 압력에 의한 공기 발생량 계산 등을 통해서 자연 환기는 한국형 지하 방사성 폐기물 처분장에 잠재적으로 매우 유익함을 알 수 있다. 효과적으로 유도된 자연 환기는 방사성 폐기물 처분장 내에 발생하는 열과 습도, 그리고 라돈 가스를 제어하기에 경제적으로 좋은 방법이 될 수 있다. 자연환기를 통해 처분장의 전반적 열적 특성은 개선될 수 있고, 수분으로 포화된 공기는 효과적으로 건조되고 그 건조상태 유지 기간은 확장 될 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.471-478
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• 2012

이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기반시설은 온실가스 배출량의 획기적인 감축과 관련하여 중요한 역할을 하고 있다. CCS 기반시설에 있어서의 구체적인 과제는 넓은 지역에 다양하게 분포되어 있는 대규모 방출원으로부터 $CO_2$를 포집한 뒤 수송하여 적절한 저장사이트에 주입하는 일련의 과정을 상업적 규모로 실증하는 것이다. CCS 기반시설의 상업적 도입을 위해 기술 경제적 타당성을 분석하는 많은 연구들이 수행되어 왔다. 하지만, 하나의 일관된 분석을 하기 위해 $CO_2$ 배출량, $CO_2$ 감축 비용, 탄소세 등과 같은 다양한 데이터의 불확실성들이 존재한다. CCS 기반시설을 설계 및 운영하는데 있어 이러한 데이터의 불확실성들을 고려한 연구들은 거의 진행되어 오지 않았다. 본 논문에서는 CCS 기반시설을 설계 및 운영하는 데 있어 불확실한 데이터인 CCS 운영비용과 탄소세를 고려한 2 단계 확률론적 계획 모델을 개발 하였다. 제시된 모델은 데이터의 불확실한 환경에도 불구하고 $CO_2$ 감축목표를 만족시키기 위해 $CO_2$ 포집, 저장, 수송 등 CCS 기반시설의 최적 설계 및 운영 전략을 결정할 수 있게 하고, 요구되는 연간 $CO_2$ 총 비용을 예측 가능하게 한다. 또한, 본 연구에서 제안한 모델의 타당성을 평가하기 위해 우리나라의 실제 사례에 적용해 보았다. 이 사례 연구를 통해 얻은 결과는 다양한 불확실한 요소들이 존재하는 환경하에 CCS 기반시설을 설계 및 운영하는 데 있어 최적의 결정을 제시할 것이다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.917-920
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• 2007

우리나라의 민간투자 사업은 잦은 제도변경으로 많은 혼란을 격고 있지만, 2005년 1월 사회기반시설의 민간투자법 개정으로 공공서비스시설을 대중에게 제공할 수 있는 새로운 민간투자방식은 BTL(Build Transfer Lease)이 국내건설시장에 도입되었다. BTL사업은 계획에서 유지관리까지 사업의 수명주기 전 과정을 대상으로 포괄적 형태의 사업을 수행하는 것으로 사업자의 역할과 수행능력에 따라 사업의 성패가 좌우 된다. 따라서, 본 연구에서는 효율적인 BTL사업의 추진에 필요한 명확한 시스템 기준을 분석하여 사업수행의 정확성을 검증할 수 있는데 그 목적이 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3D호
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• pp.381-389
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• 2009

2007년 기준으로 정부는 18.4조원을 사회기반시설에 투자하고 있으며, 이 중 16.3%에 해당되는 3조원을 민간투자 사업에 집행하고 있다. 이는 인프라 시설에 대한 국민적인 요구를 충족시킴과 동시에 재정부담을 경감하고 사업 추진시 위험을 축소시키기 위한 것이다. 하지만 현재 국가 인프라 사업은 기획단계에서 재정사업 또는 민자사업으로 결정하는 체계적인 기준이나 지침이 없이 주로 재정 상태를 고려한 주무관청의 자체판단에 따라 사업추진 방식이 결정되고 있다. 또한 초기에 재정 사업으로 추진되는 경우에도, 사업타당성 조사를 실시하는 과정에서 민자사업으로서의 가능성은제대로 평가되지 않는 상황이다. 따라서 본 연구는 국가 인프라사업에 대하여 재정사업과 민자사업을 선택하는 합리적인 발주기준을 제시하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 고속도로 사업을 중심으로 재정 민자 의사결정 기준을 경제성, 정책성, 사업관리 항목으로 나누고 이를 바탕으로 재정 민자 의사결정 모델을 제시하였다. 본 연구에서는 의사결정 모델을 구축하기 위해 30건의 재정 및 민자사업 실제 사례를 분석하고 102건의 전문가 설문을 실시하였다. 본 모델은 크게 두 단계로 구분되는데, 첫째 경제성 평가는 평균 및 표준편차 분석을 통해 민자불가, 재정민자 양측가능 및 재정불가 구간을 제시하였으며, 둘째 정책성 평가와 사업관리 평가는 로지스틱 회귀분석을 실시함으로써 재정 또는 민자사업의 추진여부를 구분 짓는 예측식을 도출하였다. 본 연구의 결과를 통해 고속도로 사업의 기획단계에 참여하는 의사결정자는 고려중인 사업의 재정 민자사업 결정시 보다 체계적이고 합리적인 사업발주방식을 결정할 수 있을 것으로 사료된다.

• 청정기술
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• 제23권4호
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• pp.441-447
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• 2017

개념설계 단계에서 개발 공정에 대한 경제적 타당성 분석에 대한 중요성이 대두되고 있으며, 목표 경제성에 부합하는 공정개발을 위한 공정 최적화에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 발전 시스템 분야에서는 전력 단가(Levelized cost of electricity, LCOE)를 예측하여 경제적 효과를 정량적으로 비교 분석하는 평가 방법이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 목표 전력 단가에 부합한 발전 시스템을 설계하기 위해서 요구되는 핵심기기의 설계 조건을 역산출 할 수 있는 플랫폼을 구축하였으며 초임계 이산화탄소 발전 시스템이 석탄 화력에 적용될 경우, 목표 전력 단가(초임계 증기 랭킨 사이클 발전 단가, $ 85.4 /kWh)를 충족하기 위해 요구되는 주요 핵심기기(압축기, 터빈, 열교환기) 등의 설계 지표 기준을 도출하였다. 터빈의 등엔트로피 효율이 86%인 경우, 주압축기 효율은 88% 이상 설계되어야 한다. 만약 터빈의 등엔트로피 효율이 88%로 설계된 경우, 주압축기 효율은 82%까지 완화하여 설계가 가능하다. End seal 부분에서 누설량을 0.24% 수준으로 유지하고, 열교환기의 경우 cold side 출구측 온도가 $92{\sim}97^{\circ}C$, 열용량은 2650 ~ 2680 MWth로 설계한다면 목표 전력단가를 충족시킬 수 있을 것으로 확인되었다.

• 유기물자원화
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• 제20권4호
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• pp.61-74
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• 2012

우리나라는 1960년대에 들어서 경제개발계획의 수립과 더불어 산업발전 정책이 강력히 추진되기 시작하며 많은 산업단지가 조성되어 있다. 현재는 지속적인 발전이 가능한 산업단지로 만들기 위하여 정부에서는 산업단지에서 발생되는 부산물과 폐기물을 다른 기업의 원료나 에너지로 재활용하는 생태산업단지 구축사업을 추진하고 있다. 이와 관련하여 본 연구에서는 연구대상지역인 A 산업단지에서 발생되는 슬러지의 물리화학적 특성을 분석하였고, 슬러지의 에너지화 시설 설치에 따른 경제성 및 부대효과를 분석함으로써 사업화 가능성을 검토하였다. 연구대상지역인 A산업단지에서 발생되는 슬러지발생 업종의 비율은 92%가 석유 화학업종인 것으로 분석되었다. 이렇게 발생된 슬러지는 매립>소각>>재활용>해양투기의 순으로 처리되고 있는 것으로 조사되었으며 슬러지를 채취하여 분석한 결과 발생량 가중치 평균으로 3,891kcal/kg인 것으로 분석되었다. 분석된 기초 데이터를 바탕으로 건조시설과 열병합 발전소를 설치하여 운영 할 경우 설치비용, 운영비용, 운영이익을 산출하였고, 총 8가지 Case로 분류하여 흑자전환유무 및 그 시점에 대한 시뮬레이션을 하였다. 분석결과 건조시설과 열병합발전소를 설치 운영하며 국고지원을 받을 경우 3년에 원금회복 후 4년째부터 흑자를 나타낼 것으로 분석되어 사업화 경제성이 있는 것으로 평가되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.31-40
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• 2002

이 연구는 철근콘크리트 교각의 지진응답을 파악하고 합리적이면서 경제적인 내진설계기준의 개발을 위한 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 정확하고 올바른 지진손상 평가를 위하여 비선형 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 사용된 프로그램은 철근콘크리트 구조물의 해석을 위한 RCAHEST이다. 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에 대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 속에 있는 철근모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면요소를 도입하였다. 또한, 같은 변위진폭에 있어서의 하중재하 회수에 의한 효과를 고려하였다. 연계논문에서는 철근콘크리트 교각의 지진손상 평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.609-618
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• 2009

본 연구에서는 다양한 설계조건 하에서 철골보의 내화시간을 평가할 수 있는 산정식을 열-구조 연성해석(fully coupled thermo-mechanical analysis)을 토대로 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 산정식은 철골보의 화재거동에 미치는 주요 인자를 구조변수 및 열변수로 명시적으로 반영하므로 각 설계변수의 내화성능에 대한 영향을 설계자가 쉽게 정량적으로 파악할 수 있는 강점이 있다. 광범위한 변수해석을 수행하기에 앞서 실물대 화재실험 결과를 활용하여 본 연구의 열-구조 연성해석모델의 타당성을 검증한 후, 철골보에 붕괴처짐(run-away deflection)이 발생할 때까지 화재거동에 대한 각 변수들의 영향력을 검토하였다. 이러한 수치해석결과를 다양한 설계조건에서 철골보의 내화시간 예측에 활용할 수 있도록 다중선형회귀분석을 통해 통계학적으로 신뢰도가 높은 평가식을 제안하였다. 현행 사양설계기준에서의 활용법을 사례를 들어 예시하였고, 제시된 식으로부터 얻어지는 경제성과 장점을 입증하였다.