• Steel and Composite Structures
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• 제41권5호
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• pp.681-695
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• 2021

Many existing transmission or communication towers designed several decades ago have undergone nonreversible performance degradation, making it hardly meet the additional requirements from upgrades in wind load design codes and extra services of electricity and communication. Therefore, a new-type non-destructive reinforcement method was proposed to reduce the on-site operation of drilling and welding for improving the quality and efficiency of reinforcement. Six built-up steel angle members were tested under compression to examine the reinforcement performance. Subsequently, the cyclic loading test was conducted on a pair of steel angle tower sub-structures to investigate the reinforcement effect, and a simplified prediction method was finally established for calculating the buckling bearing capacity of those new-type retrofitted built-up steel angles. The results indicates that: no apparent difference exists in the initial stiffness for the built-up specimens compared to the unreinforced steel angles; retrofitting the steel angles by single-bolt clamps can guarantee a relatively reasonable reinforcement effect and is suggested for the reduced additional weight and higher construction efficiency; for the substructure test, the latticed substructure retrofitted by the proposed reinforcement method significantly improves the lateral stiffness, the non-deformability and energy dissipation capacity; moreover, an apparent pinching behavior exists in the hysteretic loops, and there is no obvious yield plateau in the skeleton curves; finally, the accuracy validation result indicates that the proposed theoretical model achieves a reasonable agreement with the test results. Accordingly, this study can provide valuable references for the design and application of the non-destructive upgrading project of steel angle towers.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제11권3호
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• pp.222-228
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• 2022

As a means to cope with the climate change crisis caused by global warming, automobile manufacturers continue to make efforts to use the driving energy of vehicles as electricity. As a result, parts industry such as battery, motor, and controller are attracting attention. China is often seen in large cities, with electric vehicles such as electric bicycles, electric motorcycles, and small electric vehicles popularized and commercialized, mainly in large cities. However, small electric vehicles are not popular in Korea, which is why the country's topography is high in hills. In order to drive the hilly domestic roads, power performance including vehicle climbing ability should be improved. In order to improve the power performance and the climbing capacity of small electric vehicles, the capacity of the motor should be increased. However, when the performance of the motor is improved, the weight of the motor becomes heavy and the price competitiveness is likely to decrease. In addition, in order to operate a high-performance motor, the power consumption of the battery is rapidly increased, so various problems must be solved. In order to commercialize a small electric vehicle for one or two people who do not emit harmful exhaust gas to the human body in a hilly domestic terrain, it is effective to have a separate transmission system. In this study, we were conducted dynamometer test to produce a continuously variable transmission(CVT) system prototype using a spring that can be applied to a small electric vehicle and to install a CVT system prototype manufactured in a small electric vehicle. The dynamometer test results showed that the maximum speed performance, acceleration performance, and climbing performance were improved.

• 문화기술의 융합
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• 제8권6호
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• pp.749-755
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• 2022

전기는 다양한 산업에 이용되는 등 현대 사회에 있어서 필수적인 에너지이다. 그러나, 이를 다루기 위한 전자배선 상에서 발생하는 화재의 비율이 매우 높다. 본 연구에서는 다양한 회귀 모델들을 사용한 분석을 통하여 전기 회로의 온도 변화를 예측하는 시스템을 구현하였다. 이를 위해 전기 회로를 제어하는 전자 접촉기 27종을 사용한 회로상의 온도 데이터를 수집하고 수집된 온도 데이터를 이용하여 회귀 모델들을 훈련하였다. 실험에서 실제 온도와 예측온도의 차이가 평균 4℃ 정도 발생하여, 이를 통해 충분히 사용 가능한 수준의 모델을 훈련할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 연구 결과는 전기 회로의 온도 예측 및 화재 예방에 도움이 될 것이다.

• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.336-347
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• 2022

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 이온교환막을 격막으로 이용하여 해수와 담수의 농도차로부터 발전하는 유망한 친환경 재생에너지 기술 중 하나이다. 이온교환막은 RED의 성능을 좌우하는 핵심 구성요소로 낮은 전기적 저항, 높은 이온선택투과도, 우수한 내구성 및 저렴한 제조 비용 등의 요구조건을 만족시켜야 한다. 본 연구에서는 다양한 두께 및 기공율을 갖는 다공성 고분자 지지체를 이용하여 세공충진 음이온교환막을 제조하고 이온교환 고분자의 조성과 막 두께가 RED의 발전 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 이온교환막의 전기적 저항이 충분히 낮은 경우 RED 발전 성능은 주로 막의 apparent permselectivity에 의해 좌우됨을 확인할 수 있었다. 또한 막의 apparent permselectivity는 IEC, 가교도, 막 두께, 표면 개질 등을 통해 향상시킬 수 있으며 전기적 저항과의 trade off 관계를 고려하여 최적 조건을 찾아야 함을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권6호
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• pp.1195-1206
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• 2011

남양주의 실제 상추재배 농가를 대상으로 전과정평가를 적용하여 bottom-up 방식의 사례분석을 수행하였다. 사례분석을 위하여 현장을 방문하여 청취 조사를 하였고, 대상 농가는 유기농가 2곳, 무농약 인증 농가 1곳, 관행농가 2곳이었다. 현장자료 수집과 산정에서 데이터 값의 오차범위가 넓어지는 것을 고려하여 추가의 냉난방이 없는 가을 1 작기를 기준으로 평가하였고, 민감도 분석과 시나리오 분석을 추가하였다. 전과정 목록분석과 영향평가는 'PASS(4.1.3)' 소프트웨어를 사용하였다. GTG 목록작성 결과 상추 1 kg 생산하는데 투입되는 물질 중 비료와 에너지 투입이 가장 높은 비중을 차지하였고, 농약이 가장 작은 값을 나타냈다. 특히 육묘단계가 없었던 농가 1을 제외한 모든 농가에서 전기의 투입량이 가장 높게 나타났다. 상추 1 kg 생산하는데 영농작업으로 말미암아 포장에서 직접 배출되는 $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$는 각각 6.79E-03 (농가 1), 8.10E-03 (농가 2), 1.82E-02 (농가 3), 7.51E-02 (농가 4), 1.61E-02 (농가 5) kg $kg^{-1}$ lettuce이었다. 전과정 목록분석 결과 시설 상추 1 kg 생산하는데 발생하는 온실가스 발생량은 $CO_2$가 배출량 대부분을 차지하였고, 그 다음이 $N_2O$, $CH_4$ 순으로 나타났다. 농가별 $CO_2$ 배출량은 각각 2.92E-01 (농가 1), 3.76E-01 (농가 2), 4.11E-01 (농가 3), 9.40E-01 (농가 4), $5.37E-01kg\;CO_2\;kg^{-1}\;lettuce$ (농가 5)이었다. 공정별 온실가스 발생량을 분석한 결과, $CO_2$는 에너지생산 과정에서 발생하는 양이 가장 많았다. 관행농은 에너지생산에 의한 배출 비중이 유기농보다 적었고 대신 복비 생산에 의한 $CO_2$ 배출 비중이 그 차이만큼 늘었다. 또한, 무기질 비료 투입이 많아질수록 아산화질소 발생에서 상추재배 공정이 차지하는 비중이 높게 나타났는데 농가 1, 2는 87%, 농가 3은 64%를 나타냈다. 시설 상추 생산체계의 탄소성적 값은 농가별로 각각 3.40E-01 (농가 1), 4.31E-01 (농가 2), 5.32E-01 (농가 3), 1.08E+00 (농가 4), 6.14E-01 (농가 5) kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ lettuce였다. 민감도 분석 결과 유기질 비료 민감도가 무기질 비료 민감도 보다 높았고, 이 중 유박의 민감도가 가장 높았고, 복합비료의 민감도가 가장 낮았다. 또한, 온실가스 변화량 중 아산화질소 발생량이 가장 민감하게 변화하였다. 전기 사용량 변화에 따른 민감도 분석은 이산화탄소의 민감도가 가장 높았고, 다음이 메탄이었고, 아산화질소는 민감도가 0에 가까웠다. 따라서 시설재배 상추생산에서 탄소배출량 감소를 위하여 질소비료 종류와 시비방법 및 시설내 전기사용에 대한 합리적 영농법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단되었다. 상추 재배에서 여름 작기에 대한 탄소 성적 시나리오 분석결과 생산량이 봄이나 가을에 비하여 약 1/2~1/3정도 작았고, 이에 따라 탄소성적도 30~40배 높은 값을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권10호
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• pp.591-598
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• 2017

촉매 코팅하지 않은 탄소전극(graphite felt)을 이용한 미생물연료전지에서 전력 오버슈트 현상이 발생하였으며 환원전위의 손실이 대부분의 전압 감소 원인으로 파악되었다. 이를 해결하고자 백금-탄소 촉매 코팅한 탄소전극과 싸고 고전도성을 지닌 스테인리스강 수세미 전극을 사용하여 전력 오버슈트 현상 극복과 전압손실에 대한 분석을 하였다. 백금-탄소 촉매 코팅한 탄소전극을 환원전극으로 이용한 미생물연료전지에서는 여전히 전력오버슈트가 발생하였지만 스테인리스강 수세미 전극에서는 낮은 환원용액 공급유속에서도 전력 오버슈트가 발생하지 않았으며 29% 가량의 증가된 최대전력밀도 값($23.9A/m^3$)을 얻을 수 있었다. 탄소전극을 사용한 미생물연료전지의 전력 오버슈트는 환원용액의 유입유속을 증가시킴에 따라 해결할 수 있었다. 또한 탄소전극과 스테인리스강 수세미 전극을 이용한 미생물연료전지 모두 유속 증가에 따라 최대전력밀도 값과 최대전류밀도 값이 2-3.5배 가량 증가하였다. 유입유속 증가에 따른 전압손실을 분석한 결과 활성도 손실, 저항 손실, 물질전달 손실 모든 구간에서 미생물연료전지의 환원전위 손실이 감소하였다. 이에 따라 스테인리스강 수세미는 경제성 있고 전력오버슈트 현상을 예방하는 미생물연료전지의 환원전극으로써 좋은 재료이며 만약 환원전극 문제로 인해 전력 오버슈트 현상이 발생한다면 환원조 내부 유동을 증가시키는 것이 이를 해결할 수 있는 좋은 방법이라 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제11권3호
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• pp.101-107
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• 2002

본 연구에서는 온실의 온풍식 난방시스템 연통에 장착할 수 있는 폐열 회수기의 성능을 개선하기 위하여 각각 상이하게 설계된 3개의 열교환 장치에 대해 열회수 성능을 실험적으로 비교 분석하였다. A형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분한 것으로 판단된다. B형 및 C형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기 흐름방향이 180$^{\circ}$굴절로 저항이 크게 발생되어 송풍팬의 전압 증가에 따른 유속 증가가 미미하며 동일한 열 교환면적에서는 송풍팬의 공기저항 증대로 열 회수 성능이 현저히 개선되지는 못했지만, 직선형보다 B형의 경우 약 5%. C형의 경우 약 13%정도 높은 열 회수효율을 보였다. 송풍팬의 용량은 A형에 사용된 용량인 25m$^3$/min전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍팬 용량 하에서 열회수성능은 헤어핀형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 헤어핀형은 물론 직선형에서도 열교환 파이프의 배치밀도, 파이프 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권5호
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• pp.1021-1028
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• 2013

The frequency of a power system should be kept within limits to produce high-quality electricity. For a power system with a high penetration of wind generators (WGs), difficulties might arise in maintaining the frequency, because modern variable speed WGs operate based on the maximum power point tracking control scheme. On the other hand, the wind speed that arrives at a downstream WG is decreased after having passed one WG due to the wake effect. The rotor speed of each WG may be different from others. This paper proposes an algorithm for assigning the droop of each WG in a wind power plant (WPP) based on the rotor speed for the virtual inertial control considering the wake effect. It assumes that each WG in the WPP has two auxiliary loops for the virtual inertial control, i.e. the frequency deviation loop and the rate of change of frequency (ROCOF) loop. To release more kinetic energy, the proposed algorithm assigns the droop of each WG, which is the gain of the frequency deviation loop, depending on the rotor speed of each WG, while the gains for the ROCOF loop of all WGs are set to be equal. The performance of the algorithm is investigated for a model system with five synchronous generators and a WPP, which consists of 15 doubly-fed induction generators, by varying the wind direction as well as the wind speed. The results clearly indicate that the algorithm successfully reduces the frequency nadir as a WG with high wind speed releases more kinetic energy for the virtual inertial control. The algorithm might help maximize the contribution of the WPP to the frequency support.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.29-36
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• 2017

본 논문은 열병합 복합발전이란 하나의 프로세스에서 전기 또는 기계 동력과 열에너지의 두 형태를 생산하는 것이다. 가스터빈 열병합 발전 시스템의 각 구성부의 성능을 변수로 전체 시스템의 연료 소모와 각 구성부의 열과 전기의 성능을 표현하여야 한다. 전체시스템은 상부 시스템인 가스터빈 2대와 하부시스템인 열회수 증기발생기(HRSG) 2대, 증기터빈 1대, 지역난방열교환기 2대로 구성되어 있다. 가스터빈 열병합 복합발전시스템에서 가동시간 기준 10,000시간 후 성능시험을 각종 시험장치 설치 및 ASME PTC 46에 준한 성능시험으로 실시하였고, 발전소 전체의 종합출력과 효율에 대한 성능을 분석하였다. 이러한 성능시험 실시자료를 기초로 시험성능을 비교하여 성능변화 값을 확인하였다. 이 논문에서 가스터빈, 열회수 증기발생기, 증기터빈의 열역학적 시스템 해석을 통하여 이론적 결과 값을 산출하였다. 비교 대상은 전체 시스템의 생산열량과 대기로 배출되는 열량을 이론값과 실험값을 비교하였고, 전기출력 및 열 출력에 대한 효율을 이론값과 실제 값을 비교하였다. 가스터빈 열병합 복합발전소 성능 특성에 대한 시험결과를 열역학적 효율 특성과 비교하였으며, 0.3%의 오차를 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권5호
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• pp.255-268
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• 2016

기후변화는 현재 사용되고 있는 지표수 및 지하수 등의 담수자원 외에도 새로운 수자원을 확보해야할 필요성을 증가시켰다. 해수담수화 시장은 이러한 변화에 따라서 매년 급증하고 있는 상황이며, 이에 발맞추어 2007년 해수담수화 플랜트 사업단이 국내에서 출범하였다. 2014년에 종료된 해수담수화플랜트 사업단은 증발식 해수담수화 기술에 치우친 국내 기술을 역삼투방식 해수담수화 기술로 선회할 수 있도록 이끌었다. 현재 세계 최고의 역삼투방식 해수담수화 기술 에너지 효율성은 약 $3.5kWh/m^3$ 전후로 조사된다. 기장 플랜트의 수준은 $3.8{\sim}4.0kWh/m^3$ 수준으로 비록 세계 최고 수준에는 미치지 못하나, 선두권이라 하기에는 부족함이 없는 것으로 사료된다. 한편, 세계 역삼투방식 해수담수화 기술은 평준화 수준에 이른 것으로 사료되며, 에너지 저감을 위해 새로운 기술을 개발하고자 경쟁중이다. 미래 해수담수 시장에서 경쟁할 것으로 예상되는 기술로 정삼투공정, 막증발법 등이 있으며, 이를 위해 국내에서도 정역삼투 융합공정 개발, 막증발법 및 얍력지연삼투등의 기술개발을 진행중에 있다. 이를 통하여 국내 기술수준을 $2.5kWh/m^3$까지 낮출 것으로 기대된다.