• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.773-784
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• 2023

In this study, a comparative analysis between an electric heat pump cooling system and a hybrid desiccant cooling system is conducted. Desiccant cooling is a thermal driven system with potentially lower electric power consumption than electric heat pump. Hybrid desiccant cooling system simulation includes components such as a desiccant rotor, direct and indirect evaporative coolers, heat exchangers, fans, and a heat pump system. Using dynamic simulations by climate conditions, house cooling temperatures and power consumption for both systems are analyzed for 16 days period in the summer season under climate scenarios for the year 2100 prediction. The results reveal that the hybrid desiccant cooling system exhibits a 5-18% reduction in electric consumption compared to the heat pump system.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.94-99
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• 2023

최근 신재생에너지는 주로 사용되는 화석연료의 부족과 환경문제로 풍력에너지와 태양에너지 자원으로 널리 사용되고 있다. 이런 상황에서 풍력에너지는 중요한 에너지원으로 떠오르고 있으며, 풍력 발전 시장은 전 세계적으로 급격한 성장을 보여주고 있다. 본 연구에서는 분리형 블레이드의 선행연구를 위해 일체형 블레이드 공력 설계로 고효율 풍력 터빈 블레이드를 설계를 수행하였다. 블레이드 에어포일은 NACA 4418로 적용하였고, 설계된 블레이드를 평가하기 위해 해석 결과와 비교하여 검증하였다.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.38-49
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• 2010

유기성 폐기물의 혐기성발효공정에 의한 바이오가스 연구가 다양한 목적으로 활발하게 진행되고 있다. 혐기성공정 또는 매립지에서 생성되는 바이오가스의 주요 조성은 메탄, 이산화탄소와 미량의 황화수소와 암모니아로 구성되며, 생산지에서 불순물을 정화시킨 후 바로 사용하거나 혹은 파이프라인을 통해 천연가스처럼 사용할 수 있다. 생산된 바이오가스는 열과 스팀생산, 전기생산, 자동차용 연료 및 화학물질 생산 등에 사용되어질 수 있다. 바이오가스는 사용 용도에 따라 여러 나라들의 관련 규정들이 정비되고 있지만 아직까지 국제적으로 공인된 표준 규격은 없다. 본 논문에서는 세계 각국의 바이오가스 용도별 품질특성을 살펴보았다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.253-254
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• 2014

지구온난화 문제는 한국가의 문제가 아니라 인류의 문제로 대두되어 많은 이에대한 많은 연구가 이루어 지고 있다. 지구온난화의 주 대상물질인 화석연료로부터 연소시 발생하는 이산화탄소를 감축하기위한 많은 규제와 노력이 요구된다. CCS(Carbon Capture & Storage)란 화석연료로 부터 연소시 대기 중으로 배출되는 온실가스($CO_2$)를 포집하여 재생 또는 지중, 해양에 저장하는 기술로서 국가녹색성장 핵심기술중의 하나로 분류되며, $CO_2$ 회수방안, 저장, 처리관련 연구를 비롯하여 국내외 적으로 활발한 연구가 이루어 지고 있다. 또한 순산소 연소기술을 통한 $CO_2$ 회수, 처리기술은 연료의 산화제를 공기대신 순도 95% 이상의 고농도 산소를 이용하여 순산소연소를 하며, 이때 발생하는 배가스의 대부분은 $CO_2$와 수증기로 구성되어 있다. 발생된 배가스의 약 70~80%를 다시 연소실로 재순환시켜 연소기의 열적 특성에 적절한 연소가 가능하도록 최적화함과 동시에 배가스의 $CO_2$ 농도를 80% 이상으로 농축시켜 회수를 용이하게 하며, 동시에 공해물질은 NOx 발생량을 10ppM 이하로 줄일 수 있는 기술이다. 천연가스를 생산하는 LNG기지에서 연소에 의한 이산화탄소를 발생시키는 기기로는 수중연소식기화기(SMV ; Submerged Combustion Vaporizer)를 들 수 있다. SMV는 버너를 이용하여 $-162^{\circ}C$ LNG를 $10^{\circ}C$의 LN로 기화시키는 설비로서 특히 동절기에 작동시키며 $CO_2$를 배출시키는 연소기다. 본 연구에서는 수중연소식 SMV에 순산소 연소방식을 적용하여 천연가스와 산소를 연소시키므로서 발생되는 $CO_2$를 LNG냉열을 이용 액체화 시켜 회수하는 연구를 수행하고 있다. 내용중에 수중연 소식 SMV에 대한 순산소 연소기를 개발하는 연구를 수행하였으며, 실제 SMV의 1/10크기, 열량기준 1/900로 모형을 제작하여 실험하였다. 연소기 노즐 은 직경 0.6mm, 배가스가 수조내에서 48개의 노즐을 제작하였다. 실험결과 일정량 이상의 $CO_2$ EGR율이 일정 값 이상이 되면 화염의 길이가 공기/NG 화염 길이와 큰 차이가 없었으며 $CO_2$ EGR율이 100%이상에서는 $CO_2$ EGR율 증가에 따른 화염길이 변화는 크게 나타나지 않았다. CO 배출 농도는 공기/NG 연소의 경우보다 높게 나타났으며, ${\lambda}$가 1.4보다 높은 조건에서는 측정되지 않았다. NOx의 배출 농도는 약 1~8ppm으로 나타났다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제23권3호
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• pp.515-551
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• 2014

최근 우리나라에서도 바이오에탄올 혼합을 의무화하는 제도 도입을 준비하고 있다. 바이오에탄올은 기후변화에 대응하기위한 수단일 뿐만 아니라 에너지 안보 측면에서 휘발유에 대한 유력한 대체연료이다. 그러나 일반 휘발유보다 판매가격이 더 높은 바이오에탄올 혼합 휘발유를 유통시키기 위해서는 정부 지원이 선행되어야 한다. 따라서 바이오에탄올 소비로 인한 편익이 비용보다 높다면 정부 지원의 정당성이 확보될 수 있을 것이다. 본 연구는 전국의 휘발유 자동차 운전자를 대상으로 바이오에탄올 선호도를 조사하였다. 패널로짓모형을 이용하여 3~10% 바이오에탄올 혼합 휘발유에 대한 속성을 분석한 결과 국산원료를 이용한 에탄올 지불용의액이 리터당 52원으로 나타났다. 한편 바이오에탄올 혼합률이 증가할수록 역 U자형의 비선형 선호도를 갖는 것으로 추정되었고, 전환점에서 바이오에탄올 혼합률은 6.5%로 나타났다. 또한 소득수준과 바이오에탄올 선호간에도 역 U자형의 관계가 나타났고, 전환점 소득 구간이 250~299만 원인 것으로 나타났다. 한편 정치적으로 보수 성향일수록 바이오에탄올혼합유를 선호하고, 바이오에탄올에 대한 사전 지식이 있거나 환경보전에 대한 중요성이 높을수록 바이오에탄올혼합유 이용에 비판적인 것으로 나타났다. 다만 본 연구는 휘발유에 바이오에탄올의 혼유를 의무화하는 정책에 대한 소비자의 지불용의액을 실증분석하고자 하였지만, 우리나라에서 법제화된 RFS 제도에 직접적으로 부합하게 설문이 설계되지 않았고, 바이오에탄올의 원료조달, 제조, 의무혼합비율, 가격인상액 간에 직교관계를 가정했다는 한계가 존재한다. 또한 모형추정결과가 확정적이지 않다는 점에서, 위 결과를 우리나라에서 법제화된 RFS 제도에 그대로 적용하는 데는 주의를 요한다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.439-448
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• 2014

포항철강산업단지의 온실가스 잠재 감축량에 대한 연구를 수행하였다. 2010년 기준 철강산단의 온실가스 배출량은 4,174,000~4,574,000 $tCO_2-eq$로 추정되고, 정부의 온실가스 감축 목표를 달성하기 위해서 2020년까지 최소 552,000 $tCO_2-eq$의 온실가스 감축이 요구된다. 온실가스 잠재 감축량을 추정하기 위하여, 자발적 온실가스 감축사업에 등록된 사례 기술들을 온실가스 목표관리제도 대상으로 지정된 51개 기업의 공정에 적용하였다. 기술적 용이성과 투자비 회수기간 측면에서 분석한 결과, 연료전환과 폐열회수를 이용하여 단기적으로 160,000 $tCO_2-eq$를 감축할 수 있는 것으로 예상된다. 중기적으로는 철강금속 산업 분야에 적용 가능한 열 부문과 전기 부문 기술을 이용하면 각각 229,000과 125,000 $tCO_2-eq$를 감축할 수 있을 것으로 예상된다. 온실가스 예상 목표 감축량 대비 중 단기 기술로 달성할 수 없는 차이(38,000 $tCO_2-eq$)에 대해서는 장기적으로 근본적인 공정 혁신과 최신 설비 및 신재생에너지 기술 도입을 통한 감축 노력이 필요하다.

• 원자력산업
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• 제37권9호
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• pp.58-90
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• 2017

'공포의 값비싼 대가(The High Cost of Fear)'는 공개된 자료 중 동료 평가를 마친 최신의 자료와 간단한 계산 방법을 통해 한국의 탈원전 정책이 가져올 경제적, 환경적 영향을 분석한 보고서이다. 우리는 탈원전 정책이 다음과 같은 영향을 미칠 것으로 예측한다. ${\cdot}$천연가스 구매에만 최소 매년 100억 달러의 비용이 들 것이다. 이는 한국 평균임금인 연소득 29,125달러를 받는 일자리 343,000개에 해당하는 금액이다. ${\cdot}$비용의 대부분은 연료 수입에 사용될 것이며, 한국의 무역 수지가 악화될 것이다. ${\cdot}$한국의 부족한 재생에너지 자원을 고려할 때, 상당한 양의 화석 연료를 추가로 사용하게 될 것이다. ${\cdot}$LNG 발전소가 석탄 발전소를 대체하지 못하고 원자력발전소를 대체하면서 대기 오염으로 인한 조기 사망자 수가 증가할 것이다. ${\cdot}$한국의 전도유망한 원전 수출 산업이 아예 붕괴되거나 큰 타격을 입을 것이다. ${\cdot}$평균적 미국 자동차의 연간 주행거리를 기준으로 150만대에서 270만대의 미국 자동차가 배출하는 배기가스의 양만큼 연간 탄소 배출이 증가할 것이고, 한국은 파리기후협정에서 약속한 탄소 배출 감축 목표를 달성할 수 없게 된다. 본 보고서는 현재 계획된 탈원전 정책의 역사적 사회적 배경을 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. ${\cdot}$'그린피스(Greenpeace)', '지구의 친구들(Friends for the Earth)' 등 막대한 자금 지원을 받는 해외 환경단체들은 탈원전 거짓 정보의 근원이며, 이들은 저렴하고 풍부한 에너지라는 개념을 반대한다. ${\cdot}$후쿠시마 원전 사고와 그 여파의 주된 원인은 일본 원자력산업계의 오만과 원자력에 대한 과장된 집단 공포이다. ${\cdot}$반핵 진영의 논리에는 산업계와 정부에 대한 불신과 원자력, 방사선에 대한 몰이해가 반영되어 있다. ${\cdot}$반핵 진영은 후쿠시마 사고를 2014년 한수원 납품 비리 사태의 심각성을 과장하는 데 사용하고 있다. 2014년의 비리 사태는 한국 원자력 규제기관의 독립성을 증명했으며, 2016년의 경주 지진은 2011년 후쿠시마에서 쓰나미와 노심 용융을 초래한 동일본 대지진의 1/350,000의 크기밖에 되지 않는다. 본 보고서는 한국과 타국가의 반핵 운동이 주는 교훈을 다음과 같이 정리하였다. ${\cdot}$어떠한 국가도 에너지 자원 최빈국인 프랑스나 한국 같은 국가조차도 탈원전 '전쟁'에서 자유롭지 않으며, 이는 전 세계적으로 원자력산업이 쇠퇴하는 원인이다. ${\cdot}$원자력산업계, 정부, IAEA 등은 한국과 세계 여러 국가에서- 문화적, 제도적, 재정적 원인으로 원자력산업의 보호와 확대라는 목표를 달성할 수 없다. ${\cdot}$원자력산업을 구하기 위해서는 새로운 비전과 새로운 제도, 그리고 새로운 리더십이 필요하다. ${\cdot}$원자력의 근원적이고 혁신적인 비전 원자력 인본주의(atomic humanism)에 대한 재조명이 필요하다. ${\cdot}$원자력을 지키고 대중과 소통하기 위해 과학 연구단체, 대학교, 사단법인, NGO 등의 새로운 기관들을 후원해야 한다. ${\cdot}$공포를 조장하는 반원전 세력에 맞서 공포를 극복해야 하고, 대중의 공포를 극복해왔던 다른 기술들의 사례에서 교훈을 얻어야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.590-596
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• 2019

산업이 발달함에 따라 석탄, 석유등 화석연료의 사용이 증대되고 있다. 그 결과 온실가스의 증가와 더불어 이상기후 등의 문제가 발생하게 되었다. 이로 인해 주 자원을 대체 할 수 있는 친환경적인 신재생에너지에 관한 연구가 활발히 진행 중이며, 그 중 열효율이 높은 우드펠릿이 화력발전소, 가스보일러 등에서 대체연료로서 각광받고 있다. 그러나, 우드펠릿의 사용량은 꾸준히 증대 되고 있는 반면 우드펠릿의 사용 시 발생할 수 있는 화재 및 자연발화 등의 위험성에 대한 선행연구가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 길이 20 cm, 높이 20 cm, 두께 14 cm의 시료용기를 사용하여 항온조 내부 유량변화에 따른 우드펠릿 최소자연발화온도와 발화한계온도를 구하여 발화특성을 예측하였다. 그 결과 유량이 0 NL/min일 때 $153^{\circ}C$에서 주위온도보다 시료의 중심온도가 상승하여 발화하였고 이때의 발화한계온도는 $152.5^{\circ}C$를 구하였으며, 유량이 0.5 NL/min, 1.0 NL/min에서 발화한계온도인 $149.5^{\circ}C$를 구하였다. 또한 유량이 1.5 NL/min일 때 발화한계온도인 $147.5^{\circ}C$를 구하였으며, 동일한 저장량에서 유량이 증가할수록 발화한계온도가 낮아지는 결과를 도출하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권1호
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• pp.76-85
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• 2023

신재생에너지로서 수소에 대한 수요가 증가하고 있으나 기존의 화석 연료와 달리 수소는 연료 공급을 위한 전용 충전소가 필요하며, 이러한 인프라 확보를 위해서 수소충전소의 위험성 평가가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 정성적 위험성평가와 정량적 위험성 평가로 구분하여 수소충전소에 대한 위험성평가를 수행하였다. 정성적 평가는 Hazard and Operability Analysis(HAZOP) 기법을 사용하여 Dispenser Module을 두 개의 Node로 평가하였으며, Criticality Estimation Matrix에 따라 Filter의 막힘으로 인한 사고와 고압 사고의 위험도가 High Level로 평가되었다. 정량적 위험성 평가는 Hydrogen Korea Risk Assessment Module(Hy-KoRAM)을 사용하여 화재의 형상과 피해영향범위를 나타냈고, 개인적 위험도와 사회적 위험도에 대한 평가를 수행하였다. 개인적 위험도는 수소충전소로부터 약 100m 떨어진 공공시설 부근까지 추가적인 안전조치가 고려되는 As Low As Reasonably Practicable(ALARP) 구간의 위험도를 보였고, 사회적 위험도 역시 약 10명의 사망자가 발생할 사고빈도가 1E-04/year로 도출되며 ALARP 구간 내에 나타났다. 정성적·정량적 위험성 평가 결과, 공정 단계의 추가적인 안전 조치와 수소충전소 부근의 제한구역 설정을 통하여 안전성 향상 방안을 제시하였다.

• 한국습지학회지
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• 제26권1호
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• pp.41-50
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• 2024

식물 미생물 연료전지(P-MFC)는 식물과 근계의 미생물 군집에서 전기를 생성하는 바이오매스 활용 에너지 기술로 지속가능한 환경을 고려하는 자연기반해법의 적정기술이다. 국내 수변공간에 적합한 P-MFC 기술 개발을 위해서는 국제적인 연구 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Web of Science에서 조회되는 P-MFC 관련 연구논문 총 700편을 대상으로 동시 출현단어 분석 프로그램인 VOSviewer을 사용해 핵심 키워드를 도출하고 연구 동향을 분석하였다. 분석 결과, 첫째, P-MFC 관련 연구는 1998년부터 지속적으로 증가하고 있으며 특히 2010년대 중후반부터 크게 증가 추세에 있다. 국가별 논문 투고 수는 '중국'-'미국'-'인도' 순으로 가장 많았으며 2010년대 이후 P-MFC에 관해 관심이 커지기 시작해 수변공간과 습지 환경이 풍부한 필리핀, 우크라이나, 멕시코 등의 나라에서도 게재 수가 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 기간별 연구 경향의 경우, 1998년~2015년에는 다양한 환경에서 미생물 연료전지의 성능 검증에 대한 연구가 주를 이루었다. 2016년~2020년에는 미생물 연료전지 사용의 구체적인 조건, P-MFC의 구조 및 발전 방식과 관련된 연구가 주를 이루었다. 2021년~2023년에는 P-MFC 발전 과정의 제약 요소와 효율성 향상을 위한 구체적인 연구가 주로 진행되었다. 본 연구를 통해 파악된 P-MFC 관련 국제적 연구 동향은 향후 국내 수변공간에 적합한 기술 개발 시 유용한 자료로 사용될 수 있을 것이다. 향후 본 연구 외에 세부 분야별 연구 동향 및 수준에 대해서도 추가적인 연구가 필요하며 국내에서 P-MFC 기술의 발전과 활성화를 위해서는 현장 적용성에 대한 연구 확대와 정책, 제도적 개선도 병행되어야 할 것이다.