• 연구논문집
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• 통권27호
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• pp.75-86
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• 1997

Combined cycle power plant is a system where a gas turbine or steam turbine is used to produce shaft power to drive a generator for producing electrical power and the steam from the HRSG is expanded in a steam turbine for additional shaft power. Combined cycle plant is a one from of cogeneration. The temperature of the exhaust gases from a gas turbine ranges from $400^\circC$ to $600^\circC$, and can be used effectively in a heat recovery steam generator to produce steam. Combined cycle can be classed as a "topping(gas turbine)" and a "bottoming(steam turbine)" cycle. The first cycle, to which most of the heat is supplied, is called the topping cycle. The wasted heat it produces is then utilized in a second process which operates at a lower temperature level and is therefore referred to as a "bottoming cycle". The combination of gas/steam turbine power plant managed to be accepted widely because, first, each individual system has already proven themselves in power plants with a single cycle, therefore, the development costs are low. Secondly, the air as a working medium is relatively non-problematic and inexpensive and can be used in gas turbines at an elevated temperature level over $1000^\circC$. The steam process uses water, which is likewise inexpensive and widely available, but better suited for the medium and low temperature ranges. It, therefore, is quite reasonable to use the steam process for the bottoming cycle. Only recently gas turbines attained inlet temperature that make it possible to design a highly efficient combined cycle. In the present study, performance analysis of a dual pressure combined-cycle power plant is carried out to investigate the influence of topping cycle to combined cycle performance.

• 한국가스학회지
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• 제15권1호
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• pp.60-67
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• 2011

화석연료의 고갈과 대기오염 문제의 부담을 덜어줄 수 있는 신에너지 및 재생에너지에 대한 관심이 증가하면서 현재 사용 중인 LPG 및 LNG 가스의 대체 (혼합)연료로, DME (dimethyl ether)와 수소를 혼합 (HCNG)하여 사용하는 방안이 추진되고 있다. 이와 같은 에너지원은 인화성 가스 폭발의 위험을 가지고 있기 때문에, 본 연구에서는 기존의 시설에서 이 혼합연료를 사용할 경우에 대비한 안전관리의 일환으로, 3가지 폭발피해 예측방법 (TNT 당량모델, PHAST 및 CFD기반의 FLACS)을 이용하여 정량적 위험성 평가를 실시하였다. 그리고 각 폭발모델에 의해 산출된 사고결과인 과압의 차이를 비교하였고, 폭발모델의 사용방안을 제시하였다. 그 결과, 기존의 2가지 충전소에서 신에너지 혼합연료를 사용할 경우에는 폭발에 의한 추가 피해는 없을 것으로 예상되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권1호
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• pp.26-32
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• 2015

During the course of a severe accident in a light water nuclear reactor, large amounts of hydrogen can be generated and released into the containment during reactor core degradation. Additional burnable gases [hydrogen ($H_2$) and carbon monoxide (CO)] may be released into the containment in the corium/concrete interaction. This could subsequently raise a combustion hazard. As the Fukushima accidents revealed, hydrogen combustion can cause high pressure spikes that could challenge the reactor buildings and lead to failure of the surrounding buildings. To prevent the gas explosion hazard, most mitigation strategies adopted by European countries are based on the implementation of passive autocatalytic recombiners (PARs). Studies of representative accident sequences indicate that, despite the installation of PARs, it is difficult to prevent at all times and locations, the formation of a combustible mixture that potentially leads to local flame acceleration. Complementary research and development (R&D) projects were recently launched to understand better the phenomena associated with the combustion hazard and to address the issues highlighted after the Fukushima Daiichi events such as explosion hazard in the venting system and the potential flammable mixture migration into spaces beyond the primary containment. The expected results will be used to improve the modeling tools and methodology for hydrogen risk assessment and severe accident management guidelines. The present paper aims to present the methodology adopted by Institut de Radioprotection et de $S{\hat{u}}ret{\acute{e}}$ $Nucl{\acute{e}}aire$ to assess hydrogen risk in nuclear power plants, in particular French nuclear power plants, the open issues, and the ongoing R&D programs related to hydrogen distribution, mitigation, and combustion.

• 한국분무공학회지
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• 제23권4호
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• pp.227-233
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• 2018

An automobile is composed of a combination of a lot of parts, and it is difficult to maintain the same performance from a new car until it's scrapped. Greenhouse gases included in automobile emissions are typically carbon dioxide and methane. It is expected that this greenhouse gas will change depending on the aging (cumulative mileage) of the automobile However, the greenhouse gas characteristics by cumulative mileage lack of actual data due to time and economic difficulties. Therefore, in this paper, we selected automobile with high sales by displacement in korea and carbon dioxide and methane were measured by using method of the related law. The cumulative mileage is as follows; within 160 km (Statutory mileage by 2010), 6500 km (current statutory mileage), 15000 km (approximately 1-year average mileage of Non-business passenger vehicle). As a result of the test, the emission of carbon dioxide and methane was the smallest at 6,500 km, and increased in order of 15000 km, within 160 km. Also, it was confirmed that the $CO_2$ emission change of a large displacement automobile is more smaller at each mileage. Although the greenhouse gas tends to increase as the mileage of the vehicle, it is thought that additional confirmation is required of since 15,000 km as well, because it can occur deviations due to taming process or mechanical friction of the automobile.

• 센서학회지
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• 제31권5호
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• pp.343-347
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• 2022

Recently, the problem of global warming caused by greenhouse gases is getting serious due to the development of industry and the increase in transportation means. Accordingly, the need for a technology to reduce carbon dioxide, which accounts for most of the greenhouse gas, is increasing. Among them, a catalyst for converting carbon dioxide into fuel is being actively studied. Catalysts for reducing carbon dioxide are classified into thermal catalysts and photocatalysts. In particular, the photocatalyst has the advantage that carbon dioxide can be reduced only by irradiating ultraviolet rays at room temperature without high temperature or additional gas. TiO₂ is widely used as a photocatalyst because it is non-toxic and has high stability, but has a disadvantage of low carbon dioxide reduction efficiency. To increase the reduction efficiency, 1-propanol was used in the synthesis process. This prevents agglomeration of the catalyst and increases the specific surface area and pores of TiO₂, thereby increasing the surface area in contact with carbon dioxide. As a result of measuring the CO₂ reduction efficiency, it was confirmed that the efficiency of TiO₂ with 1-propanol and TiO₂ without 1-propanol was 19% and 12.3%, respectively, and the former showed a 1.5 times improved efficiency.

• 한국안전학회지
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• 제38권6호
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• pp.26-35
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• 2023

Sparks cause most fire and explosion accidents in the manufacturing industry during hot work, which ignites surrounding combustible materials. Such incidents lead to high casualties due to suffocation from toxic gases and lack of evacuation. Therefore, the government recently enacted and revised 'The Occupational Safety and Health Act' to prevent fires and explosions at work sites, incorporating legal standards for fire observers, which are important in preventing accidents and the spread of fire during hot work. However, there are notable shortcomings in conducting professional cause analysis of these accidents and in aligning them with advanced foreign legal standards. Additionally, there is a lack of literature review reflecting the manufacturing industry characteristics. Despite the recent enactment and revision of legal standards, gathering sufficient opinions and professional reviews remains insufficient. To address these gaps, interviews were conducted with safety and health workers, analyzing recent fire and explosion causes in domestic manufacturing industries, and reviewing both domestic and international legal standards. Conclusively, proposed improvement measures were centered on the professionalization of fire observer education, enhancing their roles and authority realistically, and improving fire observer placement and operation standards. Consequently, additional 'Occupational Safety and Health Act' standards are necessary for fire observer education and defining the government's role. Second, precise legal standards outlining the role and authority of fire observers are required. Third tailored fire observer arrangements and management standards appropriate for varying work characteristics and company sizes are required. This study emphasizes the importance of supplementing relevant legal standards to prevent fire accidents in the manufacturing industry.

• 센서학회지
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• 제33권2호
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• pp.112-116
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• 2024

Gas-sensor technology for volatile organic compounds (VOC) biomarker detection offers significant advantages for noninvasive diagnostics, including rapid response time and low operational costs, exhibiting promising potential for disease diagnosis. Colorimetric gas sensors, which enable intuitive analysis of gas concentrations through changes in color, present additional benefits for the development of personal diagnostic kits. However, the traditional method of visually monitoring these sensors can limit quantitative analysis and consistency in detection threshold evaluation, potentially affecting diagnostic accuracy. To address this, we developed a machine vision platform based on metal-organic framework (MOF) for colorimetric gas sensor arrays, designed to accurately detect disease-related VOC biomarkers. This platform integrates a CMOS camera module, gas chamber, and colorimetric MOF sensor jig to quantitatively assess color changes. A specialized machine vision algorithm accurately identifies the color-change Region of Interest (ROI) from the captured images and monitors the color trends. Performance evaluation was conducted through experiments using a platform with four types of low-concentration standard gases. A limit-of-detection (LoD) at 100 ppb level was observed. This approach significantly enhances the potential for non-invasive and accurate disease diagnosis by detecting low-concentration VOC biomarkers and offers a novel diagnostic tool.

• 한국기후변화학회지
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• 제2권4호
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• pp.283-295
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• 2011

기후변화에 대응하기 위한 온실가스 감축활동이 국 내외적으로 활발히 이루어지고 있다. 우리나라의 온실가스 감축에 있어서 건물부문의 온실가스 감축은 매우 중요한 부분이다. 2007년 기준 온실가스 총 배출량 610 백만톤 $CO_2e$ 중 건물이 차지하는 비중은 약 23%이며, 감축잠재량은 산업 부문에 이어 두 번째로 큰 수준이다. 본 연구는 향후 건물부문의 온실가스 감축 대책으로 추진될 "탄소제로건물" 건립에 필요한 기반자료를 제공하고자, 국내 최초로 지어진 업무용 "탄소제로 건물"인 국립환경과학원 기후변화연구동에 적용된 주요 기술, 에너지 부하 및 절감 에너지양, 경제성 평가를 수행하였다. 본 건물에 적용된 기술은 총 66가지로, 건물에너지 부하절감기술(30), 건물에너지 효율기술(18), 신 재생에너지 기술(13), 친환경 요소기술(5)이 적용되었다. 연간 총 에너지 부하($123.8kWh/m^2$)는 단열 강화와 고효율 설비 적용 등의 패시브 기술을 통해 40%($49kWh/m^2$) 절감하였으며, 잔여 에너지 부하인 60%($74.8kWh/m^2$)는 태양광, 태양열, 지열을 이용한 액티브 기술로 절감하였다. 건축비용은 일반건물 대비 약 1.4배 더 소요되었으나 액티브 기술을 제외하고 패시브 기술만 적용하게 되면 일반건물의 건축비용과 큰 차이를 보이지 않는 것으로 분석되었다. 건물에서 감축될 수 있는 온실가스양은 연간 $100ton{\cdot}CO_2e$ 수준이며, 에너지 자립으로 인한 연간 에너지 절감 비용은 약 102백만원, 온실가스와 대기오염물질 감축에 따른 부수적 수익은 연간 약 2.2 백만원 수준인 것으로 분석되었다. 또한, Life Cycle Cost (LCC) 분석 결과, 일반건물 대비 초과건축 비용에 대한 손익분기점은 20.6년으로 나타났다.

• 한국석유지질학회:학술대회논문집
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• 한국석유지질학회 2001년도 제8차 학술발표회 발표논문집
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• pp.28-46
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• 2001

천연가스는 탄화수소가스와 질소$(N_2)$, 황화수소$(H_2S)$ 및 이산화탄소$(CO_2)$ 등의 혼합체로서 연소 시 공해물질이 거의 발생하지 않는 무공해 청정연료이며(Beggs, 1984), 현재 환경 문제가 전 세계적으로 급격히 대두되는 시점에서 천연가스는 그 청정성으로 인하여 사용량이 급증하고 있는 실정이다. 과거 Hubbert의 연구(Hubbert, 1974)에 의하면 천연가스는 매우 급속히 고갈되는 자원으로 평가되었으며 이러한 평가는 1980년대에 가스 가격 인상과 사용량의 제한을 유도하였다. 그 후, 지질학적 기반을 바탕으로 한 천연가스 자원 연구에서 Hubbert의 평가에 포함되지 않았던 가스 자원이 규명되었는데 이러한 새로운 가스자원은 비재래 가스 (Unconventional Gas), 기존 저류층의 추가 매장량과 심부 지역에 존재하는 심부 천연가스 (Deep Natural Gas) 등이다. 이러한 새로운 매장량의 추가로 인하여 천연가스의 미래는 밝아졌으며, 저렴한 가격의 안정된 가스 공급을 보장받게 되었다. 심부 천연가스는 15,000 ft $(4,572{\cal}m)$ 이상의 지하에 존재하는 천연가스로서 미국 지질 조사소인 U.S. Geological Survey(USGS)의 1995년 연구 결과로 볼 때, 1,412조 입방피트의 기술적으로 회수 가능한 천연가스 가운데 114조 입방피트가 심부 퇴적 분지에 존재하는 천연가스인데 이러한 심부 가스는 광범위하게 분포되어 있고 다양한 지질학적 환경을 가짐을 알 수 있다 (Kuuskraa, 1998). 심부 가스는 1995년 미국의 전체 천연가스 공급량 가운데 $6.7\%를 차지하였으며 2015년까지 $18.7\%로 증가할 전망이다 (Cochener & Brandenburg, 1998). 그러나 심부가스 개발은 성공률이 낮은 사업인데 그 이유는 투자비가 비싸고 개발하더라도 높은 비율의 비 생산정 (dry hole)이 발생하기 때문이며 그 결과 이러한 심부가스를 경제적으로 개발하기 위하여는 많은 기술적 도전을 극복하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 낮은 성공률을 가지는 심부 가스의 개발 성공률을 증가시키기 위하여 심부 가스가 존재하는 지역의 지질학적 부존 환경 및 조성상의 특성과 생산시 소요되는 생산비용을 심도에 따라 분석하고 생산에 수반되는 기술적 문제점들을 정리하였으며 마지막으로 향후 요구되는 연구 분야들을 제시하였다. 또한 참고로 현재 심부 가스의 경우 미국이 연구 개발 측면에서 가장 활발한 활동을 전개하고 있으며 그 결과 다수의 신뢰성 있는 자료들을 확보하고 있으므로 본 논문은 USGS와 Gas Research Institute(GRI)에서 제시한 자료에 근거하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1108-1119
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• 2018

대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 위해 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후 처리 시스템 등의 많은 접근을 통하여 차량 배출가스와 온실가스를 감소시키려고 노력하고 있다. 이러한 연구들은 주로 차량의 배출가스 (규제 및 미규제물질, PM 입자 배출 등)와 온실가스의 두 가지 이슈로 진행되고 있다. 자동차의 배출가스는 환경오염과 인체에 악영향을 주는 많은 문제를 일으키고 있다. 이러한 배출가스를 줄이기 위하여 각국에서는 배출가스 시험모드를 새로 만들어 규제하고 있다. 2007 년부터 UN ECE의 WP.29 포럼에서 배출가스 인증을 위한 전 세계의 조화된 light-duty 차량 시험 절차 (WLTP)가 개발되었다. 이 시험 절차는 유럽과 동시에 국내 light-duty 디젤 차량에도 적용되어졌다. Light-duty 차량의 대기오염 물질 배출량은 거리 당 무게로 규제되어 있어 주행주기가 결과에 영향을 미칠 수 있다. 차량의 배출가스는 주행 및 환경조건, 주행습관 등에 따라 크게 달라진다. 극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키는데, 이것은 더 많은 연료가 실내를 가열하거나 냉각해야하기 때문이다. 또한 높은 주행속도는 증가된 항력을 극복하기 위해 필요한 에너지로 인해 배출가스 량을 증가시킨다. 일반적으로 상승하는 차량속도와 비교할 때, 급격한 차량가속도도 배출가스를 증가시킨다. 부가적인 장치 (에어컨 또는 히터)와 도로경사 또한 배출가스를 증가시킨다. 본 연구에서는 3대의 light-duty 차량을 가지고 light-duty 차량의 배출가스 규제에 사용되는 WLTP, NEDC 및 FTP-75로 시험을 하였으며, 배출가스가 다른 주행 사이클에 의해 얼마나 많은 영향을 받을 수 있는지를 측정하였다. 배출 가스는 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다. 최대 배출 가스는 주로 냉각 된 엔진 조건에 의해 야기되는 WLTP의 저속 단계에서 발견된다. 냉각 된 엔진 상태에서 배출가스의 양은 시험 차량과 크게 다르다. 이는 WLTP 구동 사이클에 대처하기 위해 다른 기술적 솔루션이 필요하다는 것을 의미한다.