• 한국결정성장학회지
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• 제13권1호
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• pp.15-18
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• 2003

High purity single crystalline calcium fluoride ($CaF_2$) has excellent optical transmission characteristics down to deep UV and is therefore selected as the main optical material for the next generation of lithography apparatus operating at wavelength of 157 nm. The growth of large sized $CaF_2$ single crystals with the required properties for this optical application can be achieved only by optimizing the crystal growth process by the aid of numerical simulation. This needs especially a precise calculation of the heat transport and temperature distribution in the solid and liquid $CaF_2$ under crystal growth conditions. As $CaF_2$ is considered to be semitransparent, the internal radiative heat transfer in $CaF_2$ plays an decisive role in the simulation of the heat transport. On the other hand it is very difficult to obtain quantitative experimental data for evaluating numerical models as $CaF_2$ is extremely corrosive at high temperatures. In this work we present a newly developed experimental technique to perform temperature measurements in $CaF_2$-crystal as well as in the melt under conditions of crystal growth process. These experimental results are compared to calculated temperature data, which were obtained by using different numerical models concerning the internal heat transfer in semitransparent $CaF_2$. It will be shown, that an advanced model, which was developed by the authors, gives a much better agreement with experimental data as a standard model, which was taken from the literature.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권12호
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• pp.9-14
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• 2017

최근 저가격의 소형화, 저전력 기술과 인터넷을 이용하여 통신이 가능한 스마트 센서의 기술의 발달에 힘입어 사물인터넷이 발전하고 있다. 특히 사물인터넷 (Internet of Things : IoT) 기반에서의 안전한 정보 전송을 위한 키 관리 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 사물인터넷은 센서를 이용한다. 그렇기 때문에 저전력과 저용량 등의 제약이 심하며, 결과적으로 일반적인 보안의 방법으로 키를 관리하기 어렵다. 그러나 사물인터넷의 지속적 발전을 위해서는 안전한 키 관리의 문제는 필수적 해결과제이다. Diffi-Hellman 키 교환방식은 센서노드에 적합하지 않아 본 논문에서는 효율적인 키 관리하는 것을 제안한다. 따라서 본 논문에서는 IoT기반에서 통신을 위한 키 생성을 통해 물리적 제약받지 않고 사물간 안전한 통신 기술을 제안한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권12호
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• pp.5744-5764
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• 2018

In Wireless Sensor Networks (WSNs) for Internet of Things (IoT) environment, fault tolerance is a most fundamental issue due to strict energy constraint of sensor node. In this paper, a robust energy saving data dissemination protocol for IoT-WSNs is proposed. Minimized energy consumption and dissemination delay time based on signal strength play an important role in our scheme. The representative dissemination protocol SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) overcomes overlapped data problem of the classical Flooding scheme. However, SPIN never considers distance between nodes, thus the issue of dissemination energy consumption is becoming more important problem. In order to minimize the energy consumption, the shortest path between sensors should be considered to disseminate the data through the entire IoT-WSNs. SPMS (Shortest Path Mined SPIN) scheme creates routing tables using Bellman Ford method and forwards data through a multi-hop manner to optimize power consumption and delay time. Due to these properties, it is very hard to avoid heavy traffic when routing information is updated. Additionally, a node failure of SPMS would be caused by frequently using some sensors on the shortest path, thus network lifetime might be shortened quickly. In contrast, our scheme is resilient to these failures because it employs energy aware concept. The dissemination delay time of the proposed protocol without a routing table is similar to that of shortest path-based SPMS. In addition, our protocol does not require routing table, which needs a lot of control packets, thus it prevents excessive control message generation. Finally, the proposed scheme outperforms previous schemes in terms of data transmission success ratio, therefore our protocol could be appropriate for IoT-WSNs environment.

• 한국빅데이터학회지
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• 제4권1호
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• pp.63-72
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• 2019

전력 에너지의 경우 발전 및 송전 과정을 거쳐 사용자에게 제공된 이후에는 회수가 불가능하기 때문에 정확한 수요 예측에 기반한 최적 발전 및 송배전 계획이 필요하다. 전력 수요 예측의 실패는 2011년 9월에 발생한 대규모 정전사태와 같이 다양한 사회적·경제적 문제를 야기할 수 있다. 전력 수요 예측 관련 기존 연구에서는 ARIMA, 신경망모형 등 다양한 방법으로 개발이 되었다. 하지만 전국 단위의 평균 외기온도를 사용한다는 점과, 계절성을 구분하기 위한 획일적 기준을 적용하는 한계점으로 인해 데이터의 왜곡이나 예측모형의 성능 저하를 초래하고 있다. 이에 본 연구에서는 전력 수요 예측 모형의 성능을 향상하기 위해 전국을 5대 권역으로 구분하여 지역적 특성과 이동 기간 학습 기법을 통해 계절적 특성을 반영한 선형회귀모형과 신경망 모형의 장기적 전력 수요 예측 모형을 개발하였다. 이를 통해 중장기부터 단기에 이르기까지 다양한 범위의 수요 예측에 해당 모델을 활용할 수 있을 뿐만 아니라 특정 기간 중에 발생하는 다양한 이벤트와 예외 상황을 고려할 수 있을 것이다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.251-258
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• 2016

연료전지는 전기를 발전하면서 동시에 열도 생산하며, 본 고는 이 두 가지를 함께 이용하는 가정용의 마이크로 연료전지-열병합발전(${\mu}FC$-CHP) 시스템에 관한 조사보고서이다. 열병합발전 시스템을 구성하는 몇 가지 방안 중에서 연료전지는 전기와 열 효율을 합쳐 90%가 넘는 가장 높은 에너지 효율을 갖는 시스템을 구현할 수 있어 유용성이 높다. 연료전지에는 크게 다섯 가지 종류가 있으며, 이 중 가정용 ${\mu}FC$-CHP로 적합한 것은 프로톤교환 막연료전지(PEMFC)와 고체산화물연료전지(SOFC)이다. ${\mu}FC$-CHP시스템은 독립전원으로서 송배전 손실을 줄일 수 있고 전기생산단가를 낮출 수 있으며, 오염물질을 배출하지 않는 친환경 기술이란 점 등의 장점이 많다. 단점은 초기 투자비용이 높다는 점인데, 기술의 발달로 제작 단가를 줄여 이를 해결해나가고 있다. 현재는 일본이 시장을 선점하고 있으나 우리나라도 100만대 보급 계획을 가지고 있고, 정부가 반 정도의 설치보조금을 제공하여 시장을 견인하고 있다. 본 고에서는 이와 함께 연료전지와 열병합발전을 연결하는 기술적 내용 및 각국의 동향을 기술한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.44-51
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• 2014

화재현장에서 발생하는 연기는 일반적으로 연소가스와 더불어 여러 가지 성분의 유기증기 및 미연탄소로부터 생성된 미세입자로 되어 있다. 연기는 호흡기로 흡입되어 장단기 인체피해를 유발한다. 화재 시 발생하는 유독가스나 입자에 의한 피해를 예측하기 위해서는 연기입자의 호흡기관 내 이송과 침전, 그리고 입자를 매개로 한 유독가스의 흡수와 흡착등의 현상 파악이 필수적이며 이에 연기입자의 크기 및 형상은 이와 같은 현상의 변화에 중요한 변수로서 작용한다. 이 연구에서는 화재 시 발생하는 연기입자의 흡입에 의한 인체피해 특성을 예측하기 위하여 가연물 및 화재 조건에 따른 연기입자의 크기 및 형상에 대한 분석을 수행하였다. 국제표준에 따른 연소생성물 분석을 위하여 ISO/TS 19700 기준에 따라서 등속연소로를 제작하고 각 가연물에 대하여 연소로 온도 및 당량비 조건으로 정해지는 4가지 대표적인 화재조건, 즉, 저온불완전연소, 완전불꽃연소, 불완전불꽃연소, 고온불완전연소 조건에서 연기입자를 발생시켰다. 발생된 연기입자는 다단 충돌집진기를 이용하여 채집한 다음 투과전자현미경으로 크기 및 형상을 분석하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권6호
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• pp.356-370
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• 2017

본 논문에서는 국내 환경에서 설정된 가정 하에 지능형 전력망 기술이 지능형 송배전, 소비자, 전력서비스, 신재생 에너지 및 운송 등의 5가지 분야에 적용될 경우 2030년까지의 연도별 국내 에너지 절감 및 $CO_2$ 감축 효과와 그 상대적 기여도를 예측, 분석하였다. 2030년 지능형 전력망 운용에 따른 총 에너지 절감량은 103,121 GWh로 계산되며 이는 당해 소비전력량 전망치의 약 13.1%로 2025년 이후 이 비율은 약 10% 이상으로 유지될 것으로 예측되었다. 이를 토대로 계산된 2030년 $CO_2$ 배출 감축량은 5,538만 $tCO_2$로 계산되었고 이는 당해 온실가스 감축 목표량인 3억 1,500만 $tCO_2$에 17.6%에 해당하는 값이다. 이러한 $CO_2$ 배출 감축량은 에너지 절감량과는 다르게 해가 거듭될수록 전체 배출 감축량에 대한 그 비율이 감소하는데 이는 향후 온실가스 배출량의 대부분을 차지하는 석탄화력 발전량의 지속적인 증가와 국가의 목표 배출 감축 속도가 매우 빠르게 설정되었기 때문으로 판단된다. 2030년 5가지 각 분야에서의 에너지 절감 및 $CO_2$ 배출 감축 기여 비율은 지능형 소비자 44.37%, 신재생 에너지 29.16%, 전력서비스 20.12%, 송배전 5.11%, 운송 1.24%로 계산되고 시간에 따른 상대적 에너지 절감 속도는 지능형 소비자 분야가 가장 빠르며 신재생 에너지 및 전력서비스로 순서를 이룬다. 송배전 분야에서의 절감 속도는 송배전 손실률 향상의 한계 때문에 낮고, 전기자동차 예상 보급 대수의 증가율이 낮아 운송 부분의 절감 속도가 가장 느리므로 이에 대한 대책이 필요할 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제29권2호
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• pp.68-78
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• 2020

신 기후변화협약에 따라 전 세계적으로 온실가스를 저감하는 기술개발이 활발하게 이뤄지고 있으며, 발전·송배전 분야에서 에너지효율향상에 대한 연구가 진행되고 있다. 에너지저장장치를 이용해 잉여전기를 저장하고 전기를 공급하는 운영방식에 대한 경제성 분석, 지역단위 열 병합 발전소에서 주파수조정예비력으로 에너지저장장치를 활용하는 것이 가장 수익이 높은 운영방안으로 보고되었다. 이에 본연구에서는 체코의 열병합발전소를 대상으로 에너지저장장치 설치를 위한 경제성 분석을 실시하였다. 배터리에너지저장장치의 경제성 평가에 있어 가장 중요한 요소는 수명으로 일반적으로 1일 1회 충·방전을 기준으로 보증수명은 10~15년으로 알려져 있다. 시뮬레이션을 위해 배터리와 PCS의 비율은 1:1, 1:2로 설계하였다. 일반적으로 Primary 주파수조절용의 경우 1:4로 설계를 하지만, 열병합발전소의 특성을 고려하여 최대 1:2의 비율로 설정하였으며, 각각의 비율에 맞게 용량을 1MW~10MW, 2MWh~20MWh로 시뮬레이션을 실시하여 연간 사이클 횟수를 기준으로 수명을 평가하였다. 체코의 열병합 발전소에 배터리에너지저장장치를 설치하는 사업은 현지 인프라와 전력시장을 고려할 경우 투자 회수 기간은 3MW/3MWh가 5MW/5MWh보다 유리하다. 보조금 없이 예상 구매 가격을 고려한 간단한 투자회수기간에서 약 3년, 약 5년으로 산정되었으며, 구입비용이 전체 평생 동안 비용의 중요한 부분이기 때문에 구매가격을 50 % 낮추면 약 절반 정도의 회수 기간이 단축 될 수 있지만, 3MWh와 5MWh의 규모에 경제를 통해 수익성 확보는 불가능하다. 전력시장의 가격이 50% 하락하면 투자 회수기간은 P1 모드에서는 3년, P2 및 P3 모드에서는 2년 더 길어진다. 배터리에너지저장시스템과 발전기의 결합으로 인한 절감액의 변화에 대한 민감도 분석은 전제 범위 내에서 회수 기간에 큰 영향을 미치지 않으며, 보조금 15%를 받는 기준에서 3MW 시스템의 총 비용은 66,923,000 CZK이며, 편익은 모드에 따라 244,210,000 ~ 294,795,000 CZK이며, 비용회수기간은 3~4년이다. 동일한 기준에서 5MW 시스템의 경우 총 비용은 101,320,000 CZK이며, 편익은 모드에 따라 253,010 ~ 281,411,000 CZK로 나타나며, 비용회수기간은 5~6년이다. 체코에서 배터리에너지저장시스템은 MWh당 1년에서 1.2년의 투자회수기간이 발생하는 것을 알 수 있다.