• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권10호
• /
• pp.7176-7181
• /
• 2015

본 논문은 방초, 방림, 로드킬 등이 적용된 고기능 가드레일 지주에 태양광 모듈을 부착하여 자체 전력을 생산하고 USN을 이용하여 야생동물의 출현과 자동차 도로의 상황을 통합 관제 및 상시 감시할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 전체 시스템은 태양광 발전 모듈, 감지 센서부(초전형), 제어부(동작 선택부 및 동작 센서부), USN시스템, DB(응향 및 섬광), 음향 및 섬광 출력부, 로드킬 방지 및 자동차 안전유도 제어 시스템으로 구성된다. 따라서, 도로환경의 개선과 로드킬을 방지하여 동물들을 보호할 수 있고 자동차를 안전하게 유도하며 신재생에너지와 IT융합 기술이 접목된 USN을 이용한 다목적 가드레일의 원격제어 및 모니터링 시스템에 관한 연구이다. USN을 이용한 원격제어 및 모니터링 시스템의 실험결과 무인 감지 시스템의 동작시간은 5.1 ms 이내, 소비전류는 0.328 mA이며 원격제어 시스템의 데이터 전송 속도는 250 kbps, 소비전류는 0.283 mA로 구현됨을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권10호
• /
• pp.4679-4688
• /
• 2011

본 연구는 신재생에너지 활용을 위하여 강원도의 B 지자체를 대상으로 폐기물 발생특성에 따른 매립가스 발생량 및 자원화 가능성에 대하여 연구하였다. B 지자체의 생활폐기물 평균 겉보기 밀도는 144 kg/$m^3$로, 가스 물질 및 연료화 가능성 물질인 가연성 평균 폐기물 조성비는 종이류 36.0 %, 비닐 플라스틱류 21.6 %, 음식물류 19.7 %로 조사되었다. 발열량 분석결과, 고위발열량(습윤) 3,471 $kca{\ell}$/kg, 저위발열량(습윤) 2,941 $kca{\ell}$/kg로 측정되었으며, 특히 음식물류 폐기물의 매립지 직매립이 금지된 후 에는 발열량이 높은 종이류와 비닐 플라스틱의 비율이 증가하여 발열량이 증가한 것으로 나타났다. 매립지에서 발생하는 메탄가스는 2021년(2,505.7 CH4 ton/year)을 정점으로 점차 감소하는 것으로 예측되었는데, 특히 RDF(Refuse Derived Fuel) 제조시설이 설치되면 2013년(1,956.9 CH4 ton/year)을 정점으로 감소되는 것으로 예측되었다. B 지자체의 매립지에서 발생하는 매립가스(Land Fill Gas; LFG) 추정량은 9.92 $m^3$/min 로 예측되어 타 지자체에서 발생하는 매립가스 추정량(10.11 $m^3$/min)과 유사하게 조사되었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.569-575
• /
• 2020

최근, 화석연료 고갈과 온실 가스 배출에 대한 우려가 높아지면서 신·재생 에너지 기술에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 휴대용 전자기기 및 웨어러블 디바이스의 수요가 증가하고 IT기기들이 소형화되면서 배터리의 크기, 사용시간 등의 한계를 극복하기 위한 기술로 에너지 하베스팅이 있다. 본 논문에서는 열전소자의 V-I 특성곡선과 내부저항을 분석하고, 기존의 MPPT제어방식을 비교하였다. P&O제어방식은 열전소자의 전압, 전류를 측정하기 위한 센서 2개를 사용해야하기 때문에 경제적으로 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 출력전압 조절을 위한 센서1개만을 이용하여 MPP를 추적하는 새로운 MPPT제어방식을 제안한다. 제안하는 MPPT제어방식은 duty ratio와 부하의 출력전압의 관계를 이용하였으며, DC-DC Converter의 출력전압을 주기적으로 샘플링하여 duty ratio를 증가 또는 감소시켜 최적의 duty ratio를 찾아 MPP를 유지하도록 제어된다. DC-DC Converter는 Two-Switch 토폴로지인 Cascaded boost-Buck Converter를 이용하여 회로도를 설계하였다. 제안된 MPPT 제어방식은 PSIM 시뮬레이션을 이용한 모의실험을 통하여 검증하였고, 그 결과 열전소자의 V-I 특성곡선으로부터 얻어지는 MPP에서 전압×전류 및 전력값(V=4.2V, I=2.5A, P=10.5W)과 일치함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.568-574
• /
• 2020

최근, 신재생에너지원의 출력 안정화, 수요관리 및 주파수 조정 등 다양한 기능을 가지고 있는 전기저장장치(energy storage system, ESS)의 설치가 매년 증가되고 있다. 그러나, 2017년 8월에 발생한 고창 전력시험센터의 ESS 화재를 시작으로 경산 변전소, 군산 태양광발전소 등 현재까지 총 29건의 화재사고가 발생하여 많은 재산피해가 보고되고 있다. 이러한 전기저장장치의 화재사고는 전기저장장치의 용량이나 계절과는 무관하게 발생되고 있으므로, ESS의 화재원인을 정확하게 파악하고 안전성을 확보하기 위하여 ESS의 사고특성에 대한 분석이 요구되어지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 ESS의 사고특성을 분석하고 안전성을 확보하기 위하여, 전력계통 상용해석 소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 ESS의 모델링을 수행한다. 다양한 시나리오를 기반으로 ESS의 단락사고특성을 확인한 결과, 높은 사고전류로 인하여 보호기기인 퓨즈가 동작하고, 매우 큰 CMV(common mode voltage)가 발생하여 ESS의 절연이 파괴될 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 문제점을 극복하기 위하여, ESS의 배터리측과 PCS측에 각각 SPD를 설치한 경우, DC측 전로에서 발생하는 CMV가 3[kV] 이내로 크게 감소되어 ESS의 절연파괴를 방지할 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.585-593
• /
• 2020

현재까지 총 29건의 전기저장장치의 화재가 발생되었는데, 이 중 22건이 신재생에너지 연계용이며, 완전충전 이후, 운전대기 상태인 휴지기간 동안에 계절과 무관하게 화재사고가 발생되었다. 이것은 병렬로 연결된 셀들의 SOC 상태가 서로 다른 경우, 의도하지 않게 SOC가 높은 셀에서 낮은 셀로 전류가 이동하는 셀프에너지 밸런싱 현상으로, 일부 셀이 과충전되어 열폭주로 인한 화재의 원인으로 평가되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 전기저장장치의 셀프에너지 밸런싱을 방지하는 새로운 BMS의 회로구성과 운용 알고리즘 그리고 SOC 평가알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘과 구현한 BMS를 바탕으로 리튬이온전지의 열화 특성과 열화 및 정상 셀 간의 셀프에너지 밸런싱 특성을 분석한 결과, 정상 셀 대비 열화 셀의 방전 용량 비율은 91.75[%]이며, 열화율이 8.25[%]임을 알 수 있었고, SOC가 높은 정상 셀에서 SOC 낮은 열화 셀로 전류가 이동하는 셀프에너지 밸런싱 현상이 발생함을 확인하였다. 또한, 셀프에너지 밸런싱 전류가 과도하게 높아지는 경우, BMS가 확실하게 셀들의 병렬연결을 분리하여, 리튬이온전지의 안전성을 향상시킬 수 있어, 본 논문에서 제안한 BMS의 유용성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권9호
• /
• pp.528-535
• /
• 2020

최근 신재생에너지 및 분산전원의 급속한 보급과 직류부하의 증가로 인하여 직류급전에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 대한 보호협조방식에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 직류급전방식을 사용하는 기존의 직류 부하망과 도시철도 등은 비접지방식인 IT 접지 시스템으로서 지락고장발생 시 고장전류의 경로가 없고, 정상상태 전류에 비하여 큰 차이가 발생하지 않기 때문에 지락고장검출이 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 절연저항측정장치(IMD : Insulation Monitoring Device)를 직류 비접지계통의 보호기기로 활용하기 위하여, IMD의 검출원리를 정식화한다. 이를 바탕으로 IMD의 신호주입방식에 의한 출력 값을 웨이블릿변환기법으로 분석하여, 사고검출을 신속하고, 정확하게 판단할 수 있는 검출알고리즘을 제안한다. 또한, 상용전력 계통해석프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 직류 비접지계통과 IMD를 모델링하고, MATLAB을 이용한 웨이블릿변환 수치해석모델링을 수행한다. 이를 바탕으로 직류 비접지계통의 지락사고를 해석한 결과, 본 논문에서 제안한 IMD의 사고검출 알고리즘의 유효성을 확인하였다.

• 한국지역지리학회지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.689-705
• /
• 2010

본 연구는 대구경북에 소재한 친환경에너지기업을 사례로 입지현황 및 집적 특성을 클러스터 관점에서 분석해 봄으로써 친환경에너지산업육성을 위한 정책입안의 대안적 기초자료를 제공하고자 시도되었다. 주된 자료는 2010년 6월 21일에서 7월 23일에 걸쳐 기업체와 환경전문가를 대상으로 한 설문조사의 결과이다. 대구경북의 친환경에너지기업은 주로 경북의 포항과 구미, 대구의 달서구에 집적되어 있다. 대경권 친환경에너지기업 존립기반의 핵심적 요소는 지역 내 대기업의 입지와 동종기업의 기술적, 지리적 근접성을 들 수 있다. 즉 대경권은 대기업이 신재생에너지를 신수종사업으로 채택하고 설립한 기업이 중심이며 주된 입지요인은 관련 원자재 확보보다는 교통 및 통신의 편리성, 지역 수요자의 높은 품질 기대 수준, 기술적, 지리적 근접성, 지역 동종기업과 경쟁이며, 현재 애로사항으로는 기술 및 연구개발 금융지원과 전문인력 양성 지원이었다. 향후 대경권 친환경에너지산업의 정책에 있어서는 종래의 인프라 구축지원 혹은 세제 혜택 등에 초점을 맞춘 지원 정책에서 과감히 탈피하여 기업수요에 기반한 기술개발 관련 금융지원, 지역 전문인력양성 및 종사자 재교육 프로그램도입과 친환경에너지산업 분야의 정책과제 발굴에 대경권 친환경에너지산업 육성정책의 초점을 두어야 할 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.345-357
• /
• 2011

최근 지구환경문제와 에너지원의 다각화를 위한 일환으로 파랑에너지를 이용하는 신재생에너지의 기술개발이 유럽과 일본 등을 중심으로 활발히 추진 및 실용화되고 있다. 특히, 케이슨 내의 공기실에서 파랑에 의한 수면의 상하운동으로 유도되는 공기흐름을 이용하는 진동수주형 파력발전시스템은 가장 효율적인 파랑에너지흡수장치로 알려져 있고, 따라서 상업화에 가장 근접한 파력발전장치 중에 하나이다. 본 연구에서는 진동수주형 파력발전구조물에서 터빈(Wells터빈)에 직접 작용하는 공기흐름속도를 2차원 및 3차원수치실험으로부터 검토하며, 이 때 형상의 변화에 따른 공기의 최대흐름속도를 추정하여 진동수주형 파력발전구조물의 최적형상을 논의한다. 수치해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 혼상류(2상류)수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사주기대에 따라 최적형상의 크기가 상이하게 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 최소의 반사율이 발생하는 주기 대에서 공기흐름이 최대로 된다는 것을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.489-495
• /
• 2011

해양에너지는 무궁무진한 부존량을 지니고 있으며 2차적인 환경문제를 야기 시키는 위험성이 상대적으로 작기 때문에 더욱 기대가 모아지고 있다. 우리나라의 서해안은 조수간만의 차가 크기 때문에 해양에너지 중에서도 조력발전을 통한 대규모 신재생에너지 창출이 유리한 지역이다. 아울러 조력발전을 위한 발전소를 해상에 설치 할 경우, 댐 건설에 따른 교량효과, 관광자원효과 및 만내 하천범람을 조절효과 등 다목적의 개발 기대효과를 얻을 수 있다. 조력발전을 위해서는 외해 조석과 발전소 운전에 따른 조지수위 변화에 따라 결정되는 가용수두가 크고, 비교적 광역의 조지면적이 필요하다. 본 연구에서는 가용수두가 클 뿐만 아니라, 만입구가 좁고, 만내에 넓은 조지면적을 지닌 서해안에 위치한 가로림만에 조력발전소를 건설할 경우, 조력발전에 따른 효과를 예측하는데 있어서 필수적인 수리특성의 변화를 EFDC모델을 이용한 수치모형실험을 통해 검토하였다. 검토 결과, 조력발전 입지로서의 가로림만의 입지타당성을 확인하였으며, 대상지역은 창조시의 유속보다는 낙조시의 유속이 빠르기 때문에 낙조시 유속이 빠른 서측수로에 수차발전기를 설치하고 동측수로에 수문을 설치해야 하는 등의 설계 지견을 얻을 수 있었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권4호
• /
• pp.201-209
• /
• 2016

Glucose ($C_6H_{12}O_6$)의 이론적인 최대 메탄수율은 표준상태(1 atm, $0^{\circ}C$)를 기준으로 0.35 L $CH_4/g$ COD이지만, 전통적인 혐기성소화조에서 유기물이 메탄으로 전환되는 양은 연구의 방법이나 유기물의 종류에 따라 매우 다양하게 보고되고 있으며, 대부분의 연구실 규모 실험에서 안정화 후 메탄 수율은 0.35 L $CH_4/g$ COD 이하로 나타난다. 최근, 미생물 전기화학 기술(Microbial Electrochemical Technology, MET)은 지속가능한 신재생에너지 생산 기술로서 큰 주목을 받고 있으며, MET를 혐기성소화조에 적용할 경우 고농도의 유기성폐기물의 빠른 분해가 가능할 뿐만 아니라 전기화학적인 반응에 의해 휘발성지방산(VFAs)이나 독성물질, 생분해 불가능한 물질까지도 분해가 가능하며, 소화조 내 미생물의 활성을 높이고 바이오가스의 생산량을 극대화 할 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 MET가 혐기성소화의 메탄발생에 미치는 영향에 대하여 연구하기 위해 음식물 탈리액과 하수슬러지의 원소조성에 따른 이론적인 최대 메탄수율을 분석하였으며, BMP (Biochemical Methane Potential) 실험과 연속식 실험을 통한 메탄수율의 특성을 평가하였다. 그 결과, MET가 적용된 혐기성소화에서의 메탄수율은 일반적인 혐기성소화조에 비하여 기질에 따라 2-3배 정도 높았으며, 이론적인 최대 메탄수율에 미치지는 못하였으나 일부는 거의 근접한 결과가 도출되었다. 또한, 일반적인 혐기성소화조와 MET가 적용된 혐기성소화조의 안정화 후 바이오가스의 조성은 거의 유사하게 나타났다. 결과적으로, MET가 혐기성소화조의 유기물 제거효율을 향상시켜 메탄발생량을 증가시킨 것으로 나타났으며, 향후 추가적인 연구를 통하여 MET에서 메탄발생 메카니즘이 명확히 규명되어야 할 것이다.