• 한국광학회지
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• 제17권6호
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• pp.556-563
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• 2006

1kHz 반복률의 펨토초 펄스를 방출하는 안정된 Ti:sapphire 처프펄스 재생 증폭 시스템의 자체제작 및 최적화를 위해 시스템을 구성하는 각 요소들의 특성을 세부적으로 분석하였다. 사용된 증폭 공진기를 kHz 영역에서 반복률 변환 가능한 이득스위칭 레이저 구조로 변환하여 펄스 생성시간, 펌프출력에 따른 방출출력 특성 및 파괴여부, 펄스의 길이 및 파장가변 영역 등의 다양한 발진특성을 측정 분석하고, 이 결과를 기반으로 증폭 공진기를 설계하였으며, 내부에 설치된 포켈셀의 작동시간, 증폭 시 펄스의 공진횟수 등을 고려하여 증폭단을 최적화하였다. 증폭기의 종자펄스로는 자체제작된 커 렌즈 모드잠금 Ti:sapphire 레이저로부터 방출되는 50fs 펄스가 사용되었다. 종자펄스는 3개의 거울로 구성된 재생 증폭공진기에 입사되기 전에 펄스늘림기를 통해 120ps로 확대되었으며, 증폭 후 펄스길이의 재압축을 통해 815nm 영역에서 85fs, $320{\mu}J$의 극초단 펄스를 방출하는 1kHz 처프펄스 재생 증폭기를 제작하였다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2009년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.56-61
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• 2009

Paradigm depending only on fossil fuel for building heat source is rapidly changing. Accelerating the change, as it has been known, is obligation for reducing green house gas coming from use of fossil fuel, i.e. reaction to United Nations Framework Convention on Climate Change. In addition, factors such as high oil price, unstable supply, weapon of petroleum and oil peak, by replacing fossil fuel, contributes to advance of environmental friendly renewable energy which can be continuously reusable. Therefore, current new energy policies, beyond enhancing effectiveness of heat using equipments, are to make best efforts for national competitiveness. Our country supports 11 areas for new renewable energy including sun light, solar heat and wind power. Among those areas, ocean thermal energy specifies tidal power generation using tide of sea, wave and temperature differences, wave power generation and thermal power generation. But heat use of heat source from sea water itself has been excluded as non-utilized energy. In the future, sea water heat source which has not been used so far will be required to be specified as new renewable energy. This research is to survey local heating system in Europe using sea water, central solar heating plants, seasonal thermal energy store and to analyze large scale central solar heating plants in German. Seasonal thermal energy store necessarily need to be equipped with large scale thermal energy store. Currently operating central solar heating system is a effective method which significantly enhances sharing rate of solar heat in a way that stores excessive heat generating in summer and then replenish insufficient heat for winter. Construction cost for this system is primarily dependent on large scale seasonal heat store and this high priced heat store merely plays its role once per year. Since our country is faced with 3 directional sea, active research and development for using sea water heat as cooling and heating heat source is required for seashore villages and building units. This research suggests how to utilize new energy in a way that stores cooling heat of sea water into seasonal thermal energy store when temperature of sea water is its lowest temperature in February based on West Sea and then uses it as cooling heat source when cooling is necessary. Since this method utilizes seasonal thermal energy store from existing central solar heating plant for heating and cooling purpose respectively twice per year maximizing energy efficiency by achieving 2 seasonal thermal energy store, active research and development is necessarily required for the future.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.577-577
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• 2016

기후변화는 전 지구적 현상으로 이로 인한 홍수피해는 심화되고 있다. 기후변화 정부간 협의체 5차 보고서(IPCC, 2014)에 의하면 1980년대 이전 세계 평균 홍수피해액은 70억 달러 수준이었으나 2011년에는 240억 달러로 크게 증가한 것으로 나타났다. 2013년 필리핀에 태풍 '하이옌' 내습으로 인해 6,200여명이 사망하고, 2천여명이 실종되는 피해가 발생하였다. 국내의 경우 2014년 8월 경남 부산지역에는 시간당 130mm가 넘는 국지성 호우에 따라 차량 4,000여대가 침수, 5명 사망 등 약 125억원의 재산피해가 발생한 바 있다. 국회예산정책처(2012)와 소방방재청(2014)에 따르면, 자연재해 중 집중호우 및 태풍에 의한 호우피해가 85%를 차지하였으며, 전국 하천 피해액의 98.7%가 지방 및 소하천에서 발생하고 있다. 이에 따라 중소하천과 같이 소외된 지역의 물복지 향상을 위해서는 홍수재해 상황에 대하여 선제적 효과적 대응을 위한 과학적 체계적인 홍수통합관리 체계의 구축이 요구되고 있다. 특히 홍수관련 유관기관 자료를 연계한 실시간 상 하류 수문상황 모니터링, 홍수분석 및 하천수위별 대응기준 수립, 배수펌프장 등 수리시설원격 제어 등을 포함하는 홍수 통합관리체계 구축과 같은 비구조적 대책의 수립이 제방정비, 저류조 등 구조적 대책과 병행하여 반드시 추진되어야 한다. 이에 K-water는 ICT기반의 물관리기술력과 경험을 활용하여, 인력 기술력 예산 부족 등 열악한 재난관리 여건으로 어려움을 겪고 있는 지자체와 협업을 통해 홍수통합관리체계 구축을 지원하고 있다. 홍수통합관리체계 구축은 지자체 상 하류의 다양한 재난정보를 수집 통합하고, 수집된 정보를 활용한 홍수분석 및 홍수 대응기준 수립을 통해 예방적 재난대응 체계를 마련하는 것으로, K-water는 지난 2010년 남원시를 시작으로 무주군, 군산시, 진안군 등 21개 지자체의 홍수재해 통합관리체계 구축을 지원하고 있다. 특히 남원시의 경우 본 사업을 통한 시스템 구축후 홍수피해액이 50% 감소한 것으로 확인되는 등 재난관련 골든타임을 확보하고 홍수피해 최소화를 위한 홍수재해 통합관리 체계 구축은 이제 선택이 아닌 필수라 할 수 있다. K-water는 물관리 전문 공기업으로써의 역할을 다하고, 예방 중심의 재난관리 체계 마련을 위해 '지자체 맞춤형 홍수통합관리체계' 구축 지원을 지속적으로 확대해나갈 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.592-592
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• 2016

국내에는 17,500여개의 농업용 저수지가 전국적으로 분포하고 있다. 국내 농업용 저수지는 대부분이 소규모이며, 연중 수량 변동이 심하고, 유역배율이 작아 태생적으로 수질오염에 취약한 구조로 되어 있다. 특히 농업용 저수지는 도시 근교나 농촌지역에 많이 위치하고 있어 유역 내 축산 농가나 미처리 생활하수에서 유래된 유기물 및 영양염류 유입에 의한 수질오염도가 높다. 저수지에 고농도로 유입되는 유기물, TN, TP를 처리하기 위하여 농어촌연구원과 수생태복원(주)에서는 공동으로 친환경 수처리시설인 생태융합형 접촉산화시스템을 개발하였다. 생태융합 접촉산화수로는 상부 식생과 수로 내의 섬유상 끈상 미생물 접촉재를 이용하여 오염수가 수로를 흐르면서 침전, 여과, 흡착, 산화, 흡수 등 물리학적, 화학적, 생물학적 원리를 이용하여 고농도의 유기물과 질소, 인을 제거하는 물리적, 생물학적 공정을 융복합 기술이다. 본 연구에서는 경기도 시흥시에 소재하고 있는 M 저수지에 현장 Test-bed를 구축하여 수질정화효율을 평가하였다. M 저수지는 유효저수지량이 약 23만톤에 해당하는 소규모 저수지로, 1941년도 준공된 아주 노후화된 저수지로 평균 수심이 2m 이하이고 연중 수질오염도가 높은 저수지이다. 매화저수지 수변에 설치된 생태융합형 접촉산화수로의 전체규모는 길이 8.6m, 폭 2m, 수심 2m에 해당하며, 끈상 미생물 메디아조 3개($2{\times}2{\times}6m^3$), 침전조 1개($2{\times}2{\times}2m^3$)로 구성되어 있다. 기타 부대 장치로는 끈상 메디아조에 산소공급을 위한 Air-mist(마이크로 버블 발생장치), 자동운전계기판, 유입펌프 등이 있다. 생태융합형 접촉산화수로의 처리 공정은 유입수${\rightarrow}$에어미스트${\rightarrow}$고속복합응집장치${\rightarrow}$융복합 산화조(3조)${\rightarrow}$침전조${\rightarrow}$방류로 구성되어 있다. 테스트 베드는 2015년 8월 말경에 구축 완료하였으며, 끈상 미생물 메디아조의 수질정화효율을 평가하기 위하여 9월부터 11월까지 총 7회 걸쳐 유입수와 유출수를 각각 조사하였다. 현장 측정항목인 수온, pH, EC, DO 등은 유입수 및 유출수간 큰 차이가 없었고, COD, SS, Chl-a, TP 등은 수처리시스템 초기 가동시에는 메디아에 미생물 부착율 저조로 유입수 및 유출수 수질농도에 큰 차이가 없었으나, 운영시간의 경과와 함께 메디아의 미생물 충진율이 높아짐에 따라 처리효율이 최대 SS 69.6%, Chl-a 89.3%, TP 89%까지 도달하는 것으로 나타났다. 생태융합 접촉산화수로는 부지 집약적인 컴팩트한 수처리 시설로서 현재 널리 이용되고 있는 인공습지를 대체할 수 있는 경제적인 시설로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.307-316
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• 2021

도시개발의 지나친 진행에 따라 불투수면의 증가로 인해 유출이 증가되어 도시 홍수에 대한 우려가 증가되고 있으며, 도시 유역의 물순환을 개발 이전과 같은 상태로 되돌리고자 하는 노력이 지속되고 있다. 이를 위한 노력으로 저영향 개발(Low Impact Development, LID) 기술이 저류, 침투, 증발산과 같은 기작을 통해 도시개발 전후의 수문 현상을 모사하기 위해 주목받기 시작했으며, LID를 실제 유역에 도입할 수 있는 기법에 대한 연구가 국·내외에서 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 도시 소유역에 강우-유출 수문모형인 SWMM의 모의를 통해 LID를 적용하여 목표로 유출량 저감 효과를 시나리오 별로 분석 및 평가하였다. SWMM-LID 모형을 가산1빗물펌프장 유역을 대상으로 구축하였으며 옥상녹화와 투수성 블록 포장 기법을 기법별 정성평가를 통해 유역에 적용할 LID 기법으로 선정하였다. SWMM내에서 저류 및 침투를 통한 총 유출량 감소 효과를 위해 설정되어야 하는 각 인자들을 설계 하였으며, 6가지 시나리오를 선정하여 모의한 결과, 투수성 포장에 의한 저감 효과가 옥상녹화에 의한 저감 효과보다 더 크게 나타났다. 향후 유역의 특성에 맞는 LID 시설의 설계가 필요하며, 특히 서로 영향을 미치는 하천이나 지하수위 등 도시 수자원 요소들은 전체 시스템에서 고려할 수 있도록 고려되어야 한다.

• 한국광학회지
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• 제32권4호
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• pp.147-152
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• 2021

본 논문에서는 최고 출력 3.0 kW 발진 단일 모드 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. 고출력 광섬유 레이저의 출력을 제한하는 주된 요소인 유도 라만 산란 문턱 값과 광섬유 내 온도 분포를 계산하고 이를 바탕으로 양방향 펌핑 구조의 단일 공진기 Yb 광섬유 레이저 시스템을 제작하였다. 그 결과 4.1 kW의 펌프 출력에서 최고 출력 3.0 kW의 레이저 빔을 얻을 수 있었고, 그때의 기울기 효율은 81.5%로 계산되었다. 최고 출력에서 측정된 출력 빔의 빔질(M²)은 1.26으로 단일 공간 모드 빔 출력 특성을 가지고 있음을 확인하였고, 유도 라만 산란 및 횡모드 불안정 현상은 관측되지 않았다. 본 연구에서 얻은 광섬유 레이저 출력 결과는 지금까지 국내에서 보고된 다이오드 레이저로 펌핑한 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.32-35
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• 2019

축산업의 큰 문제점 중에 하나는 여름철이 되면 폭염이나 전염병으로 인하여 가축들이 폐사하는 것이다. 이러한 상황에서 가축들에게 필요한 것은 적절한 실내 온도와 주기적인 살균 시스템이다. 따라서 본 연구에서는 축사 내부의 온도에 따라 선풍기의 전원을 자동으로 제어하는 시스템과 주기적으로 먹이와 살균처리를 제공하는 기능을 개발하여 효율적으로 축사를 관리할 수 있도록 연구를 진행하였다. 또한 선풍기의 전원을 자동으로 제어하는 기능과 모바일 애플리케이션에 축사 내부의 온도를 표시하는 기능, 먹이와 살균처리를 제공하는 기능을 제안하였다. 첫 번째로 선풍기의 전원을 제어하는 기능은 축사 내부의 온도가 일정 이상으로 올라가면, 선풍기가 자동으로 켜지게 한다. 반대로 축사 내부의 온도가 일정 이하로 내려가면, 선풍기는 꺼지도록 한다. 두 번째로 모바일 애플리케이션의 기능은 축사 내부의 온도를 확인하는 기능이다. 세 번째의 먹이 제공 기능은 서보모터를 이용하여 주기적으로 먹이를 제공하며 제공된 먹이는 컨베이어 벨트를 통하여 가축들에게 전달된다. 마지막으로 살균처리 기능은 DC모터 펌프를 이용하여 주기적으로 가축들을 살균하여 주는 기능이다. 본 연구에서 제안한 지능형 축사의 기능을 통하여 가축들의 건강에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국광학회지
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• 제32권5호
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• pp.209-214
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• 2021

본 논문에서는 단파장 영역인 1018 nm에서 최고 출력 626 W를 가진 고출력 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. Yb 광섬유 레이저에서 이득률이 낮은 단파장 영역인 1018 nm에서 레이저를 발진시키기 위한 조건을 이론적으로 조사해보고, 광섬유 끝 단단면 조건에 따른 되먹임 신호를 측정하여 안정적인 레이저 발진 조건에 대하여 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 제작한 단일 공진기 구조의 Yb 광섬유 레이저 시스템으로부터 729 W의 펌프 출력에서 최고 출력 626 W의 1018 nm 파장 레이저 출력을 안정적으로 얻을 수 있었으며 그때 기울기 효율은 86.6%로 측정되었다. 본 연구에서 얻은 1018 nm 파장의 Yb 광섬유 레이저 결과는 지금까지 국내에서 보고된 1030 nm 이하 단파장에서 발진된 Yb 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 세계적으로도 상용 Yb 광섬유와 광부품을 사용한 결과 중 가장 높은 출력에 해당된다. 그리고 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.11-18
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• 2021

나노버블수는 태양광 패널 청소, 도로의 염분 제거, 기계의 정밀 부품 청소 등 다양한 세척 공정에 사용된다. 해양쓰레기 세척 시스템의 전처리에 나노버블을 적용하면 높은 세척 효율과 물 절약이 가능하다. 본 연구에서는 나노버블수의 염분 제거율을 비교하기 위해 NaCl 200,000 mg/L 용액에 목재를 침적시켜 해양쓰레기를 제작하였다. 수돗물과 나노버블수를 이용하여 노즐 종류, 오리피스 직경, 펌프 회전수 및 세척 시간에 따른 목재 표면 염분농도를 비교하였다. 목재 표면 염분농도는 세척시간이 길어질수록 감소하였다. 하지만 물 사용량을 고려한 최적의 세척 시간은 5-10초 사이였다. 노즐의 오리피스 직경이 커질수록 분사압력은 낮아지며, 세척 후 목재 표면 염분농도는 높아졌다. 이는 노즐의 오리피스 직경이 세척 시스템에서 중요한 요인임을 나타낸다. 나노버블수를 이용한 세척 후 목재 표면 염분농도는 수돗물로 세척 후 목재 표면 염분농도에 비해 부채꼴형 노즐은 2.2 %, 원형 노즐은 30.9 % 낮았다. 또한, 나노버블수를 이용한 세척 실험에서 부채꼴형 노즐을 사용하여 세척하였을 때가 원형 노즐을 사용하였을 때보다 목재 표면 염분농도가 약 9.5 mg/L 낮았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.