• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.78-78
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• 2023

기후변화 위기는 유사 이래 인류가 직면한 가장 큰 도전으로 범정부적 글로벌 문제로서 이를 해결하기 위한 다양한 정책들이 범국가 차원 혹은 세계적 기업들에 의해 발표 혹은 시행되고 있다. 이러한 기후변화위기와 탄소배출 저감을 위한 대표적인 대응 방안 중 하나가 바로 재생에너지의 확대·보급 노력이다. 그러나 재생에너지는 날씨와 계절 등 자연환경의 영향을 받는 에너지원으로써 간헐성, 변동성을 가지므로, 시간대별 발전량 예측과 전력공급 안정성에 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 재생에너지 발전은 석탄화력 발전과 달리 전력의 수요와 공급의 균형을 위한 에너지저장장치(Energy Storage System, 이하 ESS)가 있어야 한다. ESS는 전력공급 안정성 향상과 전력 수급의 유연성을 제공하는 장점이 있지만, 초기 설치비용이 높은 단점이 있다. 특히, 배터리 기반 ESS의 경우 높은 구축 비용과 한정적인 충. 방전수명으로 인하여 대용량 ESS로써의 역할 수행에는 분명한 한계가 있다. 하지만 재생에너지와 연계한 ESS로 양수발전댐을 활용할 경우 장주기, 장수명, 대용량 에너지 저장에 매우 합리적인 수단으로 판단되었다. 다만, 양수발전 댐 구축에는 토목공사로 인한 환경 훼손이라는 문제점도 존재한다. 본 고에서는 지역 분산형 소규모 양수발전(Pumped Storage Hydropower, 이하 PSH)댐 구축 및 운영기술 개발을 통해 지역 전력공급과 전력 수급을 조절하면서 변동성 재생에너지를 안정적으로 사용할 수 있는 방안을 소개하고자 한다. 특히, 해당 기술은 지역별 특성에 맞춰 유연하게 설치할 수 있으며, 대규모 토목공사로 의한 환경적 부작용을 최소화할 수 있다. 또한 소규모 PSH는 지역의 저수지 및 수자원을 이용하여 에너지를 저장함으로써 변동성 큰 재생에너지의 유연화 대응과 동시에 안정적인 에너지 공급이 가능하다. 본 고에서는 재생에너지의 확대·보급에 따른 문제점과 대표적 ESS 기술들을 분석·소개한다. 지역분산형 소규모 PSH 기술개발 연구기획 내용 소개를 통하여 전력 생산 및 공급의 탈중앙화를 달성하고, 지역별 변동성 재생에너지의 안정적 활용과 지역 전력공급 특성 및 전력 수급에 대응할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권3호
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• pp.136-143
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• 2006

철원군의 모범적 사례로 평가받고 있는 돈분 액비화 사업이 전국으로 확산되고 있으나 최근 액비의 악취문제로 민원이 발생함에 따라 일부 돈본뇨 액비저장조가 가동되지 못하는 사례가 생기고 있다. 따라서 본 시험연구는 대표적 액비저장조의 유형에 따라 악취발생 정도와 액비의 품질을 비교 검토하고 각 저장형태에 따른 장단점을 분석하여 돈분저장조의 발전적 개선을 통하여 돈분 액비화사업의 활성화에 도움이 되고자 수행하였다. 액비 표면상으로 배출되는 악취가스농도는 무처리 저장조가 분사교반식/폭기식 저장조보다 높았으나 밖으로 풍겨 나오는 악취 감지정도는 분사교반식/폭기식 저장조가 무처리 저장조보다 높았다. 분사교반 또는 폭기처리한 액비는 액비품질의 균질도가 높은 반연 무처리 저장조의 액비는 상층, 중층, 및 저층 간의 성분함량 차이가 많아 무처리 액비는 시용시 작물의 균일한 생육이 어려울 것으로 생각되었다. 무처리 저장조는 배출액비의 악취발생 잠재능이 분사교반식 또는 폭기식 저장조의 액비보다 높아 실제 시용시 악취발생이 더 많을 것으로 추정되었다. 분사교반식 저장조는 액비에 이물질 혼입시 액비순환장치에 이상을 가져와 고장이 잦은 것으로 나타났고, 폭기식 저장조는 공기주입배관이 하나밖에 없어 전체액비에 폭기효과가 나타나지 못하는 것으로 추정되었다. 액비의 저장기간에 따른 유기물 및 건물중의 감소경향은 무처리 저장조에서는 뚜렷하였으나 분사교반/폭기처리 저장조의 감소경향은 일관성이 없었다. 무처리 저장조는 액비의 악취저감을 위하여 폭기 또는 교반시설을 추가하여야 할 것으로 생각되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.911-917
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• 2015

본 논문에서는 함정용 디젤연료를 단기통 커먼레일 디젤엔진에 적용하여 연료분사압력 변화에 따른 분사율 특성, 거시적 분무 특성 및 연료분사시기와 연료압력변화에 따른 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하는데 초점을 두었다. 분사율 특성은 Bosch법을 적용한 분사율 측정 시험 장치를 이용하여 분석하였고, 거시적 분무 특성은 정적용기 및 초고속 카메라를 이용하여 분석하였다. 또한, 연료분사시기 및 연료압력 변화를 정밀하게 제어할 수 있는 단기통 엔진을 이용하여 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하였다. 30MPa과 50MPa의 분사조건에서 초기 분사율은 50MPa의 분사조건에서 크게 나타났으며, 분무 발달(투과) 또한 동일시간대에서 큰 것으로 분석되었다. 연료분사시기가 지각될수록 실린더 내부 최대 압력과 최대 열발생량은 떨어지는 경향으로 나타났으며, 고압분사조건에서 실린더 내부 최대압력과 최대 열발생량은 다소 큰 것으로 분석되었다. 고압분사조건에서 도시평균유효압력은 낮은 것으로 분석되었고, 연료분사시기가 TDC 쪽으로 지각될수록 도시평균유효압력 및 토크는 증가하는 것으로 나타났다. 연료분사시기가 $BTDC20^{\circ}$(30MPa)와 $BTDC15^{\circ}$(50MPa)에서 질소산화물 발생수준이 가장 높았으며, 일산화탄소는 $BTDC30^{\circ}$를 기준으로 지각될수록 저감되었다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.263-272
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• 2019

자동차에서 배출되는 대기오염 물질로 인하여 인체 건강과 일상 활동이 막대한 피해를 입고 있어 대기오염 물질을 저감하기 위한 새로운 친환경 자동차나 자동차 개조 장치의 개발과 적용이 필요하다. 하지만 이러한 기술의 환경적 편익과 비용이 기존의 경제성 평가에서는 반영되지 않아 친환경기술의 보급에 장애가 되고 있다. 본 연구에서는 자동차에서 발생하는 대기오염 물질이 우리 사회에 끼치는 사회적 비용을 고려하여 친환경기술의 경제적 타당성을 평가하는 방법론을 제안하고, 이 방법론의 적용성과 타당성을 보여주기 위해 사례연구를 실시하였다. 현재 국내에서는 대기오염 물질의 사회적 비용이 평가되지 않았기 때문에 유럽에서 평가한 사회적 단위비용을 바탕으로 국내 자동차 배출가스 측정기준, 구매력 지수, 환율, 소비자 물가지수를 이용하여 국내에서 활용가능한 사회적 단위비용을 도출함으로써 경제적 타당성 평가에 활용할 수 있게 하였다. 사례연구에서는 경유버스를 개조하여 경유와 압축천연가스를 함께 사용할 수 있도록 하는 혼소시스템 기술에 대해 대기오염 물질의 사회적 비용을 포함한 경제성을 평가하였다. 본 연구에서 제안된 방법론은 자동차뿐만 아니라 다양한 친환경 기술, 사업, 정책의 타당성을 평가하는 데 활용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.112-118
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• 2018

화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 $CO_2$ 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성이 된다. LNT와 urea-SCR 촉매는 디젤엔진에서 NOx를 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 소형과 중 대형 디젤기관에 많이 사용되고 있는 Cu SCR 촉매의 NOx 저감 성능 향상을 목적으로 한다. $5Cu-2ZrO_2$/Zeolyst(Si/Al=13.7)SCR 촉매는 $5Cu-2ZrO_2$/93Zeolite(Si/Al=2.9) 촉매에 비해 촉매온도 $300^{\circ}C$ 이상에서 약 5-50% 수준으로 de-NOx 성능이 높았다. Zeolite는 zeolyst에 비해 금속의 분산도가 낮고 평균 입경이 커짐에 따라 촉매의 반응속도가 저하되었다. 10wt% Cu가 담지된 $10Cu-2ZrO_2$/88Zeolyst 촉매는 $200^{\circ}C$에서 40%, $350^{\circ}C$에서 약 65%로 NOx 정화성능이 가장 높았고, Cu의 이온이 제올라이트의 결정화합물인 Al과의 이온교환율이 증가함에 따라 다른 촉매에 비해 20-40% de-NOx 성능이 향상되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.344-351
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• 2023

연구목적: 본 연구는 미생물의 비열 멸균 기술로서 실내 공간 내 유전체 장벽 방전 플라즈마 모듈의 방전시간에 따른 오존 발생 농도변화의 값을 통한 실내 공간 내 부유세균 살균 성능을 분석하였다. 연구방법: 76m³체적 공간의 공조장치의 공기배출 부분에 DBD 플라즈마 모듈을 설치하고 2m 떨어진 거리에서 DBD 플라즈마 처리 시간에 따라 공기 시료를 포집하여 미처리 대조군과 비교하여 부유세균 저감 효과를 분석하였다. 또한 DBD 플라즈마 방전에 따른 오존발생농도를 확인하였다. 연구결과: 대조군의 총 세균수는 1.83~2.00 logCFU/m³의 결과가 나왔으며, 시험군이 대조군에 비해 실내공기 중 부유세균의 최소 92.057%에서 최대 99.999%의 저감 효과를 보였다. 또한 평균 오존발생농도 0.04ppm으로 오존 발생농도 기준인 0.05ppm보다 낮은 결과를 확인하였다. 결론: 인체에 무해한 오존량과 DBD방전 플라즈마량을 조절함으로써 공기 중 부유세균, 바이러스등의 감염병 전파 방지의 수단으로 플라즈마 방전을 사용함에 기준이 될 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제28권2호
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• pp.207-215
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• 2018

지구온난화 문제가 인류 생존을 위협하는 중대한 이슈로 떠오르면서 세계 각국은 온실가스 감축에 적극 나서고 있다. 대표적 온실가스인 이산화탄소($CO_2$)는 석탄, 석유와 같은 화석연료를 연소하는 과정에서 대량으로 방출되고 있다. $CO_2$를 포집하고 저장하는 CCS ($CO_2$ Capture & Storage) 기술은 온실가스 저감의 대표적 기술로 세계 각국에서 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구는 대규모 $CO_2$ 배출원에서 포집된 $CO_2$를 대상으로, 국내 최초로 해상에서 지중저장을 하기 위한 고압 주입설비의 설계 및 구축에 관한 연구다. 이를 위해 2017년초 $CO_2$ 지중 주입설비가 구축되었으며 포항시 영일만 해상 플랫폼에서 $CO_2$ 시험주입을 국내 최초로 성공하였다. 그 결과 해상주입을 위한 주입설비의 운전 요구조건과 $CO_2$ 주입 특성이 파악되었고 주입장치 운영에 관한 노하우도 얻게 되었다. 시험주입에서 얻어진 결과는 향후 장치개선과 scale-up에 활용될 예정이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제40권1호
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• pp.1-6
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• 2016

본 연구에서는 선박에서 발생하는 대기오염물질을 처리하기 위해 사용되는 습식 스크러버를 이용한 배기가스 세정시스템(EGCS: Exhaust Gas Cleaning System)에서 발생되는 폐수를 재이용 할 수 있는 순환시스템을 개발하기 위해 진행되었다. 선박 배기가스 DePM, DeSOx 순환처리장치 (Recycle system)의 세정수의 입자성물질과 분산유를 효과적으로 제거할 수 있는 수 처리 시스템을 개발한 결과 원심분리형 Purifier만으로는 미세한 분산유의 처리가 어렵다는 결과가 도출되어 원심분리형 Purifier 후처리로 유수분리 경사 분리판을 이용한 유수분리기의 일종인 Coalescer를 본 시스템에 적용하였다. Coalescer는 2차 분산 상태의 에멀젼화 된 미세 기름입자를 합착시켜 분리하는 기술이다. 선박 배기가스 DePM, DeSOx 순환처리장치 (Recycle system)에서 배출되는 세정수를 Purifier와 Coalescer를 이용하여 처리한 결과 입자성물질은 55% 분산유는 유입수 대비 99%이상 처리되는 것을 확인하였다. 따라서 선박 대기오염 저감을 위한 습식세정탑 시스템에 본 세정수 처리시스템을 도입하면 세정수로서 재사용이 가능하다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.18-25
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• 2019

최근, 도서지역의 신재생에너지전원 및 ESS의 도입이 확대되면서, 이산화탄소 배출의 저감을 위하여, 디젤발전기 대신 CVCF 인버터가 주 전원인 Micro-grid를 안정적으로 운용하는 방안들이 연구되고 있다. 그러나, CVCF 인버터 기반의 Micro-grid에서는 전체 부하보다 신재생에너지전원의 출력이 큰 경우에 에너지 Sinking(과도상태) 현상이 발생하게 된다. 이 때, CVCF 인버터용 배터리의 SOC 상태에 따라, 배터리 전압이 급격히 상승하여, 인버터의 과전압 보호동작에 의해 CVCF 인버터가 탈락되어 Micro-grid 전체 계통에 정전을 유발할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 CVCF 인버터를 기반으로 한 도서지역용 Micro-grid의 안정적인 운용을 위하여, 에너지 Sinking이 발생한 경우의 운용특성을 분석하고, CVCF 인버터가 에너지 Sinking 시에 탈락되는 것을 사전에 방지할 수 있는 Micro-grid의 과도상태 운용전략을 제안한다. 또한, CVCF 인버터, 태양광전원, 수용가부하로 구성된 30kW급 Micro-grid 시험장치를 구현하여, 실 계통에서의 에너지 Sinking에 의한 CVCF 인버터 기반 Micro-grid의 과도상태 시 운용특성을 제시한다. 한편, 30kW급 시험장치와 제안한 운용전략을 바탕으로 Micro-grid의 과도상태 운용특성을 분석한 결과, CVCF 인버터용 배터리의 전압과 SOC에 따라 인버터가 탈락하는 과도상태를 사전에 방지할 수 있어, 본 논문의 유용성을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.31-38
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• 2023

수자원 오염 그리고 기후변화로 인한 극한의 기상현상으로 물 부족 현상 심화로 공공하수처리 시설의 폐수 배출시 총유기탄 소량(TOC) 기준이 시행되고, 대체 수자원 확보를 위해 하수처리수 재이용에 연구와 관심이 증가하고 있다. 현장에서는 하폐수고도처리로 MBR(membrane bio-reactor)공법을 보편적으로 사용하며, 유기 및 무기 이온 제거 그리고 화학물질의 사용 및 배출이 없다는 친환경적인 장점이 있다. 하지만, 분리막을 사용한 MBR공정은 고농도 활성슬러지 부유물질(mixed liquor suspended solid, MLSS)로 인한 분리막의 막오염(파울링) 현상으로 잦은 막세정 비용 발생의 문제가 있다. 본 연구에서는 분리막 운영시 최대 단점이었던 분리막의 차압 상승, 통수량 저하, 파울링 현상을 개선하고자 i) 공정 개선과 ii) 마이크로버블의 세정 효율을 평가하였다. 기존 MBR공법에 원수가 유입되는 호기조와 MBR조 사이에 침전조를 설치하여 침전조를 거친 상등수가 유입된 분리막조 내부로 마이크로버블을 주입하였다. 마이크로버블은 5개월간 15일 간격으로 마이크로버블 발생장치를 작동(ON), 미작동(OFF)하여 방류수 시료(4L)를 채취 후 TOC를 측정하였다. 침전조를 거친 상등수가 분리막조로 유입하여 원수 MLSS의 95%이상이 제거되어 생물막 등의 오염으로부터 막의 파울링 현상을 1차 방지할 수 있었다. 침전조를 거친 상등수에 마이크로버블의 적용으로 분리막의 차압은 1.6 ~ 2.3배 감소 및 통수량은 최대 1.4배 증가하였다. 마이크로버블의 적용(ON)으로 TOC 제거율은 58% 이상 증가했다. 호기조와 분리막조를 분리 운영함에 따라 침지식 분리막의 파울링 현상을 저감할 수 있고, 추가로 마이크로버블을 적용하여 분리막의 차압, 통수량과 막오염(파울링)이 개선으로 효율적인 고도처리공법을 제시했다.