• 대한환경공학회지
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• 제38권11호
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• pp.611-617
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• 2016

사용 후 제품을 회수하여 완전 해체하고 부품들을 세척, 수리, 또는 새로운 부품으로 교체하여 재조립함으로써 신품과 동일한 성능 수준으로 재 제품화 하는 재제조는 천연자원과 에너지 사용의 저감 등 자원순환 측면에서의 환경적 개선효과가 뛰어나 자원 측면에서 주목받고 있다. 재제조는 뛰어난 환경개선 효과 및 자원보존으로 인해 우리나라에서 많은 연구가 수행되어왔으며, 현재 자동차 부품, 프린터 토너 및 카트리지를 중심으로 재제조가 이루어지고 있다. 하지만 코어의 상태가 양호한 상태로 반환되어 재제조 공정을 거쳐 새 제품과 동일한 상태의 재제조품 생산이 가능한 렌탈 제품은 아직까지 활성화 되어있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 LCA 기법을 이용해 렌탈 제품 중 하나인 공기청정기 신품과 재제조 제품의 환경성평가를 수행하였으며, 이를 통해 렌탈 제품 신품 대비 재제조품의 환경적 개선 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석결과 공기청정기 1대 재제조 시 환경영향은 신품대비 약 20.7% 감소하는 것으로 나타났다. 환경과 관련된 영향범주 중 오존층 파괴(ODP)가 94% 감소하여 가장 큰 효과가 있는 것으로 나타났으며, 공기청정기의 수명주기에서 원료 추출 단계에서는 자원고갈(ADP) 및 지구온난화(GWP)에 대한 환경개선 효과가 가장 큰 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제20권5호
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• pp.57-63
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• 2016

밸브는 설비 및 시스템의 제어를 위한 필수 요소로써 필수부품이지만 사용 중 Stem에서부터 볼까지의 연결부 유격으로 인한 개폐 불량이 발생할 수 있으며 이물질 유입, 마모, 크랙, 스크래치, 고착, 작동불량 등으로 인하여 사고로까지 이어질 수 있다. 사례 조사 결과 밸브의 고장 원인은 64%가 기밀누설이나 작동불량이었으며, 대부분의 밸브 누출 폭발사고는 설치현장에서 밸브 고착 등 작동불량을 해소하는 과정에서 발생했다. 이는 안전관리와 유지관리에 대한 시스템이 미비하고 안전밸브를 제외한 산업용 밸브의 유지관리 의무화가 되는 법규가 없어 권장사항과 유지관리 업체의 재량에 맡기고 있는 실정이기 때문이다. 따라서 철저한 유지관리로 위험요인을 제거하고 누출 사고 발생 시 피해의 최소화를 위해 초동대처방안이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 산업현장에서 밸브의 사용 현황과 유지관리현황을 조사하고 밸브 모니터링을 통한 안전성 향상 방안을 제시하였다. 밸브상태진단 및 운영조회, 가스누출상시감시, 밸브 유지관리 비용절감, 전주기 수명관리 등의 효과를 갖는 모니터링 시스템 구축으로 가스안전관리 고도화에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.199-199
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• 2011

ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권4호
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• pp.393-399
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• 2017

왕복동식 압축기에서 피스톤과 커넥팅로드는 중요한 부분이다. 이러한 주요부에 기계적 부하가 과도하게 가해지면 해당 기부속이 손상될 수 있으며, 교체하기도 쉽지 않고 비용도 많이 든다. 따라서 내구성과 수명에 영향을 미치는 요인을 분석할 필요가 있다. 본 연구의 주요 목적은 피스톤과 커넥팅로드의 최대 응력 집중 위치를 확인하는 것이다. 이를 위해 설계된 공기압축기의 작업 공정의 동적계산을 기반으로 피스톤 및 커넥팅로드의 응력 분석을 수행하였다. 공기압축기의 피스톤과 커넥팅로드의 3 차원 모델을 따로 설계하고, 이러한 부품들의 유한요소 해석은 수치해석적인 근사해법을 사용하였다. 피스톤은 열 경계 조건 없이 크랭크 샤프트의 각도에 따라 압력 부하를 받는다. 시뮬레이션 결과는 피스톤과 커넥팅로드의 응력 집중 위치와 그 값을 예측하고 추정할 수 있다. 그 결과 크랭크 각도 $135^{\circ}$와 $225^{\circ}$에서 피스톤은 190MPa, 커넥팅로드는 123MPa 이상의 최대 등가응력이 나타났으며 이는 인장 항복강도 이하의 값이다. 또한, 커넥팅로드와 피스톤에 계산 된 안전 계수는 1보다 높게 나타났다. 더욱이, 이러한 결과는 왕복동 공기압축기 제작사에 피스톤 및 커넥팅로드를 설계함에 있어서 최적화를 위한 참고 자료로 활용 될 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권9호
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• pp.527-533
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• 2017

제조공정이 기술 집약적인 반면 제품 수명이 짧아 다량으로 버려지는 스마트폰의 환경영향에 관심이 커지고 있다. 이 연구에서는 전과정평가 기법을 기반으로 스마트폰의 다양한 환경영향을 정량적으로 분석, 평가하였다. ISO 14040 시리즈 표준에 의거한 전과정평가를 수행하였고, 스마트폰의 제조전, 제조, 유통, 사용 및 폐기를 포함하는 전과정 단계를 시스템경계에 포함하였다. 평가한 10개 환경영향범주 모두에서 제조전단계가 가장 큰 환경영향을 나타내었다. 지구온난화 영향은 제조전단계, 유통단계, 사용단계, 제조단계, 폐기단계경우 각각 52.6%, 23.9%, 15.7%, 7.0% 및 0.8% 이었다. 스마트폰 제조전단계의 부품별 환경영향은 PCB, 배터리, 디스플레이 모듈 순이었다. 따라서 스마트폰의 전과정 환경영향 저감을 위해서는 스마트폰 소형/경량화를 통해 자원사용량을 줄이고, 자원순환성을 높일 수 있는 친환경 소재를 적용하여 제조전단계의 환경영향을 줄이려는 노력이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.493-500
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• 2017

본 논문은 서울도시철도공사 유피스 내 전동차관리 고장데이타(BOM)을 통해 지속적으로 관리된 데이터를 활용하여 노후 철도차량부품의 신뢰성분석을 하고 개선방안을 제시하고자 하였다. 분석대상인 서울도시철도공사 7호선 2차분 보조전원장치(Static Inverter)는 객실 내 각종 서비스장치에 전원을 공급하여 직접적으로 승객 만족도에 영향을 주는 핵심적인 장치이다. 경영정보시스템의 장기간에 걸친 필드데이타를 바탕으로 고장의 패턴을 분석하기 위해 운용환경 스트레스 인자를 고려한 통계 신뢰성분석을 하였다. 보조전원장치(Static Inverter)의 하절기 집중고장현상과 관련하여 고장과 온도 스트레스인자와의 상관성에 대해 통계적 분석을 하였고 IGBT 인버터의 수명분석을 통하여 수리 전 후의 온도 스트레스 인자의 영향을 분석해 보았다. 그리고 전동차 부하량과 외기온도의 두 변수를 고려한 최적운행조건을 분석하여 고장다수 발생조건과의 냉각용량차이가 발생함을 확인할 수 있었고, 이러한 분석을 바탕으로 최적의 운행을 위한 냉각용량차이를 줄일 수 있는 방안을 제시하였다.

• 청정기술
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• 제17권2호
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• pp.85-96
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• 2011

자기치유재료란 장기간 사용에 의한 기계적 충격에 의해 발생된 손상을 치료할 수 있는 능력을 발휘하도록 구조적, 화학적으로 개질시킨 스마트 재료의 하나이다. 사용에 손상이 일어난 부위를 본질적으로 치유할 수 있는 재료(고분자, 세라믹, 금속 등)를 사용함으로써 부품의 수명을 길게 할 수 있고, 장기간 사용에 의한 분해로 야기되는 효율의 감소를 막을 수 있으며, 재료의 파괴에 의한 비용지출을 막을 수 있어 여러 산업 공정의 생산단가를 낮출 수 있다. 최근 차량용 자기치유 페인트가 가능하다는 니싼의 발표 이후 재료의 자기치유능력에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 총설에서는 앞서 발표한 자기치유 유기재료에 이어 금속, 세라믹, 콘크리트 등 무기 재료의 자기치유방법에 대해서 알아보고, 향후의 방향을 제시하고자 한다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.914-919
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• 2004

모터가 회전할 때 감속기에 연결되어 있는 구동부의 부하나 구동부의 상태변화에 따라 모터의 토크, 회전수 등이 함께 변한다. 역으로 모터의 토크, 회전수 등을 측정하면 부하의 변동이나 구동부의 상태를 감시 할 수 있다. 이를 위해 스트레인게이지와 브릿지회로를 이용한 토크측정방법이 가장 일반적인데 이것은 접촉식 방법이어서 회전 속도와 사용시간에 따른 수명을 가진다. 그래서 이 방법을 이용한 시스템은 부품의 일부 또는 전체를 교체하는 유지보수론 필요로 하게 된다. 그리고 이러한 장비는 크기가 크고 고가이며 계측기를 연결하고 측정하는 과정이 매우 번거롭다. 본 논문에서 우리는 홀 이펙터 센서를 이용하여 토크와 회전수를 측정하는 비 접촉식 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해서 홀 센서를 유성기어에 부착하고 이를 이용한 기어드 모터와 모니터링 시스템을 제작하였다. 모니터링 시스템은 측정 데이터(토크, 회전수)와 연산되어진 데이터(전달 동력)를 화면표시하며 블루투스 통신 프로토콜을 이용한 네트워킹 기능을 가진다. 제안된 방법은 기존방법에 비해 매우 저렴한 방법이고 토크와 회전수를 측정하는 매우 간단한 방법이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.13-16
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• 2013

양극산화(anodization)공정으로 제작된 규칙성 나노구조의 다공성 산화알루미늄(Aluminum Anodic Oxide, AAO)는 공정이 적용된 LED 모듈은 비교적 쉽고 경제적이므로 최근 LED용 방열소재로 응용하기 위하여 다양하게 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 LED 모듈은 알루미늄/폴리머/구리 회로층으로 구성되며 절연체 역할을 하는 폴리머는 히트스프레더로 구성되어있다. 그러나 열전도도가 낮은 폴리머로 인하여 LED부품의 열 방출이 원활하지 못하므로 LED의 수명단축 및 오작동에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 폴리머 대신 상대적으로 열전도도가 우수한 AAO를 양극산화 공정으로 제작하여 히트스프레더(heat spread)로 사용하였다. 이때, AAO와 금속인 구리 회로층간의 접착력을 향상시키기 위하여 스퍼터링 DBC(direct bonding copper)법으로 시드층(seed layer)을 형성한 뒤 최종적으로 전해도금공정으로 구리회로층을 형성하였다. 본 연구에서는 양극 산화공정으로 AAO와 금속간의 접착강도를 개선하여 1.18~1.45 kgf/cm와 같은 우수한 peel strength 값을 얻었다.

• 에너지공학
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• 제25권3호
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• pp.27-33
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• 2016

본 연구에서 적용한 열회복 방식은 적은 동력사용으로 최대의 냉각능력을 낼 수 있는 에너지 절약형이다. 항온항습기의 온습도를 보다 정밀 한 제어 기능을 갖도록 하기 위해 제어 알고리즘은 퍼지 PID 제어기를 설계하여 적용하였고, 외기보상장치(공냉식)를 갖추어 동절기에 $-20^{\circ}C$에서도 우수한 제습능력을 발휘하게 하였다. 고효율, 저소음형 시로코 팬을 채용하여 정숙운전이 되며 장비특성에 따라 상향식과 하향식에 맞도록 설계하였다. 실험한 결과 변환 효율은 95%이상, 정전복귀는 5sec 이내, 정지지연은 30sec 이내, 펌프다운은 10sec, 펌프지연은 5sec, 히팅지연은 5sec, 온도편차는 ${\pm}2^{\circ}C$(냉방편차: $2^{\circ}C$, 난방 편차: $2^{\circ}C$), 습도편차는 ${\pm}5%$(가습편차 3.0%, 제습편차 3.0%)을 갖게 하였다. 최근 유비쿼터스 기술이 중요시 되고 있기에 핸드폰을 통해 항온항습기를 원격 제어 할 수 있도록 하였고, MMI 소프트웨어와 자동 인터페이스를 지원하여 확장성이 뛰어나게 하였다. 또한 지능형 컨트롤러 고장진단에 의한 부품 및 장비의 수명이 연장 되도록 하였다.