• 제목/요약/키워드: 신재생

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정전발전 기반 바람에너지 수확장치의 최적화 및 고전압 생성을 위한 활용 방안 (Optimization and Application Research on Triboelectric Nanogenerator for Wind Energy Based High Voltage Generation)

  • 장순민;라윤상;조수민;감동익;신동진;이희규;최부희;이세혁;차경제;서경덕;김형우;최동휘
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권2호
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    • pp.243-248
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    • 2022
  • 휴대형, 착용형 전자기기의 활용범위가 넓어지면서, 무겁고 부피가 큰 고체 배터리의 한계점이 드러나고 있으며, 배터리의 역할을 일부 분담할 수 있는 소형 에너지 수확 장치의 개발이 시급한 가운데, 일상 생활 속에서 버려지는 에너지원에 대한 활용도가 중요해지고 있다. 정전발전 기술은 두 물질 표면의 접촉과 분리에 의해 발생되는 마찰대전 효과와 전하유도 현상에 기반해 전기를 생산할 수 있기 때문에, 주변환경에 존재하는 역학적, 기계적 에너지원을 복잡한 중간과정을 거치지 않고도 효과적으로 수확할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 인간의 주변환경에 존재하는 에너지원 중에서도 바람에너지는 자연환경에 존재하는 무한한 친환경 에너지원으로써, 그 수확과 활용에 대한 관심이 높은 신재생 에너지원이다. 본 연구에서는 정전발전 기술을 기반으로 하여 이러한 바람에너지의 효과적 수확을 위한 에너지 수확 장치의 최적화와 정전발전 기술의 활용도를 극대화할 수 있는 활용 방안에 대해 분석하였다. Fluttering film을 이용한 Natural wind based Fluttering TENG (NF-TENG)를 개발하였으며, 바람에너지의 효과적 수확을 위해 설계 최적화를 진행하였다. 또한 낮은 전류와 높은 전압을 발생시키는 TENG의 고유 특징을 부각하여 안전한 고전압 발생 시스템을 개발하여 고전압을 요구하는 분야에서의 활용 방안을 제안하였다. 따라서 본 연구에서 도출한 연구 결과는 정전발전 기술을 기반으로 하는 소형 에너지 수확장치를 이용해 일상생활 속에서 버려지는 바람에너지를 수확하여 고전압이 필요한 분야에서 폭넓게 활용할 수 있는 방법으로써 큰 잠재력을 보여줌을 시사한다.

국내산 소나무, 잣나무, 낙엽송, 분비나무 정유의 제초활성 (Herbicidal Activities of Essential Oils from Pine, Nut Pine, Larch and Khingan Fir in Korea)

  • 윤미선;조해미;연보람;최정섭;김성문
    • Weed & Turfgrass Science
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    • 제2권1호
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    • pp.30-37
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    • 2013
  • 본 연구의 목적은 국내의 대표적인 침엽수인 소나무, 잣나무, 낙엽송, 분비나무로부터 추출된 정유의 제초활성을 이해하는데 있었다. 소나무, 잣나무, 낙엽송, 분비나무 정유의 기내 종자발아 제초활성 검정 결과, 유채에 대한 $GR_{50}$ 값은 각각 0, 4,766, 1,865, $5,934{\mu}g\;ml^{-1}$으로 소나무를 제외하고는 제초활성을 나타내었다. 온실조건에서 소나무, 잣나무, 낙엽송, 분비나무 정유 10%를 5종의 화본과 잡초와 5종의 광엽잡초에 처리한 결과 도꼬마리를 제외하고는 24시간 내에 완전 고사되었으며, 처리 식물의 부위는 타는 듯한 화염상 증상을 나타내었고, 처리 3일 이후에는 신초가 재생하여 4종 식물 정유는 속효성, 비선택성, 비이행성 특성을 나타내었다. 소나무, 잣나무, 낙엽송, 분비나무의 정유를 GC-MS로 분석한 결과 각각 16종, 25종, 25종, 16종의 유기화합물이 검출되었으며, 이들 정유에는 탄화수소, 알코올, 케톤, 에스테르가 공통적으로 함유되어 있었다. 그리고 정유 4종의 주 화합물은 3-carene, bornyl acetate, camphene, limonene, ${\alpha}$-pinene, ${\beta}$-pinene, ${\beta}$-phellandrene 이었다.

수상 부유식 태양광발전 구조물의 구조적 성능 평가 (Structural Performance Evaluation of Floating PV Power Generation Structure System)

  • 최진우;서수홍;주형중;윤순종
    • 대한토목학회논문집
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    • 제34권5호
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    • pp.1353-1362
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    • 2014
  • 최근 화석연료의 과도한 소비로 인해 다양한 환경문제가 발생하고 있으며, 이에 대한 대안으로 신재생에너지의 중요성과 그에 대한 시설의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 수요를 만족하기 위하여, 다수의 태양광발전 구조물들이 건설, 계획되고 있다. 그러나 대부분의 태양광발전 시설들은 육지에 시공되고 있기 때문에 토지 이용에 따른 건설비의 증가와 토지 개간에 의한 추가적인 환경문제 등이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 국내에서는 FRP를 활용한 수상 부유식 태양광발전 구조물에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있다. FRP는 높은 강도와 내부식성 및 작은 단위중량 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 토목분야에서 각광받고 있으며, 이러한 재료적 특성은 자중에 따라 부력체의 크기가 결정되는 수상 구조물에 특히 유용하다. 이 연구에서는 수상 부유식 태양광발전 구조물과 구조물을 구성하는 SMC FRP 수직재의 구조적 성능을 평가하기 위한 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 수상 부유식 태양광발전 구조물은 유한요소해석을 통해 정적거동을 평가하고, 실험을 통해 동적거동을 평가하였다. 또한 SMC FRP 수직재는 유한요소해석을 통해 구조안전성 및 좌굴안정성을 평가하였으며, 실험을 통해 압축 및 인발 하중에 대한 구조적 거동 특성을 검토하였다. 검토 결과 펄트루젼 FRP (pultruded FRP)와 SMC (Sheet Modoling Compound) FRP로 구성된 구조시스템은 외부하중에 대한 안전성을 확보하고 있음을 확인하였다.

이항옵션가격 모형을 활용한 CER 판매전략 구축과 이를 통한 CDM 사업 수익성 향상 방안에 관한 연구 (Using the Binomial Option Pricing Model for Strategic Sales of CER's to Improve the Economic Feasibility of CDM projects)

  • 구본상;박종호;김청운
    • 한국건설관리학회논문집
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    • 제15권1호
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    • pp.111-121
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    • 2014
  • 청정개발체제(Clean Development Mechanism, CDM)사업은 온실가스 배출을 줄이는 대신 그에 상응하는 탄소배출권(Certified Emission Reductions, CER)의 판매를 통해 추가 수입을 얻는 대표적인 신재생에너지 사업 보조 수단이다. 그러나 선물계약으로 고정된 가격에 CER을 판매할 경우 손실위험은 피할 수 있으나 CER 가격 상승에 따르는 프리미엄 혜택은 받지 못한다. 본 연구에서는 CER 매출을 극대화하기 위한 방안으로 CER이 일정 가격이상 일 경우에만 판매하는 권한을 실물옵션으로 모델링하였다. 옵션 가치를 정량화하기 위해 이항옵션 가격 모형을 활용하였으며, 생성된 라티스를 통해 예상되는 CER의 시장가격에 따라 옵션의 행사, 지연 및 포기여부의 절점별 분석을 가능케 하였다. 더불어, '파스칼의 트라이앵글' 원리를 적용하여, 손실은 피하면서 CER 판매를 지연시킬 수 있는 연도별 확률을 구할 수 있는 방안을 정립하였다. 이를 실제 국내 CDM 사업 중 매립가스 사업에 적용해 본 결과, 옵션으로 인해 사업의 NPV가 증대되었고, 최대 3년까지 CER 판매를 지연해도 손해를 보지 않는 것으로 관측되었다. 본 연구에서 제시한 프레임워크는 분석과정에서 투명성을 제공하고 NPV분석 외에 추가적인 사업성 정보를 제공하여 CER 판매 전략에 관한 중요한 투자 의사결정 정보를 제시해 준다.

유휴공간 분석을 위한 오픈소스 GIS 기반의 계획지원체계 (An Open Source GIS Based Planning Support System for Abandoned, Vacant, and Underutilized Land)

  • 김동한
    • 한국지리정보학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.1-16
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    • 2016
  • 우리나라는 2000년대 이후 급속한 경제성장 시대를 지나 보다 안정된 경제성장 시대에 접어들면서 국토와 도시의 발전형태도 변화하고 있다. 대규모 신개발의 필요성은 점차 감소하는 가운데 도시 외곽에서 파편화된 소규모 개발이 진행되는 한편, 기존 도시 내에서 유휴화 되는 공간이 증가하고 있다. 따라서 기존 도시의 압축적 이용을 위해 이러한 유휴공간에 대한 효율적 이용이 필요한 실정이다. 그러나 이를 위해서는 무엇보다 도시내부에 존재하는 다양한 유휴공간을 체계적으로 파악하고 관리할 수 있는 과학적 방법과 수단이 필요하다. 본 연구는 이와 같은 배경 하에 다음과 같은 목적을 가지고 수행하였다. 첫째, 유휴공간을 체계적으로 파악하기 위한 분석모형을 실험개발하고 부산시를 대상으로 실증연구를 수행하고자 한다. 둘째, 오픈소스 GIS 소프트웨어인 uDig을 활용하여 유휴공간 분석시스템을 실험 구축하고자 한다. 공간적 문제의 파악과 해결을 지원하기 위해 GIS기반의 공간의사결정지원체계나 계획지원체계를 구축하여 활용하는 것은 새로운 시도는 아니다. 그러나 최근 발전하고 있는 오픈소스 GIS를 활용할 경우 기존의 독점적 소프트웨어를 사용하는 것과는 차별화된 장점이 있다. 본 연구는 상기와 같은 내용을 기반으로 향후 국토도시에 존재하는 유휴공간을 체계적으로 파악하고 활용하기 위한 오픈소스 기반의 계획지원체계를 구축하는데 필요한 시사점을 제시하였다.

DEA 모형을 이용한 발전회사 환경효율성에 대한 연구 (A Study on Eco-efficiency in power plants using DEA Analysis)

  • 한정희
    • 디지털융복합연구
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    • 제11권5호
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    • pp.119-133
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    • 2013
  • 본 연구의 목적은 독점적 지위로 운영되는 발전회사의 환경효율성 분석을 통하여 미래의 녹색경영, 지속경영에 대한 기관 효율성 향상에 기여하고자 하는 것이다. DEA 분석이 가진 내재적인 부족함을 보완하기 위해 C 발전회사 산하 6개의 기관을 직접 방문하여 담당 전문가로부터 DMU의 환경효율성을 위한 인터뷰 자료도 활용하였다. 투입요소로는 경영효율성에서는 비용과 종업원 수를 환경효율성으로는, CO2, NOx, 용수 사용량이 사용되었다. 산출요소로는 연간 총발전량, 판매수익이 사용되었다. 분석에는 규모수익불변(CRS, Constant Return to scale)투입지향의 DEA모형과 VRS(Various Return to Scale)모형을 이용하였다. CRS 분석에 의하면 0.923, BCC 분석으로는 0.969로 나타났으며 7개의 DMU가 효율적인 것으로 나타났다. 산출요소별 비효율적인 투입요소에서는 NOx가 CO2 보다 낮았다. 이는 전력발전에 있어 NOx는 물론 CO2에 관한 효율성이 개선되어야 한다는 것을 보여주고 있다. 환경비효율성을 줄이기 위해서는 결국 신재생에너지와 연료 전지 등 대체에너지원이 지속적으로 개발되어져야 한다.

미래를 선도할 10대 청정에너지 기술

  • 대한전기협회
    • 전기저널
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    • 통권451호
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    • pp.22-31
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    • 2014
  • 온실가스 다량 배출로 인한 지구온난화 현상은 많은 분야에서의 변화를 요구하고 있다. 특히 온실가스 배출의 주원인으로 꼽히고 있는 발전 등 에너지산업 분야의 경우 그 요구는 매우 거세다. 과거에는 경제성장이라는 측면만 고려하면 됐지만, 지금은 기후변화 대응을 위해 환경을 최우선적으로 고려할 것을 주문하고 있기 때문이다. 문제는 현재 전 세계적으로 약 20%에 이르는 인구가 전기 에너지를 사용하지 못하고 있다는 점이다. 즉 향후 에너지를 사용하고자 하는 신규 소비자는 더욱 늘 것이고, 산업의 발전으로 인한 에너지 소비 역시 큰 폭으로 증가할 수밖에 없다. 문제가 굉장히 어렵지만 해결책도 분명 존재한다. 결론적으로 말해 온실가스 배출을 최소화하면서도 에너지 효율은 높인 기술을 개발하면 되는 것이다. 그리고 이미 세계 각국은 청정에너지 기술개발을 위해 다각도의 노력을 펼치고 있는 상황이다. 그렇다면 세계 각국은 미래 에너지시장을 선도할 청정에너지 기술로 어떤 것을 꼽고 있을까. 이 질문에 대한 대답은 지난 5월 서울에서 개최된 '제5차 클린에너지장관회의(CEM, Clean Energy Ministerial)'에서 제시된 바 있다. CEM은 한국, 미국, 영국, 독일, 중국, 일본 등 세계 에너지의 70%를 사용하는 주요 국가의 관계 장관들이 모여 클린에너지 공급 확대와 에너지효율 향상을 위한 구체적 액션플랜을 논의하는 자리다. 2010년 미국에서 첫 회의가 열렸고 아랍에미리트, 영국, 인도에 이어 한국은 5번째로 CEM을 개최했다. 특히 이번 CEM에서는 회원국들의 의견을 모아 10대 청정에너지 혁신기술을 최초로 선정, 발표했다. CEM은 "향후 10년 간 에너지 시장의 변화를 선도할 유망 기술을 선정한 것으로 IEA 등 국제기구와 주요국 기술 로드맵을 기준으로 해 23개 회원국 회람을 거쳐 최종 확정하게 됐다"고 배경을 설명했다. 이번에 선정된 10대 청정에너지 혁신기술은 ${\triangle}$초고압직류송전 ${\triangle}$에너지저장장치 ${\triangle}$바이오연료 ${\triangle}$마이크로 그리드 ${\triangle}$탄소포집 및 저장 ${\triangle}$초고효율 태양광 발전 ${\triangle}$해상풍력 ${\triangle}$신재생에너지 하이브리드시스템 ${\triangle}$빅데이터 에너지관리시스템 ${\triangle}$지열 시스템이다. 이와 관련해 산업통상자원부 윤상직 장관은 "이번에 선정된 10개의 기술은 최근의 기술적 정책적 추세가 잘 반영된 결과"라고 평가했다. 특히 윤 장관은 "중앙집중형 공급원에서 분산형 전원으로의 변화, 에너지 효율향상의 중요성, ICT와 융 복합 추세 등 우리나라의 상황에서 시사하는 바가 크다"며 "현재 수립하고 있는 '제3차 국가에너지기술 개발계획'에 이러한 기술적 추세를 반영하겠다"는 의사를 표명했다. 향후 10년 간 에너지시장의 변화를 선도할 10대 청정에너지 유망기술을 자세히 소개한다.

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전류센서가 없는 열전모듈의 최대전력점 추적방식 (Maximum Power Point Tracking operation of Thermoelectric Module without Current Sensor)

  • 김태경;박대수;오성철
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권9호
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    • pp.436-443
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    • 2017
  • 최근, 지구온난화 등의 문제로 인해 새로운 에너지 기술의 개발이 화제가 되고 있다. 중규모 이상의 출력을 얻도록 최적화된 태양광 및 태양열, 풍력 발전과 같은 신재생에너지 기술과 다르게 에너지 하베스팅기술은 출력전력이 매우 작아 크게 주목받지 못하고 있다. 하지만 최근 모바일 산업이 활성화 되면서 에너지 하베스팅기술의 활용가치가 재평가 받고 있다. 또한, 최대전력점 추적방식기술 역시 활발히 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 일정한 저항부하를 위한 열전모듈의 새로운 최대전력점추적 제어방식을 제안한다. 열전 모듈(이하 TEM: Thermoelectric Module)의 V-I곡선특성과 내부저항을 분석하고. 기존의 MPPT제어방식을 비교하였다. P&O(Perturbation and Observation)제어방식은 전압, 전류를 측정하기위한 센서 2개를 사용해야하기 때문에 CV제어방식보다 경제성이 떨어지지만 보다 정확히 MPP를 찾는다는 장점을 가진다. CV(Constant Voltage)제어방식은 전압센서 1개만 사용하기 때문에 경제적인 측면에서는 P&O제어방식보다 뛰어나지만, MPP가 정확히 못하다는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 두 제어방식의 장점만을 가지고 TEM의 최대전력점(MPP)을 추적하도록 설계하였다. 제안된 MPPT 제어 방식은 PSIM 프로그램을 이용한 모의실험으로 확인하였으며, 하드웨어제작을 통해 제안된 MPPT제어 방식을 검증하였다.

PKO 및 코코넛유래 바이오디젤 중 글리세린함량 분석 방법 개선 연구 (Study on free and bond glycerines in Biodiesel from PKO(Palm Kernel Oil) and coconut oil)

  • 이돈민;박천규;하종한;이봉희
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.348-361
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    • 2015
  • 오늘날 지구온난화를 줄이기 위한 노력으로 온실가스 저감 기술 개발에 대한 노력이 정부차원에서 이루어지고 있으며 그 일환으로 국내에서는 2006년부터 자동차용 경유에 바이오디젤이 혼입되고 있다. 비록 일부 품질 기준상의 개선사항이 남아 있고 대부분의 원료를 수입에 의존하고 있다는 점에서 제한요소가 있음에도 2013년 기준 년간 400kton를 생산하고 있으며 향후 신재생에너지 연료 혼합의무화 제도(RFS)가 시행되면 그 생산양은 더욱 증가할 것으로 예상되는바 원료 다변화를 통한 원료 불균형 해소와 이에 따른 적절한 연구 개발이 필요하다. 본 연구에서는 신규 바이오디젤 원료로 검토되고 있는 라우릭산 메틸에스터($C_{12:0}$ FAME) 중심의 팜핵유(PKO, Palm Kernel Oil)와 코코넛유 유래 바이오디젤을 대상으로 국내 품질기준 중 차량 연소계통과 저온성능에 문제를 일으킬 수 있는 글리세린 함량 분석과 관련하여 기존 시험방법(KS M 2412)의 적용 가능성을 조사하였다. 이를 바탕으로 기존 분석조건에서 발생되는 카프릭산 메틸에스터($C_{10:0}$ FAME)와의 피크겹침, 총글리세린 도출관련 계산평형상수 등에 대한 개선 사항을 도출하고 보다 다양한 원료를 이용한 바이오디젤 내 글리세린 분석 가능한 시험방법 개발 가능성을 검토하였다.

300A급 일반 산업용 전류센서의 설계 및 제작 (Design and fabrication of a 300A class general-purpose current sensor)

  • 박주경;차귀수;구명환
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권6호
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    • pp.1-8
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    • 2016
  • 오늘날 전류센서는 전류량 제어, 감시, 계측 등 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다. 또한 전력망의 스마트 그리드사업, 신재생에너지 발전, 전기자동차와 하이브리드 자동차 등의 수요가 커지면서 그 사용영역이 점차 확대되고 있는 추세이다. 여러 종류의 전류센서 중에서 홀 소자를 사용하는 개방형 전류센서는 다른 형식의 전류센서에 비해 가격이 싸고, 크기와 무게가 작은 장점이 있지만 정밀도가 낮고 주위의 온도 변화에 따라 특성이 변하는 것이 단점이다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 본 연구에서는 정밀도와 온도성능이 뛰어난 300A급 개방형 전류센서를 설계 및 제작하였다. 300A급 개방형 전류센서를 제작하기 위해서 수치해석을 통해 철심을 설계하고 회로해석 프로그램을 이용하여 신호처리에 필요한 회로들을 설계하였다. 이러한 과정을 통해서 SMD(Surface Mount Device) 형태로 제작된 300A급 개방형 전류센서는 30 ~ 300A의 직류 및 교류전류를 통전한 실험에서 정밀도 오차가 0.75% 이내, 선형도 오차가 0.19% 이내였다. 또한 온도보상회로를 포함한 전류센서를 $-25{\sim}85^{\circ}C$의 온도범위에서 동작시켰을 때 온도계수는 $0.012%/^{\circ}C$ 이내였다.