• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.157-157
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• 2010

우리나라는 기후변화협약에 대응하기 위한 교토의정서를 비준한 국가로서, 아직 온실가스의 의무감축 대상 국가는 아니다. 그러나 2012년부터 시작될 교토의정서 2차 공약기간 중에 브라질, 중국 및 인도와 같이 2차 의무감축대상이 가장 유력시 되는 국가로 지목되고 있으므로, 이러한 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 기술적, 사회적, 정책적 방안이 신속히 마련될 필요가 있다. 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, 대료적인 $CO_2$ 발생대상인 석탄화력발전소로 부터 $CO_2$ 회수방안, 회수, 처리관련 연구를 포함하여 국내외 적으로 활발한 연구가 이루어 지고 있다. 순산소 연소기술을 통한 $CO_2$ 회수, 처리기술은 연료(천연가스, 석탄, 석유)의 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, 특히 공해물질은 NOx 발생량을 10ppM 이하로 줄일 수 있다. 천연가스가 생산되는 LNG기지에서 LNG를 기화시키기 위하여 해수식 기화기(ORV : Open Rack Vaporizer와 수중연소식 기화기(SMV ; Submerged Combustion Vaporizer)를 사용하고 있으며, 특히 SMV는 버너를 이용하여 $-162^{\circ}C$ LNG를 $10^{\circ}C$의 LN로 기화시키는 설비로서 이때 연소시 $CO_2$를 상당량 발생시킨다. 본 논문에서는 SMV에서 순산소 연소방식을 적용하여 연료인 천연가스를 연소시키고, 이때 발생되는 $CO_2$와 수분이 주 성분인 배가스를 연소기에 재순환시켜, 연소실내 고온문제를 해결하며, 최종적으로 배가스중 $CO_2$는 $-162^{\circ}C$의 LNG 냉열을 이용하여 고순도의 액체 $CO_2$로 액화시키므로서 $CO_2$의 회수, 처리문제를 해결하는 방식을 소개하고자 한다. 이러한 방식은 천연가스에서 발생되는 $CO_2$ 회수를 LNG 냉열을 활용하므로서 폐열을 활용하는 에너지 효율적인 문제와 사용가능한 고순도 $CO_2$로 회수하므로서 환경적인 문제를 처리하는 기술이라 할 수 있다.

• 공업화학
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• 제34권3호
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• pp.307-312
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• 2023

본 연구는 수소 경제 사회의 안전 확보를 위해 수소 연료전지 후단 배출된 미반응 수소를 안정적으로 산화하는 방안에 대해 논의하였다. 안전 시스템은 미반응 수소를 에너지원 없이 제거할 수 있는 상온 산화촉매를 충진하였으며, 이때 반응으로 배출되는 산화열은 안정적으로 회수할 수 있는 열 회수 장치를 연계하고자 하였다. 그 결과, 수소 산화 시스템의 충진 조건에 따라 시스템 내 압력 및 유체 흐름이 변화함을 CFD 분석을 통해 확인하였다. 또한 배가스 온도, 열 회수기 내 유량 및 압력조건을 최적화하여 300 ℃ 이상의 배가스 산화 열원을 40 ℃ 이상의 온수를 확보하는 방식으로 폐열을 회수할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 수소 연료전지와 같은 중·소규모 사업장에 적용된 수소 활용 공정을 실증 규모로 평가하여 안전 시스템으로의 가능성을 확인하였다. 추후 실증화 연구를 통해 예측하지 못한 수소 안전사고에 대해 대응할 수 있는 안전 가이드로 활용될 수 있다고 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.43-49
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• 2000

현재 증기나 온수에 의한 열수송은 배관을 통하여 열손실 및 마찰손실 등이 발생하므로 수송거리는 3 내지 5km가 한계이다. 그러나 대부분의 공단이 도시지역에서 10km 이상 떨어져 있으므로 이들 지역에서 발생되는 폐열을 적절히 활용하기 위해서는 새로운 열수송 시스템이 개발되어야 한다. 수소저장합금은 수소를 흡수 또는 방출하면서 발열반응과 흡열반응을 일으키는 특성을 가지고 있으므로 산업공단지역의 폐열로부터 수소저장합금의 수소를 방출시키고, 이 수소를 인근 도시지역에 파이프라인으로 수송한 후 필요시 또 다른 수소저장합금과 반응시켜 열을 얻을 수 있다. 이 시스템에서는 난방의 목적 외에도 수소의 흡수 방출온도가 낮은 합금을 이용하여 냉열을 얻을 수도 있다. 따라서 수소저장합금은 폐열의 저장이나 열수송의 수단으로 활용할 수 있다. $MmNi_{4.5}Al_{0.5}Zr_{0.003}$, $LaNi_5$, $Zr_{0.9}Ti_{0.1}Cr_{0.6}Fe_{1.4}$, $MmNi_{4.7}Al_{0.1}Fe_{0.1}V_{0.1}$ 합금들이 열수송에 적합한 합금으로 선정되어 그 특성을 검토하였으며, 열수송시스템의 설계 및 제어기술에 대하여 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.924-930
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• 2018

본 연구의 목적은 수소연료전지 자동차의 난방부하 대응을 위한 스택 냉각수를 활용하여서, 전동식 히트펌프 시스템에 대한 난방성능 특성을 다양한 운전조건 변화에 대해서 고찰하는 것이다. 냉각수와 냉매(R-134a)와의 열교환을 위해서 판형열교환기를 적용하였고, 전동식 히트펌프 시스템에 적용되는 실내열교환기 입구의 공기온도와 압축기 회전수를 변화시키면서 난방 성능 특성을 분석하였다. 실내열교환기 입구 공기 온도 변화에 대해서 난방 성능은 거의 동일한 결과를 보이고 있는데, 이는 입출구 온도차와 공기 측 밀도의 변화가 균형을 이루었기 때문으로 판단된다. 반면, 히트펌프 시스템 효율(COP)의 경우, 난방 성능은 온도변화에 따라 동일하였지만, 유량 변화로 인하여서, 압축기 소모동력이 감소하였기 때문에, 실내열 교환기 입구 온도가 감소함에 따라서, 시스템 효율은 증가하는 경향을 보이고 있다. 추가적으로, EEV개도가 45%정도까지 열리는 구간에서는, 압축기 소모전력 감소하였기 때문에, 시스템 효율이 증가하였고, 그 이후에는 동일한 시스템 효율을 유지하는 것을 알 수 있었다. 압축기 회전수 변화 시에는 난방성능이 증가하면, 시스템 효율은 감소하는 경향을 보여주고 있다. 이러한 원인은 압축기 회전수 증가에 따른 유량의 증가로 판단된다. 향후, 열원으로 사용하는 냉각수에 대한 운전조건을 변화시켜가면서, 난방성능 특성을 분석하여, 전동식 히트펌프의 난방부하 대응을 위한 제어 방안을 연구하고자 한다.

• 스마트미디어저널
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• 제12권10호
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• pp.63-70
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• 2023

최근 스마트팜 에너지 비용 중 35% 낸난방비 에너지 소비가 증가되어 에너지 소비 효율화가 요구되며, 전기료 현실화에 대한 우려로 신재생 에너지 중요성이 증가하고 있다. 신재생 에너지는 수력, 풍력, 태양광 등에 속하며, 이중 태양광 에너지는 전기에너지로 변환하는 발전기술로, 이 기술은 에너지원이 환경에 미치는 영향이 적고, 유지 보수가 간편하다는 특징을 갖고 있다. 본 연구에서는 온실 축열조, 히트펌프 데이터 기반으로 축열조 영향을 많이 미치는 요소를 선정하고 축열조 공급 온도예측 모델을 개발하고자 한다. 시계열 데이터 분석 및 예측에 효과적인 LSTM(Long Short-Term Memory)과 다른 앙상블 학습 기법보다 뛰어난 XGBoost 모델을 이용하여 예측한다. 히트펌프 축열조 온도를 예측함으로써 에너지 소비를 최적화하여 시스템 운영을 최적화할 수 있다. 또한, 태양광 활용에 따른 냉난방비 절감 및 농가의 에너지 자립도 개선 등 스마트팜 에너지 통합 운영 시스템에 연계하고자 한다. 플랫폼을 통해 폐열 에너지의 공급을 관리하고 최대 난방부하 및 계절, 시간별 작물생장에 필요한 에너지값을 도출하여 이를 기반으로 최적 에너지 운용방안을 도출하고자 한다.

• 태양에너지
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• 제18권2호
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• pp.145-152
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• 1998

본 연구는 furan 주물사의 재생시 냉각효율을 크게 높이며 폐열의 회수를 증진하는 데 활용할 수 있는 자료들을 얻기 위하여, 재생된 Furan foundry sand를 유동입자로 사용한 유동층에서 평활관(smooth tube), 나선관(spiral tube) 및 핀관(finned tube)을 수평으로 설치하여, 유동층 내 온도를 $50{\sim}200^{\circ}C$로 유지하면서 전열 관에 대한 열 전달계수를 실험적으로 구하였다. 유동층의 내경은 210mm이고, 전열관의 외경은 모두 12.7mm인 동관을 각각 사용하였다. 본 실험은 관내 냉각수의 Reynolds수 $4,000{\sim}18,000$범위이고, 유동층내 유동입자 Reynolds수 $0.8{\sim}7.5$의 범위에서 수행하여 다음과 같은 결과들을 얻었다. 1. 유동층내 온도가 높으면 모든 전열관에서 열 전달계수는 커진다. 2. 최대 열 전달계수는 평활관에서는 $Re_p$수 $3.5{\sim}5.5$, 나선관에서는 $Re_p$수 $4.4{\sim}5.2$, 핀관에서는 $Re_p$수 $3.5{\sim}4.8$의 범위에서 각각 얻을 수 있다. 3. 유동층내의 온도에 따라 약간 다르지만 평활관, 나선관 및 핀관에서의 최대 Nu수들은 각각 대략 1:1.5:3.0의 비를 얻는다.

• 에너지공학
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• 제21권2호
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• pp.133-137
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• 2012

청정에너지 이용 기술 중 태양 에너지 이용 기술은 태양광 발전이나 태양열 난방 및 급탕 등 여러 분야에서 활용되고 이다. 특히, 획기적인 에너지 변환 방법인 열음향(Thermoacoustic)은 태양열 및 주변의 폐열을 이용하기 때문에 청정에너지 기술로서 주목받고 있다. 따라서 본 연구에서는 태양 에너지를 열원으로 하는 열음향 레이저의 개발을 위하여, 열음향파 발생 시스템에 전원을 공급하여 단일 튜브의 기하학적 형상에 따른 음향파의 기본 특성을 측정하였다. 본 연구는 스택의 재질 및 형상과 공명튜브의 내경(20.2 mm)을 고정하고, 스택의 위치와 길이, 공명튜브의 길이, 전원의 크기를 변화시켜 실험을 진행하였다. 실험 결과, 공명튜브의 길이가 200 mm, 스택의 길이가 25.6 mm이고, 스택의 위치가 닫힌 면으로부터 5 cm에 위치하였을 때 114.5 dB의 평균음압이 발생하였으며, 공급 전원을 35W로 변화시켰을 때 117.29 dB의 평균음압이 발생하였고, 각각 500 Hz의 주파수가 발생하였다. 또한 공명 튜브의 길이를 150 mm로 하였을 때, 115.7 dB의 평균음압과 630 Hz의 주파수가 나오는 것을 확인하였다.

• 플랜트 저널
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• 제12권1호
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• pp.29-36
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• 2016

최근 늘어가는 에너지 수요를 화석연료에만 의존 할 수 없게 되면서 대체 에너지의 중요성이 대두되고 있으며, 이러한 상황에서 유기랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle, 이하 ORC)등 산업체 폐열, 태양열, 지열, 해수 온도차 등의 저등급 에너지를 효과적으로 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 지역난방 축열시 회수수를 혼합하지 않고 ORC를 이용하여 하부사이클을 구성하여 성능해석 상용프로그램으로 작동유체 및 운전특성을 예측하였다. 지역난방수 운전조건인 열원 온도 $120^{\circ}C$, 열원 유량 $163m^3/h$(회수수 유량을 고려한 값)로 하고 이 온도에 적합한 다수의 작동유체를 선정하여 성능해석을 수행하였으며, 최고의 성능이 나타난 R245fa의 경우 269.2kW출력과 6.37%효율을 얻을 수 있었다. 또한 ORC 시스템의 응축기 압력변화에 따라 지역난방 회수수 온도가 $57.3{\sim}85^{\circ}C$범위에 형성됨으로서 보일러 입구온도상승에 따른 연료 절감 효과가 예상되었다.

• 한국가스학회지
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• 제18권4호
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• pp.13-20
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• 2014

상업용 천연가스 배급 시스템에서 천연가스의 공급압력은 압력조절밸브를 사용하여 제어하며 이때 막대한 압력에너지가 낭비된다. 이러한 폐압에너지는 터보 팽창기와 같은 터보기계를 사용하여 회수할 수 있으나 팽창과정에서 발생하는 Joule-Thompson 효과에 따라서 큰 온도강하가 발생한다. 터보 팽창기 전단 또는 후단에 보일러를 설치하여 영하의 온도를 방지할 수 있으며 또한 보일러를 대체하여 연료전지나 가스엔진의 폐열을 이용하여 천연가스를 예열할 수도 있으나 하이브리드 시스템의 구동을 위해 운영규모에 따라 일정량을 소모해야 한다. 이 연구에서는 천연가스가 가지고 있는 압력에너지를 활용하여 천연가스의 소모 없이 터보 팽창기와 연결된 히트펌프를 구동하여 천연가스를 예열하는 시스템을 제안하고 증발온도, 응축온도 및 작동유체의 변화에 따른 시스템의 열역학적 특성을 분석하였다. R717 냉매가 예상 작동범위 내에서 가장 높은 COP와 가장 낮은 압축일을 나타내 제안된 하이브리드 시스템에 적합함을 확인하였다. 보일러시스템과의 경제성 분석을 통해 천연가스를 LNG 형태로 수입하고 있는 국내의 경우 히트펌프 하이브리드 시스템이 경쟁력 있음을 확인하였다.

• 대한한방내과학회지
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• 제35권1호
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• pp.92-105
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• 2014

목 적 : 본 연구는 청허열약(淸虛熱藥)으로서 폐(肺), 간(肝), 신경(腎經)에 귀경(歸經)하여 양혈제증(凉血除蒸), 청폐강화(淸肺降火)의 효능으로 음허조열(陰虛潮熱), 골증도한(骨蒸盜汗), 폐열해수(骨蒸盜汗), 객혈(喀血), 육혈(衄血), 내열소갈(內熱消渴) 등의 치료에 상용되는 지골피(地骨皮)에 대해, 산화적 스트레스를 유발하여 신 독성을 일으키는 것으로 알려진 cisplatin을 투여한 Wistar rats에서의 신기능 손상 방지 효능을 관찰하고, 산화적 스트레스 및 그로 인한 염증반응 관련 전사인자와 효소들에 대한 억제효과와 항산화제를 촉진하는 효능을 확인하였다. 방 법 : Cisplatin으로 급성신부전증이 유도된 Wistar rats에서 地骨皮의 복용으로 인한 혈중 BUN 수치 변화를 관찰함으로써 신기능 보호효과를 확인하였다. Cisplatin으로 인한 신 손상의 주요 기전으로 알려진 산화적 스트레스에 대한 억제 효과를 확인하기 위하여 신 조직에서의 ROS, TBARS 수치를 관찰하고, ROS를 생성시키는 NADPH oxidase의 subunits인 NOX-4, $p47^{phox}$, $p22^{phox}$와 산화적 스트레스로 유도되는 염증반응과 관련한 NF-${\kappa}B$의 활성 및 COX-2, iNOS의 단백질 발현정도를 Western blotting을 통해 확인하였다. 또한 주요 항산화제인 glutathione의 환원형과 산화형 수치를 각각 확인하고 그 비율을 조사하였으며, 또 다른 항산화제인 SOD, catalase의 발현정도를 Western blotting을 통해 확인함으로써 地骨皮의 항산화제 촉진 효능을 관찰하였다. 결 과 : 지골피(地骨皮)는 cisplatin으로 유도된 급성신부전증 모델에서 증가한 혈중 BUN 수치를 감소시켜 신기능 손상을 유효하게 방지하였다. 또한 cisplatin 투여는 Wistar rats에서 산화적 스트레스 및 그로 인한 염증반응 관련 전사인자와 효소들의 발현을 항진시켜 cisplatin의 신 독성 기전이 산화적 스트레스로 초래됨을 확인할 수 있었으며, 지골피(地骨皮) 투여군의 경우 신조직 ROS, TBARS, NADPH oxidase를 유의하게 감소시켰고 NF-${\kappa}B$의 활성과 COX-2, iNOS 발현 또한 억제하는 것을 관찰하였다. 나아가 주요 항산화제로 알려진 GSH, SOD 및 catalase에 대한 지골피(地骨皮)의 촉진효과를 확인하였다. 결 론 : 이상의 결과로 지골피(地骨皮)는 신기능 손상을 방지하고, 항산화제 활성을 촉진시켜 산화적 스트레스와 염증반응을 효과적으로 저해함으로써 cisplatin으로 유발되는 급성신부전증의 치료 및 예방에 활용될 수 있음이 시사되었다.