• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.287-287
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• 2009

연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.554-558
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• 2012

최근 이산화탄소 배출권 문제 등 에너지와 환경문제가 대두됨에 따라 신재생에너지의 도입이 증가하고 있다. 신재생에너지전원은 전력 수급 측면에서 부하 증가에 따른 공급을 가능하여 신뢰성 확보할 수 있다. 그러나 고장 전류 측면에서 고장전류가 증가하여 기존의 보호협조 및 차단기 동작에 악영향을 미칠 수 있다. 특히, 신재생에너지전원의 연계용 변압기 결선방식으로 인해 보호기기가 오동작이 발생 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 보호기기의 오동작을 해결하기 위하여 신재생에너지전원이 연계된 스마트 그리드 수용가 설비의 양방향 보호협조 제어장치(영상지락전류(NGR) 제어장치) 설계하고자 시뮬레이션 분석을 수행하였다.

• 정보와 통신
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• 제30권2호
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• pp.59-65
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• 2013

본고에서는 스마트그리드 사업을 적용하여 현재 세종시 첫마을에 추진하고 있는 스마트그린시티 건설프로젝트 사업에 대하여 다루어 보고자 한다. 행정중심복합도시건설청(행복청) 에서는 2030년까지 세종시의 이산화탄소 70%절감 그리고 세종시의 전체에너지 공급에 약 17% 정도를 그린에너지로 대체를 목표로 하고 있다. 이를 위하여, 우선적으로 행복청은 ICT 기술을 활용한 스마트그리드 기술을 적용하여 에너지 절감 목표를 추진 중에 있다. 행복청은 현재 첫마을 공공 4개 건물을 시범사업으로서 원격통합관리 서비스를 2012년 09월에 구축하기 시작하였으며, 현재에는 이러한 설비들이 모두 구축된 상태이며 에너지 절감방안을 도출 중에 있다. 본고에서는 지금까지 진행되어 온 세종시 첫마을 원격통합관리 서비스에 대하여 알아보고자 한다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1993년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.57-63
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• 1993

냉열발전기술은 일본에서 많이 연구되어 다수의 상업 플랜트가 가동되고 있다. 일본에서는 천연가스 공급압력의 이원화(40 kgf/$\textrm{cm}^2$, 10 kgf/$\textrm{cm}^2$)로 직접 팽창방식을 적용할 수 있어 냉열발전의 경제성이 유리한 반면 국내에서는 비교적 높은 압력(70kgf/$\textrm{cm}^2$)의 단일 압력 공급체계에 적합한 냉열발전 시스템을 모색하여야 한다. 특히 발전용량 규모가 비교적 적은 냉열발전 시스템의 경제성 측면의 불리한 점을 고려할 때 적용 가능한 해당 발전공정들에 대해 전산모사의 방법을 이용하여 다양한 설계조건에서 최적의 조건들을 검토하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 LNG의 저온 Exergy를 이용한 Rankine Cycle, LNG의 압력 Exergy를 이용한 부분팽창 Cycle 및 이 두 싸이클의 혼합 공정인 Linde 공정에 대해 현재 인수기지에서 운영되고있는 각종 설비들의 설계 데이타를 기준으로 상용모사기인 ASPEN PLUS를 이용, 국내 천연가스 공급 체계에 의거 각 공정별 최대 및 최적의 전력 발생 조건들을 검토하였다. 공정별 출력 및 엑서지 효율을 비교한 결과 약 3 ~ 6 Mw의 전력을 생산할 수 있음을 알 수 있었으며 최대 엑서지 효율은 37 %를 얻을 수 있었다. 또한 부분직접팽창방식의 최적시스템을 제시하였고 동일한 전열면적인 경우 부분직접팽창과 랭킨 싸이클의 성능은 비슷한 것으로 확인되었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.205-212
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• 2004

본 논문에서는 연료전지와 컨버터 모듈을 채용한 1-[KVA] 용량의 Line-interactive방식의 무정전 전원 공급장치(UPS)가 제안된다. 제안된 시스템은 두 개의 500[W]급 양자 교환막형 연료전지에 DC/DC 컨버터가 결합된 모듈을 채용하며, 이 모듈들이 인버터의 DC-Link를 공유한다. DC-Link에는 슈퍼커패시터 모듈이 채용되어 출력의 변동이나 연료 개질기의 느린 동특성으로 인한 연료전지와 부하 사이의 순시적인 전력의 불균형을 개선시킨다. 또한 슈퍼커패시터에 저장된 에너지는 단시간 동안의 과부하를 처리할 때에도 사용될 수 있다. 제안된 시스템은 배터리를 사용하지 않으므로 환경친화적이며 청정 에너지원에 대한 요구를 만족시킨다. 1-[KVA] 시스템의 설계 예가 제시되며, 1시간의 정전동안 부하에 전력을 공급하기 위해 필요한 수소의 양과 보상용 슈퍼커패시터의 용량을 계산하는 방법이 소개된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.106-114
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• 2009

본 논문에서는 전력시장 환경에 있어서 신재생 에너지를 포함한 마이크로그리드의 최적운영을 위한 발전계획 방안을 제시하였다. 마이크로그리드는 전력과 동시에 열을 공급할 수 있는 소규모 전력공급시스템으로 경제성 확보를 위한 운전최적화 알고리즘이 필요하다. 따라서 신재생 에너지는 발전 즉시 부하에 전력을 공급하도록 하고, 배터리는 부하평준화에 이용한다. 동적계획법을 적용하여 마이크로그리드 운전에 따른 수익 최대화가 가능한 마이크로그리드 운전 최적화 프로그램을 개발하였으며, 독립운전 및 계통연계 운전모드에서 개발 프로그램의 사레연구를 통해 프로그램의 유효성을 보이고 있다. 제안된 마이크로그리드 최적운영 프로그램은 향후 마이크로그리드 시장이 형성 되면 마이크로그리드의 경제적 운전기법 개발에 적용이 가능하다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2012년도 제46차 학술발표회
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• pp.95-95
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• 2012

기존의 섬유부자재 생산은 피도물의 접점(고리자국)으로 핀홀(pine-hole)에 녹의 발생하여 제품고급화가 어렵고 작업 시 분진 발생 및 유기물질 배출로 열악한 실정이다. 국내 생산방식은 대부분 위와 같은 방식으로 생산하고 있으나 이는 불량률이 높고 열효율이 떨어지는 단점이 있다. 기존의 저가제품은 중국 및 후발국가의 추격으로 세계시장에서 경쟁력을 잃어가고 있으며 선진국의 경우 섬유부자재의 고급화를 위한 무접점 대형코팅 설비 생산 및 연구개발을 하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 무접점 코팅설비의 개발로 피도물에 접점이 없어 녹발생의 원인인 핀홀이 근본적으로 발생하지 않으며, 일괄생산체제를 도입하여 기존의 작업방법 대비 생산성이 향상되고 불량률 및 에너지사용이 감소되며, 또한 원천적으로 분진 및 유기용제 등의 유해물질 배출이 없는 기술을 확보하고자 한다. 개발된 장비의 평가 및 실제 생산현장에서 요구되는 성능을 반영하기 위해 기존 생산설비를 조사하였고, 기존 작업환경에 따른 불량률 및 생산성을 조사하였다. 새로 개발되는 무접점 코팅설비는 기존의 문제점이 보완되며, 에너지 효율 향상 및 작업환경 개선된 One-stop 공정으로 설계하였으며 그 특징은 아래와 같다. 도료 코팅을 위한 파우더 공급 및 제거 공정의 단일화로 생산성을 향상 시키면서 기존보다 분진발생이 거의 없는 도입부 개발 및 밀폐형 코팅부 도입을 통하여 불필요한 열원 낭비를 최소화 시킬 예정이다. 향후 개발된 각 단위 유닛의 최적화를 통한 생산성 향상 및 One-stop 공정에 따른 열효율 개선 및 에너지 사용 절감 효과를 알아보고 피드백하여 최종 개발품에 적용할 예정이다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권10호
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• pp.51-57
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• 2016

본 논문에서는 에너지관리의 효율성 향상을 위하여 데이터 추론기법과 클라우드 호스팅 기법을 활용한 최적의 에너지 관리시스템을 제안하였다. 에너지 절약 및 효율적인 관리 기법이 에너지 생산 및 공급을 줄이기 위해서 매우 유용하다는 점에 대한 관심이 부각되고 있다. 에너지 관리시스템은 컴퓨터를 사용하여 합리적인 에너지 이용과 함께 쾌적하고 기능적인 업무 환경을 효율적으로 유지 보전하기 위한 제어 관리시스템을 의미한다. 제안 시스템은 에너지관리를 위해 다양한 설비를 제어하고, 에너지 소비 환경의 변화로부터 추론을 위한 데이터를 획득하며, 에너지를 사용하는 환경의 변화에 최적으로 적응함으로써 효율적인 에너지 관리가 가능하도록 구현되었다. 구현된 시스템의 성능을 평가하기 위해서 대상 설비에 대한 추론엔진이 작동하는 서버에서 월간 전력사용량을 고려한 실험을 실시하였고, 그 결과 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.143-143
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• 2010

GTL(Gas-to-Liquids)공정 중 합성가스 제조공정(Reforming Process)인 ATR(Auto-Thermal Reforming), SCR(Steam Carbon Reforming), POx(Partial Oxidation)의 시뮬레이션 연구를 수행하였다. Reforming 공정에서 생산된 합성가스는 GTL 합성유 제조공정인 FT(Fischer-Thropsch) 반응기로 주입되며, 합성유 생산에 최적의 효율을 보이는 H2/CO 비(합성가스에 포함된 반응물비)는 2.0으로 알려져 있다. FT공정은 합성가스를 원료로 고온 및 고압 반응을 거쳐 GTL 공정의 최종 생산품인 FT합성유를 제조하는 공정이다. 본 연구에서는 FT공정 효율 극대화를 위해 reforming 공정에서 생성되는 합성가스 내 H2/CO의 비를 2로 수렴토록 모사조건을 설정하였으며, 상기 조건을 만족하는 reforming 공정들의 운전 온도 및 feed 조성을 분석하고 비교하고자 한다. 현재 GTL 플랜트관련 산업계에 적용 혹은 주 연구대상인 reforming 공정으로는 ATR, SCR, POx 공정이 있다. ATR 공정은 $850{\sim}1100^{\circ}C$에서 메탄, 스팀 및 산소를 원료로 활용하여 H2 및 CO를 생산하는 공정으로 발열/흡열 반응이 상존하여 에너지 비용이 낮지만 공정구조 상 열회수설비 및 ASU(Air Separation Unit)이 필요하기에 CAPEX(초기설비 설치비용)가 높은 편이다. SCR공정은 CH4, Steam 및 CO2를 연료로 하기에 이산화탄소가 일정부분 포함된 가스전에도 적용이 가능하나 공정 운전 중 지속적으로 외부에서 열을 공급해야 하기에 에너지 투입비용이 높은편이며, 탄소침적의 문제가 있어 대용량 플랜트에는 적합하지 않다. POx공정은 약 $1,500^{\circ}C$의 고온에서 CH4가 O2에 의해 부분 산화되는 방식으로 촉매가 필요없어 설비비가 타 공정에 비해 저렴하나 생산가스의 H2/CO비가 다소 낮아 전체적인 GTL 공정효율이 저하되는 단점이 있다. 상기 세 공정은 GTL 산업계에서 실증 및 효율증대를 위해 주로 연구되는 공정이기에 본 연구의 분석대상으로 설정하였다. 본 연구에서는 상용공정모사기인 Aspen Plus를 활용하여 reforming 공정별로 FT합성공정의 최적 조건(H2/CO=2)을 만족하는 합성가스 생산조건 분석 및 비교를 수행할 예정이다. 운전조건인 공정 운전온도 및 feed 가스조성 등을 모사하기 위해 합성가스 reforming 공정을 모델링하고 공급유량 및 압력 등의 운전변수는 GTL국책과제 1단계 연구수행 결과를 토대로 선정하고자 한다. GTL공정의 경우, 설비의 운전조건이나 연료가스의 구성 및 유량에 따라 적합한 reforming 공정이 다르기에 본 시뮬레이션 결과를 향후 GTL 플랜트 공정모델 설계시 reforming 공정선정에 참고자료로 활용하고자 한다.

• 식품기술
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• 제25권1호
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• pp.28-43
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• 2012

한국 식품화의 위상은 구이류 및 전골류 조리시 발생하는 냄새, 연기, 기름 튐 등의 문제로 인해 낮게 평가 되고 있는 실정이다. 현재 사용하고 있는 불판 및 가열원료가 다양하여 맛의 균일화가 어렵고 사용 후 세척처리가 번거로운데다 환경오염까지 발생시킨다. 구이 및 전골에 소비되는 에너지가 잔량을 모두 섭취할 동안 연속적으로 공급하므로 에너지 소비 및 내부 공기조건이 열악한데 반해 연기 및 냄새와 관련된 제품의 개발과 생산에 참여하는 업체는 증가하고 있다. 하지만 기술력 및 자본력이 미미한 수준에 있어 많은 기술적 측면의 보완이 요구된다. 또 소스, 양념, 부재료 등의 가공처리를 외국인의 식문화에 적합하도록 맛, 향, 관능의 관점에서 규격화 및 현지화도 요구되며, 공급되는 원재료의 고기종류, 규격, 등급 등의 조건들이 국내 관능뿐만 아니라 외국인의 관능적인 관점에서 표준화가 시급하다. 주한 외국인을 대상으로 한 설문에서 59%가 한국음식의 세계화가 가능하고 89.9%가 한식메뉴를 소개할 의사가 있는 것으로 조사되었다. 이는 외국인 소비자의 인지도에서 불고기와 갈비 등의 구이류가 다른 한식보다 선호도가 증가하는 것이기 때문인 것으로 분석된다. 2009년 농림수산식품부가 '한식 세계화 프로젝트'를 선포하여 1만여 곳의 해외식당을 2017년까지 4만 곳으로 증가할 예정이다. 따라서 한식문화의 표준화를 위한 용어 재료 기구 단위 등의 표준화 기반개발을 바탕으로 조리 및 식문화의 표준화가 요구되고 있다. 우리나라는 구이전문점들이 일반주거 및 아파트 단지에 위치하고 있어 연기와 냄새에 대한 민원 및 분쟁이 발생되고 있다. 이에 집진, 제연 설비의 설치비용이 많이 소요되고 있으며 대부분의 구이설비가 수입제품으로 규모가 매우 크다. 일본의 경우 2002년도부터 음식점에서 발생하는 연기에 관한 규제를 법제화하였다. 위의 기술적, 경제 산업적, 사회 문화적 측면의 필요성을 바탕으로 본 연구는 연기 음식 냄새 저감 성능이 뛰어난 친환경 저에너지의 가열조리 기구 개발 및 국내외 현장적용 산업화 모델 구축을 통해 한식당 시설 개선 및 고급화를 유도하고 세계시장에서의 한식문화 경쟁력을 확보코자 한식문화 경쟁력 확보와 경제, 문화, 산업적 성공 비즈니스 모델을 제시하였다.