• 설비공학논문집
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• 제30권4호
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• pp.167-174
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• 2018

The geothermal heat pump systems were installed for heating and cooling of public buildings in Jincheon Eco-friendly Energy town. The heat pump system was operated at night to save on operational costs, and the cold heat was stored in thermal energy storage (TES). In this study, the performance of geothermal heat pump systems with the TES during the summer season was analyzed, and the operational costs with and without the TES were compared. The electric chiller model was used to simulate a heat pump applied without the TES system. Electric rates of each system were measured to calculate operational costs. When the TES is used in the air conditioning system, the electric load (30.4 MWh) calculated in the daytime can move to off-peak load time, and the operational cost is reduced by 36~54%.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.421-428
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• 2011

최근 지구 온난화와 더불어 급격한 기후 변화 등으로 여름철 주간 냉방 수요가 급격히 증가하여 이에 따른 전력 수요량이 증가하고 있다. 또한 주간 전력 피크로 인한 급격한 전력부하 상승은 전력 수급의 불균형을 가져 와 사회적 문제로 대두되고 있다. 이를 위해 개발된 축냉시스템은 전력사용량이 상대적으로 적은 심야시간에 냉열을 만들어 탱크에 저장해 두었다가 그것을 주간 냉방 전력 사용 피크시간에 이용함으로써, 냉동기의 용량이 작아지고 냉동기를 고효율로 운전할 수 있으며, 갑작스런 부하 증가에 적절히 대응할 수 있는 등 여러 가지 장점을 갖고 있다. 이로 인하여 주간전력 피크를 줄여주는 효과를 가진다. 축냉시스템 중 하나인 슬러리아이스형은 슬러리아이스가 과냉되지 않은 작은 입자형태를 갖고 있어 해빙특성이 뛰어나므로 부하변동에 빠르게 반응할 수 있으며, 그 저장과 재생 및 수송 분야에서 그 장점과 기능이 입증되었다. 본 실험에서는 슬러리아이스 생성 효율을 높이기 위하여 역전유동층을 이용하였다. 이러한 역전유동층은 냉각관 표면에 얼음 부착이 심화되기 전에 얼음 입자를 분리시켜 수 내지 수십 미크론 단위(0.1~0.001 mm)의 슬러리아이스를 생성하도록 하였다.

• 에너지공학
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• 제26권2호
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• pp.99-120
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• 2017

한국지역난방공사 SS지사에서는 시설용량 전기 99MW, 열 98Gcal/h 규모의 열병합(Combined Heat & Power) 발전소를 구역전기사업으로 운영하고 있다. 이 지역은 경기불황과 수요감소로 하절기 6~9월 사이에 잉여열 처리문제가 발생하여 발전기를 가동하기 곤란한 상황이므로 경제성 있는 에너지 신사업모델 개발이 절실하다. 본 연구에서는 이곳의 실제 운영자료를 기반으로 신재생 에너지 하이브리드 시스템을 도입하여 최적화 운영모델을 개발하고자 한다. 특히 신재생에너지 중에서도 입지제약이 작고 열과 전기를 동시에 생산할 수 있는 연료전지(Fuel Cell)발전과 대표적인 신재생에너지인 태양광(Photovoltaic)발전과 심야발전시 전력을 저장하여 주간에 전력을 방출 할 수 있는 ESS(Energy Storage System)의 조합을 검토하였다. 이에 따른 최적화 모델 선정은 HOMER(Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) 프로그램을 활용하였다. 경제성 분석을 수행한 결과, 순 현재비용(NPC) 측면에서는 기존의 99MW 열병합발전이 가장 경제적이지만 신재생에너지를 사용하여 발생되는 탄소배출권 거래와 REC(Renewable Energy Certificate) 거래를 포함한 측면에서는 99MW의 CHP와 5MW의 연료전지, 521kW의 태양광을 하이브리드 시켜서 전력과 열을 공급하는 것이 99MW의 CHP 열병합발전만으로 전력과 열을 공급하는 것보다 최대 2,475억원 경제적인 것으로 나타났다. 구역전기사업에서 최적화 공정모델로 연료전지와 신재생에너지 하이브리드 시스템을 도입함으로써 경제성을 개선시킬 수 있는 결과를 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.93-102
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• 2016

V2G (Vehicle-to-Grid)는 전기자동차 배터리에 저장된 전기를 전력판매사의 전력망을 통해 되파는 양방향 전력 전송 기술이다. V2G 시스템을 활용하는 전기자동차 운전자는 전기요금이 저렴한 심야에 충전한 뒤 출퇴근시 사용하고 남은 전력을 전력사용량이 많고 전기요금이 높은 주간에 판매하므로, 피크시 전력수급의 안정성이 향상된다. 이에 정부는 V2G 인프라 구축 및 지원 대책을 마련하면서 V2G 시스템에 대한 잠재적 소비자의 선호 정보를 요구하고 있다. 본 논문에서는 잠재적 소비자인 일반 국민 1,000명을 대상으로 한 일대일 개별면접 설문조사를 통해 수집된 자료를 수집하였다. 소비자의 선호를 분석하기 위해 경제학적 기법인 선택실험법을 적용한다. V2G 시스템의 속성으로 잔존 전력량, 전력 판매시간, 의무접속시간, 현행 차량가액에 추가하는 가격으로 평가된 지불의 사액이라는 4개를 고려하였다. 분석모형으로는 우선 다항로짓모형을 적용하였는데 '비관련 대안의 독립성' 가정이 위배되어, 이 가정을 요구하지 않는 중첩로짓모형을 최종적으로 적용하였다. 효용함수의 모든 추정계수는 유의수준 10%에서 통계적으로 유의하였다. 속성별 분석결과, 전력 판매가능시간이 1시간 증가하는 것에 대한 한계지불의사액(MWTP, marginal willingness to pay)은 1,601,057원이었다. 그러나 잔존 전력량이 1% 감소 및 의무접속시간 1시간 증가에 대한 MWTP는 각각 -91,911원 및 -470,619원으로 분석되었다. 본 연구에서 도출한 V2G 시스템에 대한 정량적인 소비자 선호 정보는 향후 V2G 시스템 도입 및 관리정책에 유용하게 활용될 수 있다.

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.178-184
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• 2011

압축공기저장(CAES) 발전은 가스터빈에 필요한 압축공기를 야간이나 비첨두 시간에 저렴한 전기로 미리 압축해서 저장하였다가 주간에 활용하는 것으로 전력 저장과 발전의 하이브리드 기술이라고 할 수 있다. 그러나 기존 압축공기저장 발전의 경우 심야에 압축공기를 일정부피의 압축공기 저장조에 충전하게 되면 저장조내의 압력은 점점 증가하게 되고, 반대로 주간에 발전을 위해 압축공기를 방출하게 되면 저장조내의 압력은 감소하게 된다. 이와 같이 운전 압력비 조건이 넓은 범위로 변화하여 설계 압력비에서 벗어나게 되는 것은 압축 및 팽창효율이 크게 감소하게 되는 원인이 된다. 본 논문에서는 이러한 기존의 변압식 압축공기저장 발전 방식의 문제점을 해결하기 위해 새로운 방식의 정압식 압축공기저장 발전 방식을 제시하고 있으며, 엑서지 개념을 포함한 에너지 분석을 통해 에너지 밀도 증가와 효율 향상 효과를 예측하였다. 새로운 방식의 정압식 압축공기 저장 발전 방식은 정압식 압축공기 저장 발전과 공압식 양수발전의 하이브리드 개념으로 기존 변압식 압축공기저장 발전 방식에 비해 정압 운전에 의한 효율향상과 에너지 밀도 증가로 압축공기 저장조의 크기를 50%이상 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.590-595
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• 2016

최근 미국은 전기자동차에 대한 보조금을 30%이상 인상하는 방안을 추진하고 있고, 유럽 각국도 2020년까지 100만대, 2030년까지 600만대의 전기자동차를 보급할 계획인 독일을 중심으로 보급과 개발 정책을 확대하고 있다. 전기자동차 개발을 단순한 기술적인 트렌드가 아닌, 장기적인 에너지 안보와 전체 사회 시스템을 변화시킬 수 있는 가능성 측면에서 접근하고 있기 때문이다.[1] 국내 또한 전기자동차 보급 목표가 증가하고 경쟁이 심화됨에 따라 신규 블루 오션 시장으로 급부상하고 있다. 현재 완속 충전기(Home Charger)의 경우 국내에서는 2015년부터 정부 지원 설치가 중단될 계획인데, 전기자동차의 보급에 최대 장애 요인 중 하나인 충전 인프라 부족을 최적화 된 저가형 Home Charger 개발로 전기자동차 민간 보급 조기 활성화에 기여하고자 한다. 본 논문에서는 IEC 61851-1과 IEC 61851-22 규격을 분석하여 저가형 충전기의 심야전력 알고리즘을 개발하였으며, 완속 충전기의 가격 저감과 편리성을 위해 기존의 충전기 시스템에 ATmega128, Bluetooth 모듈의 추가 구성을 통한 UI의 LCD 패널을 스마트폰 어플로 변경하였다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제14권2호
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• pp.519-547
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• 2005

본 논문 연구의 목적은 전력가격구조의 문제점을 현행 계시별 가격구조내에서 발생하는 사회적 후생 변화를 통해 밝혀보고 구조개편 과도기적 시점에서 용도별 가격구조의 큰 틀을 유지하면서 점진적으로 시장시스템에 적응해 나갈 수 있는 합리적인 요금변경의 방향성을 제시해보고자 함에 있다. 후생변화 분석을 위한 방법으로 이상적인 계시별 시장균형가격 도출을 통해 현행 계시별 용도별 가격하에서 발생하는 경제적 후생변화를 계산하였다. 이상적인 계시별 시장균형 가격은 9개의 계시별(여름철, 봄가을, 겨울철/최대부하, 중간부하, 경부하 시간대 조합) 수요곡선과 한계비용을 반영하는 시장공급곡선을 통해 도출하였는데, 수요곡선은 기연구된 종별 탄력성 자료에 계시별 용도별 평균시간대 수요량과 가중평균 단가대입을 통해 도출하였다. 또한 수요의 가격탄력성은 계약종별로 상이하며 각각의 계약종별 가격탄력성은 모든 점(수요량)에서 동일해 이를 반영하는 수요곡선은 곡선형태라고 가정하였다. 공급곡선은 이상적인 발전시장을 가정한 상태에서 발전부문의 한계비용을 중심으로 기능별 비용을 합산하여 도출하였다. 이상적인 발전시장 가정은 기저부하 발전기로 석탄발전기와 첨두부하 발전기로 가스복합발전기 두 종류가 존재하고 두 발전기의 전원구성은 현재의 부하 수준에서 경제적 효율이 달성될 수 있도록 이상적으로 구성되어 있다고 가정하였다. 이러한 가정과 분석을 통해 2002년 기준 우리나라 전력산업에서 발생하는 사회적 후생감소는 금액으로 환산할 경우 연간 137,770백만 원으로 계산되었고, 정책적 요금인 심야와 농사용 그리고 계시별 요금이 적용되고 있지 않는 주택용과 가로등을 제외한 후생감소 금액은 90,317백만 원으로 계산되었다. 현행 계시별 요금단가 하에서 사회적 후생이 가장 크게 감소하는 계절은 봄가을 시간대로 나타났으며, 시간대별로 볼 때 중간부하 시간대 후생감소가 가장 높게 나타났다. 계약종별 특히 계시별 요금단가를 채택하고 있는 산업용 일반용 교육용에 있어서 사회적 후생감소의 특징으로 우선 산업용의 경우 전체 후생감소 중 약 51% 가량을 차지하였으며, 후생감소가 가장 큰 계절은 봄가을로 나타났다. 시간대별로는 중간부하 시간대의 후생감소가 타 계절에 비해 월등히 크게 분석되었다. 일반용의 경우 전체 후생감소의 약 13% 가량을 차지하였으며, 후생감소가 가장 큰 계절은 여름철, 시간대별로는 경부하 시간대의 후생감소가 타 계절에 비해 월등히 크게 나타났다. 교육용의 경우 계절별로 볼 때 후생감소가 가장 큰 계절은 여름철(1,476천원)로 나타났으며, 시간대별로는 경부하 시간대의 후생감소가 타 계절에 비해 월등히 크게 나타났다. 마지막으로 2002년 6월 이후 단행된 한전의 두 번에 걸친 요금변경을 통한 후생변화를 분석한 결과 후생 감소금액이 2002년 137,770백만 원이었던 것이 조정된 단가로 계산한 결과 116,707백만 원으로 줄어들어 전체적으로 16.3% 가량 긍정적인 후생개선 효과를 가져온 것으로 분석되었다. 다만 요금변경이 계시별 차등을 두면서 이루어진 것이 아니고 계약종별에 따라 일률적으로 시행된 이유로 일부 계약종별의 특정 계시에서는 후생감소 변화가 오히려 나빠지는 결과를 가져왔다.

• 생물환경조절학회지
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• 제8권2호
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• pp.136-146
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• 1999

본 연구에서는 동절기 시설원예용 하우스의 열환경, 난방방식별 에너지 소비 특성, 하우스내 열이동 프로세스자 난방효율에 대해서 중점적으로 검토하였다. 동절기 하우스의 벽체, 지붕을 통해 손실되는 관류열량을 정량적으로 계산하므로서, 하우스의 단열계획 및 난방에너지 절약을 유도할 수 있는 기초데이터를 제시하였다. 난방방식별 실내외 온도차와 에너지 소비량과의 관계를 정량적으로 도출하므로서, 쾌적성, 경제성을 고려한 최적의 하우스 난방방식 선정과 난방기 운용의 효율화를 유도하기 위한 기초자료를 제시하였다 난방방식별 실내외 온도차와 에너지 소비량과의 관계로부터 도출된 결과는 심야전력 난방이 온풍난방에 비해 난방효율이 현저히 높은 것으로 나타났다. 덕트 주변의 수평 및 연직방향으로 다수의 열전대를 설치하여 온풍 난방시 덕트주변의 작물에 미칠 수 있는 고온피해 발생 가능성을 검토하였으나, 약 1$^{\circ}C$이내의 비교적 균일한 온도가 계측되므로서, 온풍에 의한 주변작물의 고온피해는 관측되지 않았다. 덕트 길이방향으로 일정간격마다 덕트내부에 열전대를 설치하여 덕트길이에 따른 온도하강 추이를 검토한 결과, 덕트 단위길이당 0.5~0.8$^{\circ}C$의 온도강하가 계측되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.8-15
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• 1998

지구온난화방지를 위한 이산화탄소 고정화 기술로는 주로 접촉수소화에 의한 탄화수소의 제조가 주로 연구, 검토되고 있으나 값비싼 수소의 확보가 큰 걸림돌로 작용하고 있으며, 기타 해조류 합성 등에 의한 생물학적 고정화 방법도 연구되고 있다. 전기화학적 환원에 의한 이산화탄소 고정화 방법은 전해질 용액중 촉매전극으로 전기화학반응을 일으켜 이산화탄소를 메탄, 에탄, 알코올 등으로 전환시키는 것으로 접촉수소화 방법과 같은 원리로 생각할 수 있으나 전기분해와 동시에 수소화 반응을 일으키므로 장치가 간단하고 심야의 잉여전력을 이용할 수 있는 동의 장점으로 최근 연구개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 환원전극으로 구리 및 페롭스카이트($La_{0.8}Sr_{0.2}CuO_3$) 분말을 시료로 하여 제조한 전극을 사용하였고, 기준전극으로는 Ag/AgCl, 상대전극으로는 백금전극을 사용하였다. 전해액은 $KHCO_3$ 수용액에 이산화탄소를 포화시키고 이를 반응조에 순환시키는 연속흐름식 전해환원시스템을 사용하였다. 환원전극의 크기는 $2{\times}2cm$, 상대전극의 크기는 $2{\times}6cm$의 것을 사용하였고, 전해환원 결과 얻어지는 기상의 생성물과 액상의 생성물을 분석하였다. 또한 전해질의 농도, 페롭스카이트 전극의 제조방법에 따라 환원전류의 크기 및 반응생성물의 종류와 발생량을 측정하였다.