• 터널과지하공간
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• 제17권1호
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• pp.56-65
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• 2007

기존의 단열 시스템, 지하동굴 건설기술과 새로운 동결링 방벽기술을 결합하여 암반동굴식 지하 LNG 저장시스템이 개발되었다. 이 저장시스템의 기술적 적합성은 파일럿 동굴 실증시설의 건설과 운영을 통해 검증된 바 있으며, 조만간 실규모 프로젝트가 시작될 예정이다. LNG 저장시스템에서 중요한 사항 중의 하나는 극저온 열전달을 통해 장기간의 운영 기간동안 열손실을 최소화하는 것이다. 이 논문은 지하 LNG 저장 시스템의 설계를 위한 몇 가지 중요한 열전달 해석 결과를 제시하며, 기화율, 단열재 두께와 같은 설계 변수를 결정하기 위해 일련의 실규모 동굴에 대한 열전달 및 열-수리 해석을 실시하였다. 열-수리 연계해석결과 LNG 저장시설의 기화율은 초기 단계에서 0.04 %/day로 떨어져 유지되는 것으로 나타났다. 이 값은 암반내 존재하는 불연속면을 고려할 때 더욱 낮아질 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권4호
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• pp.48-54
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• 2000

자성재료에 자기장을 걸어주변 가열되고 자기장을 제거하면 냉각되는 성질이 있는데, 이를 자기열량효과(magnetocaloric effect)라고 하며, 이것을 이용해서 저온을 생성시키는 방법을 자기냉동(magnetic refrigeration)이라고 한다. 큐리 온도(Curie temperature) 부근의 강자성체에 자 기장이 가해지면 전자례도내에서 쌍을 이루지 않은 전자들의 자기모벤트들이 자기장에 평행 하게 배열되는데, 이로 인해 열역학적 무질서의 척도인 엔트로피는 낮아지고 이러한 손실을 보상하기 위해 재료의 온도가 올라가게 된다.반대로 자기장이 제거되면 자기모벤트가 본래의 무질서한 상태로 돌아오며, 엔트로피가 증가하 고 재료의 온도는 떨어지게 되는 것이다. 역사적으로 보면 1881년에 Warburg가 큐리온도 부근의 철에서 자기열량효과를 처음 발견하였으며. 1926년과 1927년에 Debye와 Giauque가 각각 단열소자볍 (adiabatic demagnetization)을 제안함으로써 실용화되기 시작하여 주로 극저온을 얻는 방법으로 이용되어 왔다. 1950년도 이전의 연구는 절대온도 영도(OK)에 도달하고 자 하는 순수과학적인 노력으로서 개방사이클(open cycle)을 이용한 단열냉각 방식을 추구하 였으나, 1950년 이후부터는 공학적인 응용을 목적으로 밀폐사이클(closed cycle)을 형성하는 자기냉동기에 관한 연구가 진행되었다. 1976년에 Brown은 희토류(rare earth) 금속인 가돌리늄(Gd)을 사용하여 유체(물 80%와 에틸 알코올 20%)를 재생시킴으로써 상온에서 작동 하는 자기냉동기를 보고한 바 있다. 그는 7 T의 큰 자장을 이용하였으며, 고온부와 저온부의 온도는 각각 $46^{\circ}C와\;-1^{\circ}C로서\;47^{\circ}C$의 온도간격을 얻었다. 자기냉동에 있어서의 또 하나의 중요한 진전은 1978년과 1982년에 Steyert와 Barclay에 의해서 능동자기재생기(active magnetic r regenerator)의 개념이 소개되고 개발된 것으로, 이는 자성재료가 냉매로서 뿐만 아니라 열전달 유체의 재생기로도 사용되는 방식이다. 이상과 같은 자기냉동기술의 발달에 이어서 1997년에 미국의 Astronautics사(Wisconsin주 Madison시 소재)와 Ames 연구소(Iowa주 Ames 시 소재)의 공동연구팀이 발표한 두 가지의 새로운 진전으로 인해 공기조화 및 냉동분야에 적용할 수 있는 자기냉동기의 실용화 가능성이 한층 높아졌다. 이들의 연구결과는 (1) 자기냉동이 실온에서도 실현 가능한 기술이며 증기압 축식 냉동에 필적할 만하다는 것을 보인 것과 (2) 이미 알려져 있던 자기냉동재료보다 자기 열량효과가 훨씬 큰 새로운 재료를 발견한 것이다. 이로써 자기냉동에 대한 관심과 기대가 한결 커지고 있다. 본 원고에서는 자기냉동의 원리가 되는 자기열량효과와 이를 이용한 자기냉동의 방법 그리고 최근에 이루어진 새로운 진전에 대해 소개하고 공기조화 및 냉동분야에의 적용 가능성을 전망해 보고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.351-351
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• 2013

한국 전체 에너지 사용량 중약 24%의 에너지가 건축물 부분에 소비되고 있다. 건축물의 벽체나 유리창 등을 통해서 에너지 손실이 이루어지는데 유리창은 벽체에 비해 약 10배 이상 낮은 단열 특성을 가지고 있기 때문에 유리창을 통한 열손실량은 더 크다. 이러한 유리창 부분의 열손실 문제를 해결할 수 있는 방안으로 좋은 단열 특성 및 낮은 방사율을 가지고 있는 Low-e coating 방법을 사용하였다. 본 실험에서는 XG glass 기판 위에 IGZO/Ag/IGZO OMO 구조의 다층 박막을 증착하였다. RF magnetron sputtering방법을 이용하여 OMO 구조의 상부와 하부의 Oxide layer로 IGZO 박막을 증착하였다. 사용된 IGZO 타겟은 $In_2O_3$ (99.99%), $Ga_2O_3$ (99.99%), ZnO (99.99%)의 분말을 각각 1:1:1 mol% 조성비로 혼합하여 소결하여 제작하였다. Thermal Evaporator 장비를 이용하여 OMO 구조의 Metal layer로 Ag (99.999%)를 증착하였다. 실험 기판은 크기 $30{\times}30mm$의 0.7T XG glass를 사용하였다. OMO 구조의 산화층 IGZO 박막은 상/하층 동일 조건으로 기판 온도는 실온으로 고정하였으며, 초기 압력 $3.0{\times}10^{-6}$ Torr, 증착 압력 $3.0{\times}10^{-2}$ Torr, RF 파워 50W, Ar 유량 50 sccm로 고정시키고 증착 시간이 변화하면서 박막을 증착하였다. OMO 구조의 Metal layer로 Ag 증착 조건은 초기 진공도가 약 $6.0{\times}10^{-6}$ Torr 이하로 유지하고 기판을 2 Rpm의 속도로 회전시켰다. 이후 0.3 V로 Ag를 10분간 가열하여 충분히 녹인 후 Film Thickness Monitor로 두께를 확인하였다. OMO 다층 박막의 산화물층 변화에 따라 로이다층 박막의 구조적, 광학적 및 전기적 특성을 분석하였다. XRD 분석결과에 의하여 Bragg's 법칙을 만족하는 피크가 나타나지 않는 비정질 구조임을 확인할 수 있으며, AFM 분석결과에 통해서 최소 1.3 nm의 Roughness를 나타내었다. UV-Visible-NIR 분광광도계를 이용하여 다층 박막은 가시광선 영역에서 평균 80%의 광 투과성을 보여 IR 영역에서 평균 30% 투과하고 좋은 차단 특성을 나왔다. Low-e 특성을 갖는 유리창을 통해서 에너지 절약을 이룰 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제21권3호
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• pp.219-228
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• 2006

폴리우레탄, 폴리에스테르, 바이페놀, PVC 외 각종 농약 등을 생산하는 울산의 모 화학공장에서, 다양한 종류의 휘발성유기화합물질들(VOCs)이 배출되고 있다. 평균적인 휘발성유기화합물질의 배출 농도는 7283 ppm으로, 톨루엔, 페놀을 포함하여 Trimethyl-pentene, trimethyl-hexene, dimethyl-cyclohexane 등이 검출되었다. Trimethyl-pentene, trimethyl-hexene, dimethyl-cyclohexane등은 인화성이 강하며 화재를 일으킬 위험성이 매우 큰 것으로 알려져 있고, 특히 톨루엔과 페놀의 경우는 호흡이나 피부접촉 등을 통한 인체로의 유입이 있을 경우 유독성을 나타내게 된다. 이러한 VOCs제거를 위하여 겨울철 기간에 파이로트-규모의 바이오필터 적용 실험이 진행되어 졌다. 본 연구의 목적은 바이오필터 운영이 진행되는 가운데 온도, 함수비, 하중, 압력손실 등의 제한요소들이 미디어 내부에서 변화하는 상황에 대한 관찰 및 평가에 있다. 이러한 제한요소들은 바이오필터의 디자인과 오염물질 제거에 심대한 영향을 미치게 된다. 바이오필터는 옥외에 설치되어 총 44일간 운영되어 졌는데, 외부 영하온도의 영향을 최소화하기 위하여, 7cm두께의 파이버-글래스 소재 단열설비가 반응기 외부에 설치되었고 또한 $150^{\circ}C$의 스팀이 바이오필터 반응기와 단열설비 사이에 제공되어 졌다. 바이오필터 반응기 내부에는 23개의 온도 측정 센서와 함수비 센서, 공기샘플포트, 습도계 등이 각기 다른 장소에 설치되어 온도, 함수비 등의 제한요소 영향연구가 진행되었다. 미디어 내부 같은 높이의 서로 반대되는 위치에서 온도차가 13.7도에서 -8.3도까지 차이가 나는 것으로 관찰되었으며, 미디어 높이 위치의 변화에 따라서도 21도에서 2도가지 차이를 나타냈다. 바이오필터 함수비는 실험기간 동안 지속적으로 변화가 발생하였는데, 스팀이 제공되는 동안에는 미디어 함수비가 훨씬 빠른 속도로 증가됨이 관찰되어 졌다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.356-362
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• 2016

경량 콘크리트는 기포제를 사용하여 건축자재의 경량화와 단열성을 추구하고 있다. 그러나 기포제의 사용은 콘크리트의 체적이 감소되고, 압축강도가 낮아지는 문제점이 있다. 본 연구에서는 별도의 기포제를 사용하지 않고 산업 부산물인 폐발포 폴리우레탄을 재활용하여 콘크리트의 경량화와 단열성을 확보하고자 한다. 그리고 콘크리트의 시공성과 재료분리를 방지하기 위해 소량의 혼화재를 사용한다. 이러한 혼화재의 혼입률이 폐발포 폴리우레탄이 혼입된 경량 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 확인하고자 한다. 실험 결과, 두 개 회사의 혼화재 중에서 폐발포 폴리우레탄이 고르게 분산되는 것을 사용하였다. 혼화재의 혼입률을 다르게하여 배합한 결과는 혼화재의 혼입이 많을수록 콘크리트의 유동성이 감소된 반면, 콘크리트의 함수율과 압축강도는 소폭 증가하였다. 또한, 난연성능과 차음성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.286-291
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• 2016

본 연구에서는 불연성 무기단열재를 제조하기 위해 바인더 종류를 대체하여 열전도율을 충족시키고 경량 무기단열재 개발을 위해 연구하였다. 열전도율 측정은 열전도 측정기인 HFM-436을 이용하여 열전도율을 측정하였다. 무기단열재를 바인더 SH-1(액체), SH-2(고체)와 펄라이트를 배합하여 단열재 샘플1을 만들었고, SH-3(액체)와 펄라이트를 배합하여 단열재 샘플 2를 제조했다. 총 4개의 샘플을 제조했다. 각각 바인더와 펄라이트를 틀에 넣어 성형하였으며 완전건조 후 HFM-435을 이용하여 열전도율을 측정하였다. 두 가지 다른 바인더를 사용하여 열전도율을 측정하였고 바인더에 따른 열전도율의 영향을 분석하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.26-32
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• 2006

국내에서는 현재 샌드위치패널의 화재성능 평가를 위하여 KS F 2271(건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법)을 사용하고 있다. 그 중 연기 및 연소독성가스에 대한 시험인 가스유해성 시험은, 건축 재료 및 내장재의 연소시 발생하는 가스의 유해성을 마우스의 평균 행동정지시간으로 측정하는 방법으로, 정량적인 방법이 아니므로 마우스의 상태나 시험조건에 따라 시험결과가 달라질 수 있다. ISO 5659-2 연소챔버 시험방법은 광학밀도를 정량적으로 측정할 수 있으며, FTIR을 이용한 유독가스 분석이 가능하다. 본 연구에서는 ISO 5659-2 연소챔버 시험방법을 사용하여, 국내에서 일반적으로 사용되는 4종의 샌드위치패널 단열재의 광학밀도를 측정하여 각 시험체와 비교하였다. 또한, 시험체마다 3번의 시험 중 두 번째 시험시 FTIR 분석을 수행하여 HCl, $NO_2$ 등의 정량적 결과를 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권8호
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• pp.3307-3314
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• 2012

농어촌 주택 표준모델에 대한 연간 건물에너지요구량을 DesignBuilder를 사용하여 계산하였다. 실내설정온도, 외벽의 열관류율, 창호타입, 환기량을 변화시키며 건물의 설계/운영 변수들이 에너지요구량에 미치는 영향을 분석하였다. 건물의 크기와 상관없이 난방에너지요구량이 냉방에너지요구량보다 더 큰 것으로 나타났다. 단열재 두께를 증가시켜 외벽의 열관류율을 감소시키면 단열효과의 증가로 난방에너지요구량은 감소하지만 냉방에너지요구량이 증가한다. 하지만 외벽의 열관류율 조절을 통한 난방에너지요구량의 절감에는 한계가 있으므로 외부에 직접 노출된 외벽의 면적을 최소화하는 것이 더 효과적인 것으로 판단된다. 계산에 사용된 4가지 창호 중 일반 이중창호가 난방에너지요구량 측면에서 가장 유리한 것으로 나타났다. 침기량은 일정하게 유지하고 단위시간당 환기량을 증가시킨 경우 냉방에너지요구량은 큰 변화가 없었으나 난방에너지요구량이 증가하였다. 실내의 공기질이 만족되는 범위 내에서 환기량을 최소화하는 것이 연간 건물에너지요구량을 줄이는데 유리한 것으로 판단된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.232-237
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• 2011

최근 초저온 밸브 관련 산업의 급속한 발전과 함께 초저온 밸브에 대한 지속적인 연구가 이루어지고 있고 특히, 기계, 조선, 반도체 및 디스플레이 산업, 항공 우주산업분야의 비약적인 발전과 사용자의 요구 등으로 인하여 초저온용 밸브의 고성능화가 되고 있는 추세이나, 진공 단열에 관한 초저온 응용 장비들에 대한 기술개발 및 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 초저온용 진공자켓밸브의 스템 외부에 자켓 배관을 설치 한 후 낮은 압력을 유지함으로써 외부로부터 자켓 내부로의 유입 열전달량을 감소시키는 것에 주안점을 두었고, 효과적인 전열 제어를 위하여 외부로부터 자켓 내부로의 유입 열전달량을 감소시킬수 있는 자켓 내부의 압력과 자켓부의 두께 변화에 관한 열전달 특성을 3차원 수치해석적인 방법으로 연구하여 고찰하였다.

• 암석학회지
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• 제21권2호
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• pp.263-275
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• 2012

경기육괴 중부인 포천지역과 양주지역에는 국내 주요 암석자원의 하나인 대보 흑운모화강암이 각각 분포한다. 이 연구의 주 목적은 상기한 두 지역의 흑운모화강암류의 입도, 암색, 광물조성, 물성 및 열극체계 등의 고유한 특성을 밝히는 데 있다. 포천지역의 흑운모화강암(PG)는 조립질과 담회색, 양주지역의 흑운모화강암(YG)은 중립질-조립질과 회색-담회색으로 대표된다. 구성광물의 모우드에서 주성분인 석영+알칼리장석+사장석은 PG에서, 부성분인 흑운모는 YG에서 증가하며, 이러한 광물함유량 차이로 인하여 PG가 YG보다 밝은 회백색을 띠게 된다. 물성 변화 및 특성에서, 비중은 PG보다 YG에서 약간 증가하며 이러한 차이는 전자보다 후자에서 주성분 광물에 비해 높은 비중을 갖는 흑운모의 함량 증가로 볼 수 있다. PG와 YG의 흡수율과 공극률은 0.33%와 0.86%를 가져 동일한 값을 각각 보여준다. 물성간의 상관도에서, 공극률 대 비중은 완만한 부의 경향, 공극률 대 흡수율은 뚜렷한 정의 경향을 보여준다. 압축 및 인장강도는 PG가 1,775 $kg/cm^2$ 와 87 $kg/cm^2$ 그리고 YG가 1,647 $kg/cm^2$와 79 $kg/cm^2$를 각각 가져 모두 PG에서 증가한다. 이러한 강도특성은 내재하는 암석조직에 기인될 수 있다. 마모경도는 PG에서 약간 증가하며, 이러한 마모특성은 다른 주성분 광물에 비하여 보다 높은 경도를 갖는 석영의 함량증가에 기인될 수 있다. 한편 포천 및 양주지역에서 발달하는 단열 조의 방향성에 대하여 국내 중생대 화강암류에서 발달하는 수직 결의 방향성과 비교하였다. 중첩도를 통하여, 단열 조와 상기한 수직 결 사이의 분포형태가 부합된다는 사실은 국내의 중생대 화강암류에 내재하는 미세균열 계는 경기육괴 중부의 대보 흑운모화강암류에서도 발달함을 시사한다. 상기한 두 지역간의 단열형태 특성을 보여주는 도면에서, PG에서는 규격석 그리고 YG에서는 비규격석이 보다 많이 산출될 잠재성이 있다.