• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.332-340
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• 2017

본 연구에서는 다목적 최적화 기법을 이용하여 다양한 신재생에너지 자원 기반 통합 에너지 공급 시스템을 설계 및 평가 한다. 본 연구에서는 에너지 공급 시스템의 주요 구성요소로써 태양광 모듈, 풍력터빈 및 화석연료 기반 발전장치 등 에너지 생산 기술을 비롯하여 배터리와 인버터 등의 전력 에너지 저장 및 변환 장치 등도 포함한다. 특히, 6개의 한국 대표 지역을 선별하여 각 지역의 에너지 요구량 및 실제 신재생 에너지 자원 데이터를 기반으로 최적의 독립 통합 에너지 공급 시스템을 설계하였으며, 총 소요비용, 단위에너지비용 및 생애주기 이산화탄소 배출 분석 등, 다양한 지표를 이용하여 시스템의 경제성 및 환경성을 분석한다. 특히 다목적최적화 기법을 이용하여 최소 비용과 최소 이산화탄소 배출 등 두 목적함수를 동시에 만족하는 파레토 솔루션을 규명함으로써 신재생 자원 기반 독립 에너지 공급 시스템 설계의 가능성 및 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 신재생에너지 자원이 좋은 지역일수록 시스템 구축 비용 증가에 따른 이산화탄소 절감 효과가 높은 것으로 나타났다. 또한, 신재생에너지 자원 기반 에너지 공급 시스템의 전력 단가는 현재 기존 단가보다 평균 0.35~0.46 $/kWh높게 나타났으며, 이산화탄소 배출량의 경우 기존 배출량보다 470~490 g$CO_2$/kWh정도의 저감효과를 보임을 분석하였다.

• 적정기술학회지
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• 제6권2호
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• pp.94-102
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• 2020

신재생에너지는 개발도상국의 농촌 지역의 지속가능한 개발을 위한 필수 요소이다. 나아가, 독립형 신재생에너지 발전 시스템을 의료 분야에 응용하여 삶의 질을 증진시킬 수 있다. 본 연구에서는 개발도상국에서 백신을 안전하게 보관하고 보급하여, 콜드체인 영역을 확장하기 위해서 신재생에너지 기반 백신 공급 시스템을 구축하였다. 백신 공급 시스템은 신재생 에너지로 전기를 공급하는 보건소와 이를 연결하는 스마트 백신 캐리어로 구성되었다. 백신 캐리어는 펠티어 소자를 이용하여 냉각 시스템을 개선하였고, 위치 및 온도 모니터링 장비를 설치하였다. 또한, 네팔의 남부 마을에서 현장시험과 지형학적 분석으로 개발된 시스템의 성능 및 효과를 평가하였다. 신재생에너지 시스템은 보건소의 냉장고를 정상적으로 작동시켰으며, 백신 캐리어는 더욱 긴 냉장 시간과 안정적인 온도 조절 성능을 확보하였다. 지형학적 분석 결과, 본 시스템이 기존보다 넓은 지역으로 백신을 보급할 수 있을 것으로 추정하였다. 따라서, 신재생에너지와 스마트 기기의 도입이 콜드체인 영역을 확장하고 백신 공급율을 증가시켜, 결과적으로 개발도상국의 농촌 지역 의료 서비스를 개선할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제48권3호
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• pp.155-163
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• 2024

최근 탄소 저감에 대한 요구가 증가함에 따라 전 세계적으로 화석연료의 사용을 줄이고, 신재생 에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 신재생 에너지를 활용한 발전 방식 중, 부유식 해상풍력발전기는 설치제약이 적으며, 대규모 단지 구성이 수월한 장점이 있다. 부유식 해상풍력발전기의 파랑 중 운동응답 해석은 초기 설계 단계에서 필수적으로 수행되어야 한다. 본 연구는 부유식 해상풍력발전기 중반잠수식 해상풍력발전기에 대하여 종경사각에 따른 주파수 영역에서의 운동 해석을 수행하고, 종경사각에 따른 운동 특성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 운동응답 분석은 6자유도 운동 중 Heave, Roll, Pitch에 대하여 수행하였다. 고유 주기 분석을 수행하여, 종경사각의 변화가 Heave, Pitch 운동은 유의미한 변화를 나타내진 않았지만, Roll 운동은 규칙적으로 변화함을 확인하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권4호
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• pp.239-247
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• 2013

최근 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인하여 해상풍력에너지와 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 범용 동역학해석 프로그램인 MSC.ADAMS를 이용하여 공력하중 및 전기 발전기 토오크를 결정하기 위한 테브난(Thevenin) 방정식이 고려된 해상풍력발전기의 다물체 동역학 해석 기법을 검토하였다. 해석대상으로 고려한 시스템은 5MW급 해상풍력발전기이며, 3개의 블레이드가 수평축 방향에서 역풍을 받아 전기를 생산하는 수평축 풍력발전 형태이다. 블레이드에 작용하는 공력하중은 블레이드 요소 모멘텀 이론을 기반으로 일반화된 동적 웨이크를 고려할 수 있도록 개발된 AeroDyn 프로그램으로부터 산출하였다. 해상풍력발전기의 주요 연결부에서의 동적하중과 토오크 특성이 실제 현상과 유사하게 산출될 수 있도록 하기 위하여, 다물체 동역학 모델 상에 블레이드와 타워는 실제 구조 특성치를 고려한 유연체 모델링을 적용하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.9-21
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• 2021

최근 신재생 에너지를 활용한 친환경 발전시설의 중요성이 대두되고 있으며 수력발전소는 매우 중요한 전력생산 및 공급원이다. 수력발전소는 일반적으로 대규모로 운용되고 다중 시설이 연계되어 있어 안전성 확보가 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 수력플랜트 설비의 안전성을 평가하기 위해 시나리오 기반의 수충격에 따른 수압관로의 취약성 평가를 수행하였다. 자체 개발한 수충격 해석모델(TRANSHAM)과 기존 상용모델(SIMSEN)의 모의결과 및 모니터링 자료와의 비교를 통해 해석모델의 신뢰성을 검증하였고, 실제 운영중인 수력플랜트에 적용하여 발전설비 운영 중에 발생 가능한 수충격 시나리오를 구성하였다. 이를 바탕으로 시나리오 기반의 수압관로의 수충격 해석 및 취약성 평가를 수행하였다. 내·외부 로딩조건을 고려한 시나리오별 모의 결과, 발전설비 운영에 따라 수압관로의 취약성이 상이하게 나타났으며 내·외부 로딩조건의 조합에 따라 수압관로의 취약성에 큰 영향을 미치는 것으로 예측되었다. 본 연구에서 제시한 시나리오 기반의 해석기법은 향후 수충격에 따른 발전설비의 취약성을 평가하는데 정량적인 도구로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제18권4호
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• pp.1-13
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• 2015

우리나라 뿐만 아니라 전 세계적으로 온실가스를 줄이기 위해 신재생에너지에 대한 관심이 많다. 현재 우리나라에서는 신재생 에너지 중 태양광 발전소의 전기 생산 비율이 가장 높으며, 지금도 태양광 발전소가 많이 설치되고 있다. 하지만 국내의 경우 태양광 기술은 발전하고 있지만, 태양광 발전소의 입지 선정에 대한 연구가 아직 부족하여 여러 가지 문제가 발견되고 있으며 발전된 기술을 제대로 활용하지 못하는 문제도 발생하고 있다. 또한, 무분별한 발전소의 설치로 인해 자연훼손도 심각하다. 본 연구에서는 태양광 발전소의 입지조건을 사회, 문화, 경제적 등 다방면의 인자들을 고려하고, 다양한 인자들을 이용하여 시각화 및 데이터화를 시킨 후 계층분석법을 통한 가중치를 부여하여 태양광 발전소 입지 분석을 하였다. 이렇게 여러 인자의 영향을 고려했기 때문에 태양광 발전소의 설치로 인한 문제들을 방지할 수 있고, 태양광의 발전된 기술을 최대한 활용할 수 있으며, 현재 설치가 진행 중인 발전소 뿐만 아니라 기존 잘못된 입지들에 대한 대책 마련에 도움이 될 것이라고 기대한다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권4호
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• pp.525-529
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• 2016

바이오매스 혼소는 신재생 에너지의 비중을 늘리면서 석탄화력발전에서의 $CO_2$ 배출을 저감할 수 있는 단중기적으로 가장 효과적인 방법이다. 본 논문에서는 이 중 기존 화력발전소에 가장 적은 초기투자비로 적용할 수 있는 직접 혼소법에 대하여 주로 고찰을 수행하고, 국내외 현황 및 전망에 대해 기술하였다. 직접 혼소법은 바이오매스 전용 미분기를 사용하여 혼소율을 늘리는 방법과 저 혼소율에서 초기투자비를 최소화하는 기존 석탄 미분기 사용 바이오매스 혼소법으로 나눌 수 있다. 유럽 및 미국에서는 혼소율을 높이기 위해 많은 상용발전소에서 바이오매스 전용 미분기를 사용하여 10~20% 가량의 혼소율(열량 기준)로 운전을 수행하고 있으나, 국내의 경우에는 RPS 대응을 위해 3~5% 가량의 혼소율에서 기존 석탄 미분기를 그대로 사용하여 바이오매스 혼소를 수행하고 있다. 신기후체제가 시작되고 석탄화력발전에서의 $CO_2$ 저감 요구가 점점 더 증대될 것으로 예상되는 바, 향후 바이오매스 고혼소율이 수행될 수 있는 기술적/저책적 방안이 모색되어야 하며, 이 경우 발생할 수 있는 설비에의 악영향을 면밀히 고려한 연료 표준화 및 전처리 기술이 개발되어야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.19-24
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• 2020

화석 연료의 고갈로 인해 신재생 에너지에 관한 관심이 증가하고 있다. 특히, 예측가능성이 높고 이용 가능한 양이 풍부한 파력에너지 (Wave Power Energy)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에 사용된 동축 가속형 파력 발전장치 (Coaxial Accelerator Type Wave Power Generator)는 양방향 선형 운동을 회전력으로 변환함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서는 해양공학수조에서 파를 생성 한 후, 파주기 및 파고에 따른 케이스 실험을 수행하였다. 실험 연구의 결과는 주파수 응답과 관련된 이론적인 방법을 통해 검증하였으며, 전반적인 경향이 일치하는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 제작 전 설계 단계에서 파력 발전기의 전력을 예측하고 파력에너지의 효율을 개선하기 위한 매개 변수를 연구하는데 유용할 것으로 예상된다. 또한 제조업체는 본 연구의 결과를 통해 파력 발전기의 파력 에너지 효율을 예측하여 시행착오방지를 통해 개발 시간과 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.658-665
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• 2019

신재생 에너지 자원중 풍력발전은 비약적인 기술 발전과 시장 규모가 급속하게 성장하고 있다. 최근 육상풍력발전단지의 공간적 한계, 환경 문제 등으로 인하여 설치 공간이 해상으로 이동되었고, 더욱 풍부한 풍황 조건을 가진 깊은 수심에 설치되는 부유식 해상풍력단지의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 해상교통관점에서 해상풍력단지의 최적위치 선정은 선박과 풍력기들의 간섭을 최소화 하고 사고 확률이 적은 곳이며, 선박 밀집도가 낮은 해역이 최적위치로 선정된다. 본 연구에서는 유전 알고리즘 기반의 계절별 1주일 기간 선박자동식별장치 데이터를 유전자 및 염색체로 구성하였다. 80개의 유전자로 구성하고 유전 알고리즘의 적합도 평가를 거쳐 부유식 해상풍력단지의 계절별 최적위치를 선정하였다. 더 나아가 계절별 최적위치 점수를 합산하여 최종 최적위치를 선정하였다. 분석 해역에서 최적위치는 11개로 나타났으며, 해상교통관점에서 유전 알고리즘을 통한 최적위치 선정이 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.734-742
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• 2016

최근 21세기에 접어들어 무분별한 발전의 결과로 석탄, 석유 등의 화석연료가 고갈되고 있으며, 지구 온난화가 진행중이다. 이미 유럽과 미국 등의 선진국에서는 신재생 에너지 분야에 관심을 갖고 있으며, 그 중에서도 풍력에너지가 많은 관심을 받고 있다. 풍력발전타워는 운용 중 주기적인 하중의 발생으로 만들어지는 주파수를 회피하여 설계를 해야 한다. 일반적으로 구조해석 과정 시 지반을 고정단 경계조건으로 해석한다. 하지만, 고정단 경계조건의 경우 지반 조건 상호작용을 고려하지 못하여 목표 진동수를 벗어나게 된다. 본 연구에서는 용량 별 지반경계 조건 및 기초의 근입깊이를 고려한 고유진동수 효과를 연구하였으며, 변수에 따른 차이를 확인하였다. 결과적으로 고정단 경계조건 모델은 지반조건과 근입깊이의 영향을 받지 않으며, Coupled Spring 경계조건 모델은 지반조건에는 영향을 받지만, 근입깊이에는 영향을 받지 않는다. Winkler Spring 경계조건의 경우에는 지반조건과 근입깊이에 모두 영향을 받는다. 하지만, 얕은 깊이의 지반에서는 지반조건의 영향을 받지 않으므로 Coupled Spring 경계조건 모델을 활용한 지반조건 별 해석을 수행하는 것이 효과적이다.