• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.34-42
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• 2017

기존의 NIALM 연구들은 부하 식별을 위해 전압 변동은 무시할 수 있고 식별 결과에 영향을 주지 않는다고 가정하기 때문에 일반적으로 전압과 관련된 PF나, 고조파 신호는 부하 식별을 위한 매개 변수로 고려되지 않았으나, 실제 이러한 조건은 스마트 홈 분야에서 NIALM의 응용성이 제한되는 어려움이 만든다. 본 논문의 실험을 통해 부하 모니터링 시스템의 정확성과 신뢰성을 향상시키기 위해 전압과 관련된 매개 변수와 고조파의 특성을 사용해야 한다고 결론을 내렸다. 따라서, 본 논문에서는 홈 네트워크 환경에서 가전기기의 종류 및 전기 에너지 사용량을 효율적으로 분석할 수 있는 개선된 NIALM 방식을 제안한다. 제안된 방식은 가전기기 고유의 특징 및 동작 특성을 분석하고, 일부 가전기기가 가지고 있는 고조파 특성을 인식 매개변수로 활용함으로써 전력 에너지 사용 패턴 분석 및 추적할 수 있게 된다. 본 논문에서 제안된 방식을 통해 홈 네트워크에서 실제 운용되는 가전 에너지 효율성 증대와 스마트그리드 전력 수요관리 시장에 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국가스학회지
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• 제23권3호
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• pp.20-26
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• 2019

석탄 화력발전소 등의 대형 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위해 선택적 촉매환원 방법(SCR)의 탈질설비가 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 SCR 탈질설비에서 암모니아를 공급하는 암모니아 분사 그리드(AIG)에 있는 암모니아와 희석 공기 혼합기에서 암모니아와 희석 공기의 균일한 혼합에 적합한 최적의 혼합기 형상을 도출하는 것을 목적으로 전산유체해석을 통해 수행하였다. 이를 위해 기본 형상의 혼합기(Case 1)에서 유동 특성과 $NH_3$ 농도 분포 특성을 살펴보았다. 기본 형상의 혼합기에서는 희석 공기 주 배관에서 암모니아 주입 배관 입구 반대쪽의 벽면으로 $NH_3$ 분포가 치우치는 것을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 암모니아 주입 배관의 상단 구멍 1 개와 측면 구멍 4개를 막은 경우(Case 2)와 암모니아 주입 배관의 상단에 수평 평판을 설치한 경우(Case 3), 수평 평판과 함께 원호 평판을 설치 한 경우(Case 4)의 혼합기 형상에 대하여 유동과 $NH_3$ 농도 분포 특성을 분석하였다. 암모니아 주입 배관 상단에 수평 평판과 원호 평판을 설치한 경우(Case 4)에 혼합기 출구에서 $NH_3$ 분포의 % RMS 값이 가장 작은 값인 4.92%이고 농도 비율($R_{NH3}$) 범위가 -10.82~8.34%로 가장 최적의 $NH_3$ 균일 분포임을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.316-322
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• 2022

선택적 촉매환원 시스템 내 촉매 층 입구의 흐름 패턴은 탈질 설비의 성능에 영향을 미치는 주요한 특성 중 하나이다. 암모니아 주입 그리드와 촉매 층 사이의 곡확산부에는 유동 균일성을 개선하기 위해 안내 깃이 설치된다. 본 연구에서는 대형 석탄 화력 발전소의 선택적 촉매환원 시스템을 적용 대상으로 하여 안내 깃의 기하학적 구성이 탈질 설비의 공기역학적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 수치 해석을 수행하였다. 해석할 유동장은 암모니아 주입구의 출구부터 촉매 층 출구까지의 유동이 흐르는 전 영역을 포함한다. 3차원 정상상태, 점성 유동장을 해석하기 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent을 사용하여 유동 특성에 맞는 적절한 난류 모델을 적용하였다. 유동장 내부의 속도 및 압력 강하의 루트 평균 제곱을 주요 성능 매개변수로 선택했다. 현재 운용 중인 설비와 비교하여 흐름 품질을 개선하기 위해 4가지 유형의 안내 깃이 제안되었다. 해석 결과, 4번째 형상이 유동 균일성과 압력 등 관점에서 가장 좋은 공력 성능을 나타내었다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.157-172
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• 2011

최근 분산 OLAP은 분산 환경에 적용하기 위하여 DHT기반의 P2P OLAP과 그리드 OLAP연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 클라우드 컴퓨팅 환경에 적용하기 위하여 P2P OLAP은 structured P2P 특성 때문에 다차원 범위 질의에 문제점이 있고, Grid OLAP은 인접성 및 시계열 고려가 없기 때문에 쿼리 자체의 서브 �V 조회 알고리즘 연구에 치중되어 있다. 따라서 본 논문은 클라우드 컴퓨팅에 적합한 환경 제공을 위해 사용자의 조회 결과가 시계열적 특성으로 여러 사용자에 의해 재사용이 가능하고, 서버상의 휘발성 조회 큐브가 사용자 로컬 메모리에서 직접 분석 질의 시 효율이 좋다는 것에 초점을 두어 중앙관리 P2P방식을 제안하였다. 또한 빠른 질의 결과 및 다차원 범위질의를 위한 다단계 Hybrid P2P방식에 인덱스 부하 분산 및 성능 향상을 위한 클라우드 시스템을 접목하여 Cloud P2P OLAP을 제안하였다. 이를 위한 인덱스 구조로는 큐브 위상관계 트리와 인접성 2차원 Quadtree에, 시계열 Interval-트리를 접목하였으며, 이는 조회나 갱신 시에 일반 OLAP에 비해 큰 효율성을 보였다.

• 멤브레인
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• 제24권1호
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• pp.31-38
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• 2014

지붕이나 여러 가지 방법과 장소에서 수집된 빗물을 처리하면 직접적 간접적으로 유익하게 사용될 수 있다. 이러한 빗물은 점점 더 높은 품질을 위해 고려되고 있고, 분리막은 이러한 빗물 처리를 위한 중요한 기술이다. 특히, 분리막은 고품질 물 생산, 높은 집적도 및 낮은 에너지 소비 등의 장점이 있다. 그럼에도 불구하고, 막오염은 수처리 및 폐수 재활용 부분과 마찬가지로 심각한 문제로 간주되고 있다. 본 연구에서는 빗물 처리에 정밀여과(MF)막을 적용하였고, 저압 자외선(LPUV) 처리를 정밀여과막의 전처리로 사용하였다. 유기물에 대한 UV의 영향을 정량화하기 위해 총 유기탄소(TOC) 및 UV 흡광도(UVA)를 모두 측정하였다. 또한 UV 전처리 효과에 따른 막의 오염 정도를 조사하였다. LPUV 전처리를 하고 실험을 한 결과 조류에 의해 오염된 빗물에서 막의 오염을 제어하는데 효과적임을 알 수 있었으며, 이것은 UV 처리 후 유기물의 양이 감소하고 특성이 변화하기 때문이었다. 따라서 UV/MF 처리는 마이크로 워터 그리드 시스템과 같은 수처리를 위한 유망한 옵션이 될 수 있을 것으로 생각된다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.141-147
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• 2019

최근 전력산업에 가장 커다란 이슈는 신재생에너지의 증가이며 이에 따라 전력계통의 수용성을 확보하기 위한 다양한 기술개발이 추진되고 있다. 또한 세계적으로 보다 융통성 있는 친환경 에너지의 활용을 위하여 국가 및 지역간 전력계통을 연계하는 슈퍼그리드의 구성이 추진되고 있다. 이러한 성격이 서로 다른 계통 간에 연계를 위하여 반드시 요구되는 기술이 초고압 직류송전기술이다. 지금까지 국내에서는 육지와 제주도를 해저케이블로 연결하는 HVDC 송전기술이 적용되었으나 동해안의 발전단지에서 수도권의 부하밀집 지역으로 장거리 대용량 전력전송을 위한 직류가공송전 방식의 기술개발이 추진되고 있다. 인구밀도가 높고 산악이 많은 국내 환경을 고려해 최소한의 경과를 활용하여 8 GW 급의 대용량 전력을 전송하기 위해 도체귀로방식의 ${\pm}500kV$ Double Bipole 송전선로 설계기술을 개발하고 이를 적용하기 위한 사업화를 추진하고 있다. 본 논문에서는 세계 최초로 적용 예정인 도체귀로방식의 Double Bipole 송전선로의 설계를 위한 절연특성에 관한 연구를 수행하고 송전선로에 발생하는 다양한 과전압현상에 견디는 공기절연특성을 실증시험을 통하여 검증하고 이를 서술하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.1069-1074
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• 2020

DC에는 전류 영점이 없기 때문에 DC 차단기의 차단 동작시 아크가 발생한다. 이때 발생하는 아크의 크기에 따라 회로 차단기의 열화 또는 그리드에 치명적인 사고를 발생시킬 수 있다. 따라서 HVDC의 상용화에 있어서 DC차단기의 차단 성능의 안정성 확보는 대단히 중요한 부분이다. 본 연구에서는 DC 차단기의 성능과 신뢰성을 향상시키기 위해 초전도체가 적용된 LC 차단기를 제안하였다. 초전도 LC 차단기는 기존 LC 차단기의 인덕터에 초전도 코일을 적용한 구조로 되어있다. 초기 고장 전류를 제한하는 것 외에도 고장 발생시 안정적인 전류 0점을 생성한다. 이를 확인하기 위해 EMTDC / PSCAD 프로그램을 통해 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 초전도 LC 차단기는 일반 코일이 적용된 LC 차단기와의 동작 특성을 비교하였다. 그 결과 초전도 코일이있는 LC 회로 차단기는 일반 코일이있는 LC 회로 차단기에 비해 초기 고장 전류를 약 12kA 더 제한하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해서 DC 차단기의 아크 소화 시간을 약 0.16 초 단축시킬 수 있었고, 이를 통해 회로 차단기의 전기적 부담이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.1145-1156
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• 2022

대규모 해상풍력단지 개발을 위한 입지 적합성을 효과적으로 확보하기 위해서는 개발로 인한 환경영향을 최소화하고 사회적·생태적·경제적 핵심가치에 대한 편익 상충에 대한 분석이 필수적이다. 또한 해양공간계획상 타 용도구역과 충돌하지 않도록 입지 적정성에 대한 사전검토가 반드시 선행되어야 하며, 추가로 전남 해역 인근의 풍력자원을 포함한 국지적인 기상 특성 분석도 사업타당성 조사 이전에 수행되어야 할 필요가 있다. 이에 영광군 안마도 인근 왕등여에 설치된 기상탑의 관측자료를 활용하여 풍력자원분석을 수행하였고, 해상풍력 단지 입지 관련 지리적 제약조건을 배제한 후 최적 입지구역을 선정하였다. 또한, 국지적 풍력자원 특성에 적합한 풍력단지 최적배치 결과를 WindSim 기반으로 도출하여 연간발전량을 산출하였으며, 향후 해상풍력 프로젝트의 입지발굴 및 적합지 선정에 기초연구자료로 활용하고자 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권6호
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• pp.658-665
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• 2013

본 연구에서는 국제해사기구(IMO)의 뜨거운 관심분야로 부상되고 있는 선박기인 입자상물질(PM)과 오염물질 배출에 관하여 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 계측하였다. 특히, PM은 TEM 그리드를 이용해 채취하고 전자현미경으로 구조를 파악하였으며, NOx, $CO_2$, CO 등의 배기가스는 연소가스분석기(PG-250A, HORIBA)를 이용해 측정하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 선박이 항구에서 출항할 때, Bunker Change로 인한 PM 배출량은 최대 30 % 정도 차이가 있었다. 2) 정속 운항을 하면서 Bunker-A에서 L.R.F.O(3 %)로 변경할 때 측정한 PM 배출량은 $1.34mg/m^3$, L.R.F.O(3 %)로 고정해 측정한 PM 배출량은 $1.19mg/m^3$, L.R.F.O(3 %)만 사용하며 주기관 회전수를 20 % 증가시키면서 계측한 PM 배출량은 $1.40mg/m^3$ 이었다. 또한, 저질유(L.R.F.O(3 %))로 변경시 CO 농도는 약 16 % 증가하는데 비해 RPM을 20 % 상승시킨 경우에는 152 % 이상 급격한 증가를 보였다. 이러한 결과로부터 배기가스 배출의 증가는 연료유종의 영향도 있으나, RPM의 변화에 민감하다는 것을 알 수 있었다. 3) TEM 그리드로 채취한 PM은 약 $4{\sim}10{\mu}m$ 정도의 다양한 입경을 가지는 다공질 응집체 형상의 구조인 것으로 확인하였다.