그린 네트워킹(Green networking)은 유선 데이터 네트워크(Wired data network)에서 통합적인 에너지 관리를 통해 에너지 낭비와 CO2 배출 감소를 유도하기 위해 주요 관심분야가 되었다. 그러나 액세스 네트워크(access networks)는 유선 데이터 네트워크 영역에서 사용자 단말을 제외하면 가장 많은 에너지를 소비하는 영역임에도 불구하고 그 범위가 매우 광대하여 통합적인 관리가 어렵고, 그 에너지 소모량과 에너지 절약 잠재성을 예측하기가 매우 어렵다. 본 논문에서는 기존의 다양한 수학적 예측 모델과 실험 및 실측 데이터를 이용하여 유선 액세스 네트워크의 에너지 소모량 데이터를 수집하고 머신러닝(Machine learning)의 지도학습을 이용한 다중 선형 회귀모델을 생성한다. 또한 생성한 모델로부터 다양한 실험을 통해 회귀모델의 성능을 최적화하여 유선 액세스 네트워크의 에너지 소모량을 예측하였고 생성한 회귀모델은 널리 알려진 평가 지표를 통해 성능을 평가하였다.
건물 내에 존재하는 자연광은 조명원으로 국한되지 않고 시각적, 심리적 자극을 통한 실내 환경의 질적 향상에 이르기까지 에너지절약 및 공간의 쾌적성에 큰 영향을 미친다. 유입되는 자연광량에 비례적으로 연동되는 건물에너지는 전기조명에너지를 절감시키고 난방 기간동안 일사열의 유입에 따른 난방에너지를 절감시킨다. 여름철에는 전기조명의 소등으로 인한 조명원의 발열량이 감소됨으로써 냉방부하의 감소에 이르기까지 포괄적인 영향을 미친다. 조명개발분야의 선진국에서는 에너지 절약형 광원의 대체와 아울러 자연채광과 통합된 최적 조명제어 기술의 운용만이 건물이 가지고 있는 에너지 절약의 잠재력을 현실화시킬 수 있다고 판단하고 있다. 따라서 본 연구는 일반적인 사무소 모델 공간의 에너지 절약형 인공조명을 대상으로 자연광 유입에 따른 연동적 조명제어 기법을 적용하는 경우를 대상으로, 인공조명의 소등량에 따른 조명에너지의 절감량과 이에 수반되는 냉방에너지의 점감량 및 일사열 취즉에 따른 겨울철 난방 부하 절감량을 분석함으로써 자연채광의 건물에너지에 대한 연간 기여도를 통합 분석하였다. 특히 자연채광의 성능은 실험을 통한 측정 데이터를 이용하고 에너지 해석 프로그램을 재구성하여 실질적인 절감량을 도출하도록 시도하였다.
본 연구는 만 65세 이상의 여자 노인 23명을 대상으로 이중표식수법을 이용하여 측정한 에너지소비량을 기준으로 에너지섭취량을 조사하는 24시간 회상법의 정확도를 평가하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 연구 대상자 평균 연령은 70.3 ±3.3세, 신장 및 체중은 각각 153.0 ± 5.9 cm와 56.0 ± 8.0 kg, 체질량지수 (BMI)는 23.9 ± 2.8 kg/㎡이었다. 24시간 회상법으로 산출된 총 에너지섭취량 (TEI)과 이중표식수법으로 측정된 총에너지소비량 (TEEDLW) 간의 피어슨 상관계수는 r = 0.482로 두 값 간에 의미 있는 양의 상관성 (p < 0.05)을 보여주었다. 그러나 24시간 회상법으로 조사된 3일간의 평균 에너지섭취량 (1,489.6 ± 211.1 kcal/day)은 이중표식수법으로 측정된 총에너지소비량 (2,023.5 ± 234.9 kcal/day)보다 -533.9 ± 228.0 kcal/day만큼 과소보고 되었으며, 두 값 간에 유의한 차이가 있었다 (p < 0.001). 총에너지섭취량과 총에너지소비량간의 과소보고율은 -25.9% ± 10.5%로 나타났다. Bland-Altman 방법으로 총에너지섭취량과 총에너지소비량간의 일치도 평가 결과로 두 값 일치 한계의 범위가 -980.8 kcal/day에서 -86.9 kcal/day로 음의 값으로 치우쳐 나타났다. 본 연구 결과에 따르면 에너지섭취량을 조사하는 24시간 회상법을 여자노인에게 적용시, 과소보고율이 -25.9%로 높았고, 에너지섭취량을 정확하게 예측한 비율 (오차범위 ± 10% 이내)도 8.7%로 낮았다. 따라서 여자노인을 대상으로 24시간 회상법으로 에너지섭취량을 조사하고자 하는 경우, 남자와는 다른 별도의 접근법이 강구되어야 할 것이다. 성별이 24시간 회상법의 정확도에 영향을 미치는 주요한 요인으로 보고된 만큼 향후 연구 대상자 수를 증가하여 더 다양한 연령에서 성별에 따른 차이를 평가하는 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.
표면에너지는 계면특성을 지배하는 핵심인자로 디스플레이의 터치 스크린 패널 공정, 이종소재의 접합, 금속의 클래딩 등 실제 산업에 있어서 매우 중요하다. 표면에너지는 코팅과 본딩 이론에 있어서 기본이 되는 물리량으로 표면에너지가 높을수록 코팅 또는 박막 증착시 코팅, 증착이 용이하며 이종소재의 접합도 쉽게 일어난다. 본 연구에서는 플라즈마 표면처리시 산소 분율의 변화에 따른 기판의 표면에너지와 코팅층과 기판의 부착력의 변화에 대해 연구하였다. 연구의 주요 기판으로 ITO, PET 기판을 사용하였고, 표면 에너지 변화를 확인하기 위해 기판을 상온 상압 플라즈마에 노출시켰다. 플라즈마는 아르곤(Ar)의 공급량을 20 LPM으로 고정하고 산소($O_2$)의 공급량을 0 sccm에서 40 sccm 까지 10 sccm 간격으로 변수를 주었다. 표면에너지 값은 기판 위에 형성된 액체의 접촉각을 통해 도출하였다. 표면에너지 측정 액체로 증류수(deionized water)와 디오도메탄(diiodo-methane)을 사용하였다. 표면에너지는 산소분압이 10 sccm에서 최대값인 76 mJ/m2으로 증가한 후 20 sccm까지 유지하다 다시 직선적으로 감소하였다. 기판에 증착된 크롬 박막의 부착력은 스크래치 테스트를 통해 측정하였다. 표면에너지의 증가와 비례하게 부착력은 증가하였고 표면에너지가 감소하는 범위에서는 부착력도 감소하였다. 기판과 코팅층의 부착력 증가 원인 중 하나인 계면 산화물 층의 생성 여부를 알아보기 위해 auger electron spectroscopy (AES) 분석을 진행하였다. AES 분석을 통해 플라즈마 표면처리시 기판과 코팅층의 계면 산화물층의 두께가 표면에너지의 변화와 비례하게 증가하였다가 감소하는 것을 확인하였다. 산소분압이 10 sccm 이었을 경우 산화물층의 두께가 가장 두꺼웠다. 또한 계면의 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 진행하였으며 산소 분율의 변화에 따라 크롬 산화물의 양이 증가하였다 감소하는것을 확인하였다. 이 연구를 통해 산소를 포함한 플라즈마 표면개질이 기판과 코팅층의 부착력 증가에 영향을 끼침을 확인 할 수 있었다. 또한 이를 응용하여 부착력 증가가 필요한 다양한 분야에서도 쉽게 적용시킬 수 있을 것이다.
환경과 경제성장과의 관계는 환경경제학 분야에서 오랜 동안 논란이 되어왔으며, 논란의 핵심은 두 변수간의 내생성(endogeneity)과 생략변수(omitted variables)들에 관한 문제들이다. 본 연구는 논란의 핵심들을 고려하여 우리나라의 1981년~2008년까지의 시계열자료를 바탕으로 $CO_2$ 배출량과 경제성장 간의 인과관계 및 에너지믹스의 영향을 실증적으로 분석하였다. 에너지믹스와 계량경제학 문제들을 고려한 대부분의 모형에서 $CO_2$ 배출량과 경제성장의 관계가 역 U자형이라는 EKC 가설을 확인할 수 있었으며, 에너지믹스가 국내 온실가스 감축에 크게 기여하는 것으로 나타났다. 에너지믹스가 $CO_2$ 배출에 미치는 영향은 원자력에너지가 다른 에너지원에 비해 $CO_2$ 배출량 감축에 가장 큰 기여를 하였으나, 신재생에너지는 $CO_2$ 감축에 거의 기여하지 못한 것으로 분석되었다. 이는 지금까지 국내에서 신재생에너지 비중이 다른 에너지원에 비해 적었기 때문이다. 또한 최종 에너지 소비부문은 $CO_2$ 증가와 수송부문의 연관성이 통계적으로 유의한 것으로 나타났다.
본 연구는 유가충격 및 에너지절감유도정책충격의 효과를 고려할 수 있는 베이지안 동태확률일반균형모형의 구축을 통해 이들 외생적 충격들의 역할과 함께 현재 우리나라에서 진행 중인 고효율 에너지 소비구조로의 전환이 유발시키는 경제적 효과에 관해 분석하였다. 분석 결과에 의하면 유가상승충격은 소비, 고용, 투자 및 산출량에 부정적 효과를 주었으며, 자본 1단위당 에너지 소비량 절감을 유발시키는 에너지절감유인정책충격은 에너지 소비량의 절감과 함께 소비, 고용, 투자 및 산출량에 긍정적 효과를 주는 것으로 나타났다. 특히, 분산분해 결과는 유가충격이 설비가동률, 에너지 소비량 및 산출량의 단기적 총 변동에 가장 큰 영향을 미치며, 에너지절약정책충격 역시 기술충격과 유가충격에 비해 그 크기와 지속성 면에서 미미한 수준이나, 이들 변수들의 단기적 총 변동을 일정부분 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 마지막으로 석유소비의 비중 축소 및 에너지 소비의 효율성 증대는 유가충격이 주는 부정적 효과를 약화시켜, 이와 같은 에너지 소비구조의 전환이 유가변동의 충격을 축소시키고 있다는 최근의 논의들과 부합됨을 확인할 수 있었다.
대형병원의 에너지 소비패턴을 분석한 후 마이크로가스터빈을 적용할 경우 기존 시스템 대비 냉난방에너지 절감량 및 전기에너지 절감량과 경제성분석을 통해 대형병원의 에너지 소비량을 절감하기 위한 에너지성능평가 모의연구를 수행하였다. 0.5[MW]급 마이크로 가스터빈을 설치한 후 에너지 성능분석을 한 결과 터빈에서의 발전효율은 30[%]이며, 전기는 건물에서 사용되는 조명에너지 뿐만 아니라 전체 전기에너지의 40[%]을 절감할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 터빈에서 발전되는 전기량과 배열을 냉난방에너지원으로 이용할 경우 전체 시스템효율은 70[%]로 상승할 뿐만 아니라 난방에너지의 56[%], 냉방에너지의 67[%]를 절감할 수 있는 것으로 분석되었으며 현가등가법에 의한 시스템 투자회수 기간이 약 9년으로 분석되었다.
Typical Meteorological Year Dataset is necessary for the renewable energy feasibility study. Since National Renewable Energy Laboratory has been built Typical Meteorological Year Dataset in 1978, gridded datasets taken from numerical weather prediction or satellite imagery are employed to produce Typical Meteorological Year Dataset. In general, Typical Meteorological Year Dataset is generated by using long-term in-situ observations. However, solar insolation is not usually measured at synoptic observing stations and therefore it is limited to build the Typical Meteorological Year Dataset with only in-situ observation. This study attempts to build the Typical Meteorological Year Dataset with satellite derived solar insolation as an alternative and then we evaluate the Typical Meteorological Year Dataset made by using satellite derived solar irradiance at Daejeon ground station. The solar irradiance is underestimated when satellite imagery is employed.
본 연구는 콘크리트 구조설계기준을 만족시키면서 내재에너지와 이산화탄소 배출량을 최적화할 수 있는 철근 콘크리트 기둥에 대한 지속가능 설계법을 제시한다. 지속가능 설계법은 기존의 비용절감 중심의 강도설계법에서 벗어나 철근 콘크리트 구조물의 환경 및 에너지 소비에 대한 부하를 최소화할 수 있게 해준다. 철근 콘크리트 기둥의 파괴모드는 가해지는 축력과 휨의 비율에 따라 인장지배와 압축지배로 나누어지기 때문에 각각의 지배모드에 대한 최적화 해석을 수행하였다. 다양한 단면형상과 철근량에 대해 비용, 내재에너지, 이산화탄소 배출량을 최적화시킨 단면을 산출하고 그 특성을 비교 분석하였다. 최적화 해석결과에 대한 분석을 통해 비용을 약 10% 증가시킬 때 내재에너지는 약 25% 그리고 이산화탄소 배출량은 약 55%까지 감소시킬 수 있음을 보였다. 특히, 기둥이 인장지배 상태인 경우 압축지배 상태인 경우보다 내재에너지와 이산화탄소 배출량을 더 큰 폭으로 감소시킬 수 있음을 보였다. 결과적으로 지속가능 설계법은 비용의 최소화 외에도 강도설계법에서 고려하지 않았던 내재에너지나 이산화탄소 배출량을 감소 또는 최적화하는 설계를 가능케 하여 지속가능개발의 개념을 철근 콘크리트 구조물 설계에 도입할 수 있도록 해주는 것을 확인하였다.
본 눈문에서는 강섬유 혼입에 따른 강섬유보강콘크리트의 강도 중대 현상을 규명하고 파괴에너지를 결정하기 위하여, 일련의 초기균열이 있는 강섬유보강콘크리트 시험체에 대하여 파괴실험을 수행하였다. 파괴실험은 3점 휨 실험법으로 실시하였으며, 실험시 각 시험체의 하중변화에 따른 휨 변형률, 중앙처짐, 균열끝 개구변위와 초기균열 발생시의 하중, 극한하중 등을 조사하였다. 이들 실험 걸과를 토대호 강섬유 혼입량과 초기균열비에 따른 강섬유 보강콘크리트의 파괴인성, 임계 에너지해방률 등을 비교 분석하였으며, 아울러 하중-처짐 선도를 이용한 파괴에너지를 결정하였다. 연구결과, 측정된 강섬유보강콘크리트의 하중-처짐선도는 강섬유 혼입량이 클수록 파괴후 완만하게 나타났으며, 하중-처짐선도 면적에 의하여 계산된 강섬유보강콘크리트의 파괴에너지는 강섬유 혼입량이 0.5%~1.0인 경우에 는 무근콘크리트의 파괴에너지의 약 7~10배, 강섬유 혼입량이 1.5%인경우에는 약 15배 각각 크게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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