• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.464-464
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• 2023

최근 이산화탄소(Carbon Dioxode, CO₂) 배출량 증가로 인하여 지구온난화와 같은 기후변화 문제가 심각한 사회 문제로 대두되고 있다. 이에 따라 2015년 12월 12일 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약에서 교토의정서를 대체하는 파리협정(Paris Agreement)을 채택하였으며, 국내에서는 이러한 국제사회의 기후변화 대응에 동참하고 온실가스 감축을 이행하기 위한 2050 탄소중립 정책을 추진하였다. 이산화탄소를 다량으로 발생시키는 철강·산업·건설·에너지 분야 중건설 분야에서 배출되는 이산화탄소는 전체 배출량의 19.9%로 특히 시멘트를 제조하는 과정에서 많은 양의 이산화탄소가 배출되고 있다. 기존의 건설 분야 에서는 이산화탄소를 저감하기 위해 콘크리트 배합 또는 양생과정에서 챔버 내 이산화탄소를 가스 형태로 주입하여 탄산화 반응을 통해 콘크리트 내부에 이산화탄소를 영구히 저장시키고자 하였다. 그러나 이는 챔버 사용, 양생조건 등 적용 조건이 제한적이며, 콘크리트 내 이산화탄소 흡수 효율이 높지 않아 이를 개선할 수 있는 기술이 필요하다. 이를 개선하기 위해 최근에는 콘크리트 배합수 내 이산화탄소를 용해시켜 배합과정에서 콘크리트 내부로 이산화탄소를 강제로 인입시키는 연구들이 진행되고 있다. 그러나 콘크리트 배합수로 사용되고 있는 일반물이나 지하수의 경우 가압을 하여도 약 1,400mg/L의 이산화탄소를 용해시키며, 가압을 통해 용해된 이산화탄소는 쉽게 대기 중으로 방출되는 한계점을 지니고 있어 현장에서 사용하기 어려운 문제가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 200nm 이하의 크기를 가지는 나노버블기술을 이용해 압력을 가하지 않은 상태에서 수중에 이산화탄소를 용해시킬 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 나노버블기술을 이용한 수중 이산화탄소용해 시스템을 통해 수중에 이산화탄소를 용해시켜 콘크리트 배합수로 활용하기 위한 기초 연구가 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.341-341
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• 2023

전 세계적으로 발생하고 있는 기후변화로 최근 극한의 가뭄이나 홍수가 발생하고 있으며, 이로 인한 경제·사회적으로 피해를 발생시키고 있는 실정이다. 이에 따라 기후변화에 직접적으로 영향을 주는 원인 중 하나인 온실가스에 대한 관심 높은 실정이며, 전 지구적으로 다양한 분야에서 탄소중립을 위한 정책이나 실천 방안 마련을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 우리나라에서는 2050 장기 저탄소 발전전략을 수립하였으며, 농축산부문의 온실가스 배출량을 2018년 배출량인 24.7백만톤 대비하여 2030년까지 27.1%인 약 6.7백만톤 감축을 목표로 하며 그 중 벼 논물관리를 통한 온실가스 감축 목표량은 540천톤으로 농업인의 참여가 요구된다. 이에 본 연구에서는 저탄소 논물관리를 위한 농업인 대상으로 총 3회의 교육을 실시하였다. 저탄소 논물관리 참여의식 고츼 및 탄소 중립에 대한 이해를 돕기위한 교육을 실시하였고 교육 전·후 참여 농업인 대상의 설문조사를 실시하였다. 저탄소 논물관리의 핵심인 중간 물떼기와 관련된 설문 결과, 교육 전 2주 미만 논물을 건조한다고 응답한 농업인은 51%였으나 교육 3회 실시 후 설문에서는 2주일 이상 논물을 건조한다고 응답한 농업인이 78%로 증가하였다. 또한, 출수기부터 완전 물떼기 전까지의 논물관리 방식인 걸러대기는 교육전 49%였지만 교육 실시 후 74%로 증가하여 걸러대기를 실천하는 농업인 비율이 높아졌다. 이처럼 농업분야의 온실가스 배출량 감축을 위한 정책이 현장에서 효과적으로 실천되기 위해서는 농업인의 참여가 필수적이다. 따라서 본 연구와 같이 농업인 대상의 교육이나 컨설팅 등이 함께 이루어진다면 더욱 높은 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.486-486
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• 2023

하수처리장 내 생물반응조에서는 유기물을 제거하거나 질산화(Nitrification) 반응을 일으키기 위하여 산소를 요구하고 있으며, 필요한 산소는 송풍기 운영을 통해 공급하고 있는 상황이다. 질산화 반응을 일으키기 위해서 처리장 내 일정 이상의 산소가 수중에 공급되어야 한다. 생물반응조내 용존산소가 부족할 경우 활성슬러지의 침전성이 저해되어 오염물질 저감 효율이 떨어지게 되며, 과도한 산소가 공급되어도 수처리의 효율은 개선되지 않으며 반응에 사용되지 않은 산소들은 대기중으로 방출된다. 또한 유입수질에 따라 실시간으로 반응조 내 필요한 산소는 달라지게 되므로 유입수질에 맞는 효율적인 하수처리장 운영이 요구되고 있다. 하수처리장 내 적절한 산소를 공급하기 위하여 많은 연구들이 활발하게 진행되어 왔으나 실제생물학적 처리시 요구되는 산소의 양을 산정할 수 있는 한계점을 지니고 있으며, 하수 성분, 용량과 같은 환경에 따라 차이를 보이고 있어 범용적으로 사용하기에는 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 적용 한계점을 극복하기 위하여 하수도 설계 시 사용되어지고 있는 하수도 시설기준의 산소요구량 및 공기공급량 산정식을 통하여 유입수질에 따라 실제 하수처리장에 필요한 산소요구량 & 공기공급량을 산정하는 시스템을 개발하고자 하였다. 하수도 설계기준의 여러 가지 수식을 실제 하수처리장 내 필요한 요소로 변환시켜 범용적으로 사용가능한 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 하수처리장 송풍량 산정 시스템 적용에 따른 송풍량 절감 효율을 비교분석하기 위하여 2021년 A하수처리장의 4월 월간 데이터를 활용하여 하수처리장에서 필요한 송풍량을 산정하여 실제 사용된 송풍량과 비교 분석하여 송풍량 절감 효율을 분석하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 실제 하수처리장 내 송풍량 산정 시스템을 도입하게 된다면 운전자 경험에 의존하고 있는 수동적인 제어 방식에서 벗어나 자율 제어를 통한 효율적인 하수처리장을 운영할 수 있어 송풍량 절감 및 탄소중립에도 이바지 할 수 있을 것이라고 판단된다.

• Resources Recycling
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• v.31 no.6
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• pp.3-17
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• 2022

The cement industry, which is an energy-intensive and high carbon dioxide emission industry, requires strategy for carbon neutrality and sustainable development. Most domestic cement companies are generating electricity by waste heat recovery system to improve energy efficiency during cement processes; however, few studies exist on recycling of energy related to this. Certain countries with high cement production researched on modifying the conventional waste heat recovery system to maximize waste heat recovery using various methods such as applying the Rankine cycle depending on the temperature, comparing working fluids, applying two or more Rankine cycles, and combining with other industries. In this study, we reviewed the research direction for energy efficiency improvement by summarizing waste heat recovery and utilization methods in the domestic and overseas cement industries.

• Journal of Internet Computing and Services
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• v.24 no.2
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• pp.47-56
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• 2023

Hydrogen energy is an eco-friendly energy that produces heat and electricity with high energy efficiency and does not emit harmful substances such as greenhouse gases and fine dust. In particular, smart hydrogen energy is an economical, sustainable, and safe future smart hydrogen energy service, which means a service that stably operates based on 'data' by digitally integrating hydrogen energy infrastructure. In this paper, in order to implement a data-based hydrogen charging station demand forecasting model, three hydrogen charging stations (Chuncheon, Sokcho, Pyeongchang) installed in Gangwon-do were selected, supply and demand data of hydrogen charging stations were secured, and 7 machine learning and deep learning algorithms were used. was selected to learn a model with a total of 27 types of input data (weather data + demand for hydrogen charging stations), and the model was evaluated with root mean square error (RMSE). Through this, this paper proposes a machine learning-based hydrogen charging station energy demand prediction model for optimal hydrogen energy supply and demand.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.34 no.2
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• pp.100-112
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• 2023

This study evaluated the contribution of carbon neutrality by calculating the carbon reduction amount and reduction intensity targeting the hydrogen pilot city and applying it to the carbon neutral reduction target. In the building sector, the reduction amount for 2030 was 10.8% on average. In addition, by 2050, the contribution to carbon neutrality of plan A was 14.1% on average, and the contribution to carbon neutrality of plan B was 15.1% on average. In the 2030 reduction amount of the transportation sector, the contribution to carbon neutrality was 138.4% on average. In addition, by 2050, the contribution to carbon neutrality in plan A was 82.5% on average, and the contribution to carbon neutrality in plan B was 74.9%. From the above research results, additional carbon reduction is possible when creating a hydrogen city, so it will be used as a basis of city-level carbon neutral model. It will also be used as a basis for technology development and investment promotion for various hydrogen supply methods in the future.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.21 no.4
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• pp.18-22
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• 2022

Photovoltaics (PV) power generation efficiency is affected by meteorological factors such as temperature and wind speed. In general, it is known that the power generation amount decreases because photovoltaics panel temperature rises and the power generation efficiency decreases in summer. Photovoltaics Thermal (PVT) power generation has the ad-vantage of being able to produce heat together with power, as well as preventing the reduction in power generation efficien-cy and output due to the temperature rise of the panel. In this study, the amount of heat collected by season and time was calculated for photovoltaics thermal modules using the International Weather for Energy Calculations (IWEC) data provided by the American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). Based on this, we propose a method of predicting the temperature of the photovoltaics panel using thermal analysis and then calculating the flow rate of coolant to improve power generation efficiency. As the results, the photovoltaics efficiencies versus time on January, April, July, and October in Jeju of the Republic of Korea were calculated to the range of 15.06% to 17.83%, and the maxi-mum cooling load and flow rate for the photovoltaics thermal module were calculated to 121.16 W and 45 cc/min, respec-tively. Though this study, it could be concluded that the photovoltaics thermal system can be composed of up to 53 modules with targeting the Jeju, since the maximum capacity of the coolant circulation pump of the photovoltaics thermal system applied in this study is 2,400 cc/min.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.34 no.3
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• pp.316-326
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• 2023

Development of carbon-neutral fuel production technologies to solve climate change issues is progressing worldwide. Among them, methane can be produced through the synthesis of hydrogen produced by renewable energy and carbon dioxide captured through a CO₂ methanation reaction, and the fuel produced in this way is called synthetic methane or e-methane. The CO₂ methanation reaction can be conducted via biological or thermochemical methods. In this study, a 30 Nm³/h thermochemical CO₂ methanation process consisting of an isothermal reactor and an adiabatic reactor was used. The CO₂ conversion rate and methane concentration according to the temperature measurement results at the center and outside of the adiabatic reactor were analyzed. The gas flow into the adiabatic reactor was found to reach equilibrium after about 1.10 seconds or more by evaluating the residence time. Furthermore, experimental and analysis results were compared to evaluate performance of the reactor.

• Resources Recycling
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• v.32 no.6
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• pp.18-24
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• 2023

This study undertook initial investigations into the carbonation of chlorine bypass dust, aiming to apply it as a raw material for cement and as an admixture for concrete. Various experimental methods, including XRD(X-ray diffraction), XRF(X-ray fluorescence), and particle size distribution analyses, were employed to verify the physical and chemical properties of chlorine bypass dust, with and without water washing. The mineral carbonation extent of chlorine bypass dust was examined by considering the dust type, stirring temperature, and experiment duration. Notably, a higher degree of mineral carbonation was observed in water-washed bypass dust than its non-water-washed counterpart, indicating an elevated calcium content in the former. Furthermore, an augmented stirring temperature positively impacted the initial stages of mineral carbonation. However, divergent outcomes were observed over time, contingent upon the specific characteristics of dust types under consideration.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.22 no.3
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• pp.119-124
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• 2023

In this study, experimental approach of the measurement of condensation and evaporation heat transfer coefficients is discussed for mixed refrigerants using in the ultra low-temperature cooling system for semiconductor etching process. An experimental apparatus was described performing the condensation and evaporation heat transfer measurements for mixed refrigerants. The mixed refrigerant used in this study was composed of the optimal mixture determined in previous research, with a composition of Ar:R14:R23:R218 = 0.15:0.4:0.15:0.3. The experiments were conducted over a temperature range from -82℃ to 15℃ and at pressures ranging from 18.5 bar to 5 bar. The convection heat transfer coefficients of the mixed refrigerant were measured at flow rates corresponding to actual operating conditions. The condensation heat transfer coefficient ranged from approximately 0.7 to 0.9 kW/m2K, while the evaporation heat transfer coefficient ranged from 1.0 to 1.7 kW/m2K. The detailed discussion of the experimental methods, procedures, and results were described in this paper.