PVT(Photovoltaic Thermal) 모듈은 태양광과 태양열 에너지를 동시 이용이 가능한 모듈로서 태양광전지(PV, Photovoltaic)모듈에 열교환기를 접합한 형태로 전기에너지뿐만 아니라 열에너지를 동시에 생산할 수 있는 시스템이다. 기존 PV 모듈은 일사량이 많으면 전력 생산량이 증가하는 동시에 PV모듈의 온도가 상승함에 따라 발전 효율이 감소하는 문제점이 있으며 일반적으로 $25^{\circ}C$이상 조건에서 모듈 온도가 $10^{\circ}C$ 증가할수록 발전효율의 약 4~5% 정도 감소하는 것으로 보고되고 있다. PVT 모듈은 기존 태양광모듈에 열교환기를 접합하여 냉각함으로써 PV모듈의 온도를 낮추어 발전효율을 증가시키는 동시에 부가적으로 발생하는 온수를 직접이용하거나 다양한 계통의 보조 열원으로 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 수치해석기법(CFD)을 활용하여 PV모듈 냉각 및 온수 발생을 위한 열교환기를 설계하였으며 다양한 형상의 열교환기에 대해 유동해석을 수행하여 최적의 열흡수효율을 갖는 열교환기의 형상을 설계하였다. 또한 최적 설계된 PVT 모듈을 제작하여 실제 태양과 유사한 광원을 갖는 인공태양조건에서의 실내 실험을 통해 PVT 모듈의 성능을 검증하였으며 또한 실제 노상에 설치하여 ASHRAE 93-77의 실험기준과 ECN의 PVT 집열기 성능측정 가이드라인에 따라 옥외 시험평가를 하여 PVT 모듈의 성능 검증을 하였다. 최적 설계된 PVT모듈에 대한 성능평가 결과 기존 PV 모듈보다 발전효율이 약 15%(기존 발전효율 대비) 향상된 결과를 확인하였다.
본 연구에서는 평화의댐을 화천댐과 연계운영하여 치수측면에서 뿐만 아니라 이수측면에서의 효과를 증대시키는 방안을 모색하였다. 평화의댐은 2003년 2단계 축조공사 완료후 현재 댐 마루표고가 EL.225m에서 증축될 계획이어서 담수능력이 증가될 것이다. 만일 평화의댐 저수용량이 증대되고 수문이 설치된다면 치수뿐만 아니라 이수 측면에서도 한강수계에 도움이 될 것이다. 본 연구에서는 모의운영 기법을 사용하여 평화의댐 상시만수위 변화, 화천댐 하절기 제한수위의 변화, 그리고 평화의댐으로 유입되는 유입량의 변화를 다양하게 고려한 저수지 운영을 실시하여, 신뢰도 95%시 화천댐 연평균발전량, 상시발전량, 용수공급량을 산정하였다. 그 결과 평화의댐 상시만수위와 화천댐 제한수위 증대시 발전량은 증가하나 유입량 감소시에는 발전량에 크게 변화를 미치지 않았다. 용수공급능력은 동일한 조건하에서 유입량 감소시 약 35∼40%가량 감소하므로 일정수준을 유지하려면 평화의댐을 증고하여 상시만수위를 높여야 할 것으로 판단된다.
댐 건설을 하게 되면 저수지 형성으로 인한 통수단면 증가가 발생하고 이에 따른 하천의 유속 및 난류 영향이 감소하게 된다. 이러한 영향으로 댐 상류 구간에서 발생한 유사량은 저수지에 퇴적하게 되고 유효저수량은 감소하게 된다. 저수지의 유효저수량 감소는 댐의 주요 기능인 용수공급, 수력발전 등의 기능 저하에 지대한 영향을 주게 된다. 특히 해외 수력발전 사업의 경우 하천 경사가 크고, 퇴사가 많이 발생하는 지역에 댐이 위치하고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위한 중 장기적 퇴사거동 및 예측에 대한 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 파키스탄 Gulpur 지역에 설치 예정인 수력발전용 댐에 대한 장기간 퇴사모의를 위해 1차원 유사해석 모형인 HEC-RAS sediment module을 이용하였다. 퇴사모의에 적용한 모형의 입력 자료로는 총 52개년(1960-2011년)간 유사량 관측값과 20년간 유량측정 결과를 이용하였다. 유사해석 모의 시나리오는 유사 재질 비율변화에 따른 장기간 Deposited 모의와 댐의 Gate를 통한 유사 배제를 운영하는 Flushing 모의를 수행하였다. 유사해석 모의 결과 Deposited 시나리오의 경우는 저수지에서 퇴적된 유사는 대부분 Sand가 차지하게 된다. Sand의 포착률은 저수지가 가득 차기 이전에는 거의 100 % 포착이 되며, 저수지가 가득 차는 시기인 운영 20년 후에는 Sand를 포함한 전체 유사의 59%가 포착하게 되어 저수지가 한계에 도달한 것을 확인하였다. 또한, Flushing 시나리오의 경우는 Flushing 운영 기간의 변화에 따른 퇴사 포착 영향이 큰 것으로 분석되었으며, Gulpur 댐의 경우는 운영기간을 5일로 설정하는 것이 안정한 하상상태를 유지하는 것으로 검토되었다.
본 연구는 우리나라 전력산업의 구조개편이 발전회사의 효율성 변화에 미친 영향을 측정한다. 이를 위해 1990년부터 2005년까지의 세부적인 발전회사별 불균형(unbalanced) 패널데이터를 사용하여 기업의 비용최소화 조건으로부터 도출된 요소수요함수와 연료의 효율적인 사용을 의미하는 발열량(caloric consumption)의 함수를 추정한다. 회귀분석 결과에 따르면 발전회사는 각각 2001년 자회사로 분할된 이후와 1999년 구조개편기본안이 확정되어 발표된 이후에야 비로소 비용을 절감하고 인원을 감축한 것으로 나타났다. 그러나 발열량의 변화를 추정한 회귀방정식의 결과에 따르면 다양한 구조개편의 영향하에서도 연료사용의 효율성이 증가하지 않은 것으로 나타났다. 이러한 본 연구의 분석 결과는 그 동안 경제학자들이 꾸준히 제기하여온 전력산업의 구조개편에 대한 당위성을 실증적으로 뒷받침한다.
본 논문에서는 새로운 연료전지용 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터를 제안한다. 전류형 컨버터 구조에 능동 클램프 회로를 채용하여 과도기에 발생하는 서지전압을 저감하였고 모든 스위치에서 영전압 스위칭을 하며, 그 장점으로 : 연속적인 입력전류, 전압 오버슈트 제거, 영전압 턴 온 스위칭, 고주파 변압기 1차/2차 측에 부가적인 스너버 회로의 필요성 제거, 소프트 스위칭에 의한 저속 다이오드 적용 등이 있다. 더구나 대용량 발전 시스템에 적합하도록 전류형 컨버터 구조와 3상 전력변환 회로를 결합하였다. 3상 전력변환 적용의 장점은 : 입력전류 및 출력전압 주파수의 3배 증가, 스위치에 흐르는 RMS 전류 저감, 필터소자 용량 및 부피 감소, 고주파 변압기 이용률 증가, 전력회로의 단순화에 따른 전체 사이즈 축소 및 신뢰성 향상 등이 있다. 제안하는 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터는 이러한 장점들 때문에 발전용 연료전지 시스템의 승압형 DC-DC 컨버터에 적합하며 대용량 태양전지 발전 시스템 및 배터리 충전기 등에도 적용할 수 있다. 새로운 3상 DC-DC 컨버터와 함께 3상 PWM 알고리즘을 제안하며, 시뮬레이션과 프로토타입 제작, 실험을 통하여 그 성능을 평가, 확인한다.
간과 콩팥의 보강 기능, 어지럼증과 귀가 우는 것 예방, 야뇨증과 요실금, 체내활성 산소를 제거하여 노화예방 효능이 있는 것으로 알려진 산수유분말을 밀가루에 대하여 $0{\sim}3%$ 첨가하여 제조한 식빵에 반죽의 물리적 특성을 조사하였다. 반죽의 특성조사 결과 색도 L값 b값은 산수유 분말 첨가량이 증가할수록 감소하였고 a값은 증가하였다. 반죽의 호화도 측정 결과 호화 온도, RVA는 대조구가 가장 높게 나타났고 산수유분말 첨가량이 증가할수록 낮아졌다. 반죽의 farinograph 측정 결과 반죽의 consistency, 반죽의 발전 시간, 반죽 안정도 모두는 대조구가 가장 높게 나타났고, 산수유 분말 첨가량이 증가함에 따라 감소하였다. 반죽의 alveograph 측정 결과 최대압력 P값은 대조구가 가장 낮았고, 산수유 분말 첨가량이 증가함에 따라 증가하였다. 또한 반죽 신장도 G값은 대조구가 가장 낮았고, 산수유 분말 1% 첨가구가 가장 높게 나타났다. 반죽의 발효 팽창력 측정 결과는 대조구가 가장 낮게 나타났고 산수유 분말 첨가량이 첨가할수록 높게 나타났다. 식빵의 외관 측정결과 대조구의 기공이 가장 안정되었고 산수유 분말 첨가량이 증가할수록 불안정한 상태를 나타냈다.
Post 2012 기후변화협약 체제의 토래 및 강화되는 기후변화협약으로 인해 우리나라의 온실가스 의무감축이 확실하게 예견되고 있는 현 시점에서 우리나라의 온실가스 감축이행을 위한 대응책의 필요성이 증가하고 있다. 특히 발전부문은 우리나라의 온실가스 배출의 약 30%를 차지하고 있으며, 경제성장에 따라 온실가스 배출량이 빠른 속도로 증가하고 있으므로 Post 2012 기후변화협약 체제의 대응책이 보다 필요하다. 본 연구에서는 향후 발전부문에 온실가스 감축의무가 부담될 것을 고려하여 온실가스 배출량 제약 및 배출권거래제를 고려한 설비계획을 도출하고자 한다. 현재 우리나라의 전원 개발계획에서 사용되고 있는 전산모형(WASP, POWERSYM 등)은 온실가스 배출량 제약 및 배출권거래제를 고려하지 못하므로 MEFISET 모형을 이용하여 이를 고려하고자 한다. 그러나 MEFISET 모형은 설비예비력 제약조건을 통해 공급신뢰도를 만족하고 있다. 이러한 설비계획 결과는 공급신뢰도 기준 을 만족시키기 위해 과도한 설비계획 결과를 도출한다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하기 위해 Visual C를 통해 구현한 LOLP 프로그램을 통해 공급신뢰도 기준을 만족시키기 위한 적정 설비예비력을 추정하고자 한다.
라오스 정부는 증가할 것으로 예상되는 전기 수요량을 충족하기 위해, 남능강 유역 내에 기존 8개소의 발전소 외에도 발전소 댐을 지속적으로 개발하고 있거나 기존 발전소의 발전 설비용량을 증설하고 있다. 이에 따라 라오스 정부는 발전소를 효율적으로 운영하기 위해 기존 저수지 운영규정 곡선(reservoir operation rule curve)을 갱신할 필요성을 제기하였다. 본 연구는 이를 위해 범용적인 동적 계획법(Dynamic Programming:DP) 프로그램인 CSUDP를 활용하여 발전소에서 생산되는 연간 발전량을 극대화하기 위해 현재의 단독 운영체계 외에 연계 운영체계도 검토하였다. 이의 결과로부터 적절한 운영규정 곡선 형태(URC/LRC, MRC)를 추출하였고, 이를 HEC-ResSim 프로그램의 저수지 운영 세트의 운영기초 자료로 입력하여 연간 발전량을 모의하였다. 모의된 연간 발전량과 기존의 운영규정 곡선, 운영실적, 그리고 현장 운영자의 의견 등을 종합하여, 대상 발전소의 연간 발전량을 최대화하는 최적의 저수지 운영규정 곡선(reservoir operation rule curve)을 개발하였다. 이 경우, 저수지를 연계하여 운영하는 체계가 저수지 단독의 운영체계보다 연계에 따른 시너지 효과로 약 2.5 %의 발전량을 더 생산하는 것으로 모의 되었다.
대용량 실험데이터를 생성하는 가속기, 전자현미경, 전파망원경 등과 같은 첨단 실험장비들의 기술적 발전으로, 생성되는 실험데이터의 규모가 폭발적으로 증가하고 있다. 이에 따라, 데이터 분석연구에 대용량 데이터의 저장이 가능하고, 데이터 분석에 필요한 고성능 계산 서버를 갖춘 전문 데이터센터의 활용이 증가하고 있다. 본 논문에서는 이러한 전문 데이터센터를 연계한 데이터 분석 연구환경구축에서 가장 기본이 되는 데이터수집을 위한 고성능 데이터 전송 시스템을 구현하고, 이를 적용한 사례를 통해 제안하는 시스템의 효율성을 검증한다.
이 논문은 우리나라의 재생에너지 발전이 전력계통한계가격(System Marginal Price: SMP)에 미치는 영향을 실증적으로 분석한다. 2016~2020년 시간별 데이터를 사용하여 일일 평균, 피크 시간대, 피크 외 시간대의 SMP에 대해 ARX-GARCHX 모형으로 추정한 결과 총부하, 가스도입가격과 태양광 및 풍력 발전이 중요 결정요인으로 작용하고 있고, 특히 태양광 및 풍력 발전이 증가함에 따라 SMP는 하락하는 급전순위효과(merit order effect)가 존재하는 것을 확인하였다. 특히, 태양광 발전량의 1% 증가는 SMP 수준을 0.005%가량 하락시킬 뿐만 아니라 변동성을 증가시키는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 재생에너지 발전이 증가함에 따라 SMP가 하락하여 기존 발전소의 수익성 감소와 재생에너지 투자 감소로 이어질 수 있음을 시사하고, 신재생에너지 보조금이 소매 부분 전기요금에 부담을 가중하더라도 계통한계가격이 낮아져서 이를 상쇄할 수 있음을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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