• 한국수자원학회논문집
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• 제54권12호
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• pp.1255-1263
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• 2021

안개는 대체수자원이 될 수 있으나 교통사고 위험을 높이고 공항 운영에 제약을 가하는 사회적 영향이 큰 기상현상이다. 본 연구에서는 1 km 미만 가시거리(시정)로 정의되는 안개 발생을 기상자료로 예측하는 지역 기계학습모형을 개발하고 그 예측력을 평가하였다. 전라북도 지역의 10개 기상청 지상관측소의 2017-2019년 시정 및 기상관측자료로 앙상블 분류기법인 Extreme Gradient Boosting (XGB), Light Gradient Boosting(LGB), Random Forests (RF)를 학습시켜 지역 안개 모형을 개발하였고 독립적인 2020년 자료로 모형의 사용성을 평가하였다. 그 결과, 학습·검증기간(2017-2019)에는 True Skill Score를 기준으로 가장 높은 예측력을 보인 방법은 LGB 기법이었지만 다른 두 모형에 비해 False Alarm Ratio가 컸다. RF 모형과 XGB 방법 역시 기존 연구에 상응하는 예측성능을 보이는 것으로 확인되었다. 2020년 자료를 입력해 안개 발생을 모의했을 때 세 모형의 예측성능은 2017-2019년 기간보다 떨어졌지만 모두 관측 안개일수의 공간분포와 일관되는 안개 위험을 예측했다. 세 기계학습모형은 안개위험이 상대적으로 높은 지역을 추출하는 기법으로 사용이 가능할 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.443-450
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• 2019

본 연구에서는 유중건조 공정으로 커피찌꺼기 고형연료를 제조하기 위한 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 유중건조 장비를 실험실 규모에서 파일럿 규모로 확장하여 효율을 비교 분석하였으며, 최적 조건을 선정하기 위하여 커피찌꺼기와 기름의 비율 선정, 세팅 온도, 비율별 시간에 따른 온도변화 및 함수율을 측정하였다. 또한 연구결과물(커피찌꺼기 유중건조물)의 특성분석을 위하여 칼로리미터와 TGA, 연소 장비, 연소 가스 측정기를 이용하여 생산한 고형연료의 특성분석을 하였다. 그 결과 기름과 커피찌꺼기의 비율은 4:1이었고 세팅 온도 $300^{\circ}C$로 설정 시 20분 이내에 함수율 10wt.% 이하에 도달하였다. 또한 6,273kcal/kg의 높은 발열량을 보였으나 커피찌꺼기의 경우 목재와 비슷한 성분을 지니고 있어 높은 휘도를 보이며 연소 가스에서 많은 CO를 생성하였다. 이로 인하여 화력발전소, 캠핑용 연료로는 부적합하다고 판단되나 초기 착화속도가 빠르며 발열량이 높아 현재 사용 중인 불쏘시개용 연료를 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.642-648
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• 2019

본 논문은 스낵식품 가공 공정라인에서 사용하는 설비 중 하나로 이송물의 관성을 이용한 제조공정용 Fast Back 이송장치이다. 기존의 이송 장치는 벨트 컨베이어와 기계식 크랭크를 적용한 구동 장치로써 소음과 진동이 크고 환경 공해 발생하며 주기적인 유지보수가 필요하다. 이로 인해 본 논문에서는 제안하는 Fast Back 이송 장치는 크랭크식 구동장치 부분을 리니어 서보모터로 대체하고 가속에 따른 힘의 평형을 맞추기 위한 평형추 장치를 적용하여 안정된 동작을 확보하였다. 평형추 장치는 주기적으로 발생하는 충격형태의 가진력을 상쇄 시키는 것으로 진동해석을 통해 진동의 주요 원인을 파악하고 저감대책을 수립하였다. 시제품 제작을 통한 진동시험에서 약 10배 정도의 진동 저감에 대한 유효성을 검증하였다. 또한, PLC제어를 통한 전진과 후진에서의 속도, 가속도 조정을 가능하게 설계함으로써 직선형 구동력을 직접 발생시켜 별도의 기계적 변환장치가 필요하지 않아 에너지 손실이나 소음 및 진동을 발생시키지 않고 운전 속도에도 제한을 받지 않음을 증명하였다.

• 한국기후변화학회지
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• 제4권2호
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• pp.159-175
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• 2013

기후변화에 대응하기 위하여 지역, 국가, 세계 차원에서 온실가스 배출량 감축 목표가 논의되고 있다. 정부가 2009년에 국가 중기 온실가스 감축목표를 발표한 이후, 16개 광역시 도 또한 자체적으로 2020년 온실가스 감축목표를 수립하였다. 본 연구는 16개 광역시 도의 온실가스 배출 특성과 2020년 온실가스 감축 목표 및 이행 전략을 검토 및 비교하였다. 대부분의 광역시 도는 소비에 기반한 배출량 산정 방식을 택하고 있었다. 감축목표는 대체로 2020년까지 온실가스 총배출량을 배출량 전망치 대비 30% 감축하는 목표를 수립하고 있었지만, 일부 광역시 도에서는 온실가스 순배출량을 과거의 특정년도 대비 감축하는 목표를 채택하고 있었다. 2020년 배출량 전망이나 과거 특정년도의 배출량, 그리고 1인당 배출량 등 채택하는 지표에 따라서 광역시 도별 감축목표의 강도는 다르게 평가되었다. 광역시 도별 배출량 특성에 따라서 핵심적인 감축 이행 부문 또한 차이를 보였다. 광역시도의 배출량 산정과 감축목표 수립의 개선 방안으로, 광역시 도 온실가스 인벤토리 개발을 위한 세부 자료에 대한 정부와 광역시도간 공유, 상향식 및 하향식 분석 모형 활용, 전망치 및 기준년도 대비 감축목표 제시, 기후변화대응계획과 에너지계획의 통합 또는 연계 수립 등이 요구된다.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.401-408
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• 2018

하수처리 공정모델링 소프트웨어인 EQPS(Effluent Quality Prediction System, Dynamita, France)를 적용하여 A하수처리시설 생물반응조 설계의 적합성을 분석하였다. A하수처리장은 친수용수 수준의 목표수질을 준수하기 위하여 이차침전지 유출수 설계농도를 총질소와 총인, 각 10 mg/L, 1.8 mg/L로 설정하여 설계하였다. 4-Stage BNR 공정인 반응조의 체류시간은 총 9.6시간으로 전무산소조 0.5, 혐기조 1.0, 무산소조 2.9, 호기조 5.2시간이었다. 동절기 공정모델링 결과 친수용수 수준의 목표수질을 만족하기 위하여 혐기조의 체류시간을 0.2시간 늘렸고 당초 설계조건이던 외부탄소원 비상시 주입을 상시적으로 주입해야 하는 것으로 조사되었다. 모델링 결과의 왜곡을 배제하기 위하여 소프트웨어 제조사가 제시한 one step nitrification denitrification 모델의 Default 계수를 사용하였다. 공정모델링은 대체적으로 최적의 상태를 제시하기 때문에 생물반응조 여유율을 고려하면 4-Stage BNR의 체류시간은 9.8시간보다 증가시켜야 한다. 하수처리장 설계단계에서 공정 모델링의 정확한 사용은 하수처리장 건설 후 처리성능과 효율의 안정성을 담보할 수 있는 방법이므로 설계단계에서 철저한 평가가 필요하다.

• 전기화학회지
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• 제21권4호
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• pp.80-87
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• 2018

웨어러블 디바이스, 전기자동차와 에너지저장시스템에 대한 전력 수요가 증가함에 따라 리튬이온 전지에 있어서 안전성은 가장 중요한 요소가 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 가연성의 유기 액체전해질이 불연성의 고체전해질로 대체된 전고체 전지를 제조하려는 연구들이 진행되고 있다. 그러나 고체전해질은 자체 이온전도도가 상대적으로 낮고 전극/전해질 계면에서 높은 저항이 발생하므로 실질적인 활용에 제약이 있었다. 이에 유무기 소재로 구성된 복합전해질은 고체전해질의 단점을 극복할 수 있는 대안으로 떠오르고 있다. 본 연구에서는 PEO 전해질과 LLZO 고체전해질을 복합화하여 전해질을 제조하였고, LLZO 고체전해질 함량에 따라 결정성, 형상 및 전기화학 성능 분석을 진행하였다. 결과로부터 PEO 전해질 내에 LLZO 고체전해질의 최적 함량 및 균일한 분포가 전체 복합전해질의 이온전도도 향상에 중요한 요소임을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제28권12호
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• pp.1501-1506
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• 2018

장수풍뎅이 유충은 쌍별귀뚜라미와 갈색거저리 및 흰점박이꽃무지 유충과 함께 국내 식품의약품안전처의 식품공전에 일반식품원료로 등록되었다. 이에 곤충에 대한 종합적인 관리 시스템 개발이 요구되고, 이와 함께 양질의 곤충을 대량생산하기 위한 위생적이고 안전한 식용곤충 전용 먹이원 개발 등과 관련된 연구를 지속적으로 수행할 필요가 있다. 식품가공 부산물은 단백질, 지질, 무기질 및 기타 여러 가지 생리활성 물질을 함유하고 있어 가축 등 동물 사료의 대체 에너지원으로 활용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 감귤박, 비지박, 대두박, 맥주박 등 4종의 식품가공 부산물을 첨가한 먹이원 급여에 따른 장수풍뎅이 유충에 미치는 효과를 비교하였다. 장수풍뎅이 3령 유충에 10% 맥주박을 첨가한 먹이원을 급여했을 때 가장 높은 생존율을 보였고, 유충의 무게 또한 대조구 대비 약 26% 증가된 것으로 나타났다. 유충기간에 있어서도 10% 맥주박을 첨가했을 때 약 120일로 대조구보다 28일 이상 단축되는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라 10% 맥주박 첨가 실험구의 용무게와 용화율이 가장 높게 나타나는 것으로 보아 맥주박이 장수풍뎅이 사육용 사료 소재로서 충분히 활용될 가치가 있을 것으로 생각된다. 더불어 맥주박은 시중에서 쉽고 저렴하게 구매할 수 있어 곤충사육 농가에서 손쉽게 활용할 수 있으며, 식품가공 부산물을 친환경적으로 처리하고 식용곤충을 안전하고 경제적으로 사육하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.333-338
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• 2019

방사선치료 분야에서는 치료의 안전성을 검증하기 위한 Quality Assurance(QA) 절차가 매우 중요하게 여겨진다. 그러나 일반적으로 이에 사용되는 선량계들의 다양한 문제점 때문에, 이를 대체하기 위한 선량계 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 형광체로부터 방출된 visible light(VL)에 의한 Sensitivity 극대화를 위해, 뛰어난 형광 효율을 가지는 형광체인 $Gd_2O_2S:Tb$를 요오드화납(Lead(II) Iodide; $PbI_2$)에 다양한 weight percent(wt%)로 혼합한 Blended hybrid sensor를 제작하였다. 이후 Blended sensor 및 Pure $PbI_2$ sensor의 고에너지 방사선에 대한 반응특성을 비교 및 평가하였다. 민감도 평가결과, 3wt%는 sensor에서 타 sensor들과 40% 이상 차이나는 최댓값이 나타났으며, 이를 제외한 센서에서 wt%의 증가에 따른 점차적 민감도 감소추세를 확인하였다. 또한, 재현성 평가에서는 Pure $PbI_2$ sensor가 coefficient of variation(CV)>0.015의 큰 편차를 보인 반면, blended sensor는 모두 CV<0.015 이하의 결과를 보였다.

• 전기화학회지
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• 제22권3호
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• pp.87-103
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• 2019

현재 상용화되어 있는 리튬이온전지에 사용하고 있는 비수계 유기 전해액은 가연성, 부식성, 고휘발성, 열적 불안정성 등의 단점 때문에 더욱 안전하고 장수명을 보이는 고체 전해질로 대체하는 연구가 진행되고 있으며, 이것은 전기자동차 및 에너지저장 시스템과 같은 중대형 이차전지에도 효율적으로 활용될 수 있다. 다양한 형태의 고체 전해질 중에서 현재 고분자 매트릭스에 활성 무기 충진재가 포함되어 있는 복합 고체 전해질이 고이온전도도와 전극과의 탁월한 계면접촉을 이루는데 가장 유리한 것으로 알려졌다. 본 총설에서는 우선 고체 전해질의 종류와 연혁에 관해 간단히 소개하고, 고분자 및 무기 충진재 (불활성 및 활성)로 구성되는 고체 고분자 전해질 및 무기 고체 전해질의 기본적 물성 및 전기화학적 특성을 개괄한다. 또한 이 소재들의 형상을 기준으로 입자형 (0D), 섬유형 (1D), 평판형 (2D), 입체형 (3D)의 형식으로 구성된 복합고체 전해질과 이에 따른 전고체 전지의 전기화학적 특성을 논의한다. 특히 리튬금속 음전극을 사용하는 전고체 전지에 있어서 양전극-전해질 계면, 음전극-전해질 계면, 입자간 계면의 특성에 관해 소개하고, 마지막으로 현재까지 보고된 관련 총설들을 참조하여 복합 고체 전해질 기술의 현재 요구조건 및 미래 전망을 알아본다.

• 멤브레인
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• 제30권6호
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• pp.395-408
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• 2020

고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 환경오염물질 배출이 없는 친환경 에너지 변환 장치로 주목을 받고 있다. PEMFC의 구성요소 중 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 음극에서 발생되는 수소이온을 양극으로 전달하는 역할과 동시에 분리막으로써 연료의 투과를 차단하는 역할을 수행하는 핵심 소재이다. 대표적으로 Nafion®과 같은 과불소화계 고분자 전해질 막이 상용화 되어있지만 높은 단가 및 분해 시 환경오염물질이 배출되는 단점이 존재하여, 이를 대체할 탄화수소계 고분자를 활용한 전해질 막 개발에 관한 연구들이 수행되고 있다. 높은 수소이온 전도도를 가지며 동시에 우수한 물리·화학적 안정성을 갖는 탄화수소계 고분자 기반 전해질 막을 개발하기 위해 가교 구조가 도입된 전해질 막을 개발하는 연구들이 보고되고 있다. 본 총설은 가교 전해질 막을 제조하기 위해 이온교환 작용기가 도입된 탄화수소계 고분자를 활용하여 다양한 종류의 가교 전해질 막을 제조하는 방법에 대해 논하였다.