• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.118-118
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• 2012

수자원의 효율적 이용 및 관리는 심화되고 있는 기후변화에 선제적으로 대응하고 발생가능한 물위기에 대비하기 위한 필수조건이다. 그 중 가장 핵심이 되는 요소는 댐에 저수된 물을 효과적으로 이용하는 것, 즉 댐 건설목적에 따라 시간 및 공간별로 적절하게 할당시키는 것이라고 할 수 있다(Kim, 1998). 그러나 단일 댐의 운영과는 달리 수계내 댐군의 연계 운영은 매우 복잡하고 어려운 문제이다. 연계된 댐들간 저수 상황을 고려하여 유역내 시 공간적인 용수 수요의 지속적인 충족을 위하여 유입량 예측의 정확성을 높이도록 하고, 상류 댐에 최대한 저류하도록 하며, 여수로 방류 같은 불필요한 방류를 최소화 하고, 서로 상충되는 목표를 갖고 있지만, 홍수용량 및 발전수위를 최대로 확보하도록 하여야 한다. 이처럼 댐 운영을 위한 실제 상황은 단일 목적에 의한 최적화와는 달리 여러 상충되는 목적 및 구성 요소들간의 타협, 조정을 필요로 한다. 댐군의 연계운영 문제는 1960년대 초부터 현재까지 활발히 연구가 진행되어 온 분야 중 하나이나 문제의 복잡성과 어려움으로 인해 아직까지도 최선의 방안을 제시하기 어려운 문제이다(ReVelle, 2000). 이를 위한 방법은 시뮬레이션 모형 활용기법과 최적화 모형 활용기법으로 대별할 수 있으며 각 방법의 서로 다른 구조적 특성과 장단점으로 인하여 이원화된 체계로 사용되는 것이 현재의 국내 실정이다. 대부분의 실무에서는 이해도도 쉽고, 비교적 결과를 빨리 도출할 수 있는 시뮬레이션 기반의 모형을 활용하며 대표적으로 HEC-5, K-ModSim, HEC-ResSim 등이 활용되어왔다. 반면, 학계에서는 DP, MIP, SLP, SDP 등 최적화기법을 댐운영에 활용 할 것을 제안하고 있지만, 활용에 대한 거부감이 남아있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 시뮬레이션과 최적화기법의 원론적 비교를 통해 각 방법의 장단점과 한계점을 분석하고, 왜 이원화된 사용체계로 되었는지에 대한 고찰과 이에 대한 해결책으로 시뮬레이션모형의 장점과 최적화기법의 장점을 결합한 모형을 제안한다. 국내에는 Kim and Park(1998)이 시뮬레이션 기반의 최적화 모형 CoMOM(Coordinated Multi-Reservoir Operating Model)을 개발하였으며, 이후 21C프론티어 연구사업(2001-2011)에서 모형의 보완수정 검증을 통해 실무 활용도를 높여 왔다. 본 연구를 통하여 거부감의 원천을 추적해 보고, 타당한 이유가 있는지 대한 것을 심층 분석해보고, CoMOM모형과 시뮬레이션 모형, 다른 최적화 기법들과의 원론적 비교를 통해 각 방법들의 효율적인 활용방안과 최적화모형의 구체적인 활용방안을 제시하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.220-220
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• 2013

Surface-normal transmission electro-absorption modulator (EAM) are attractive for high-definition (HD) three-dimensional (3D) imaging application due to its features such as small system volume and simple epitaxial structure [1,2]. However, EAM in order to be used for HD 3D imaging system requires uniform modulation performance over large area. To achieve highly uniform modulation performance of EAM at the operating wavelength of 850 nm, it is extremely important to remove the GaAs substrate over large area since GaAs material has high absorption coefficient below 870 nm which corresponds to band-edge energy of GaAs (1.424 eV). In this study, we propose and experimentally demonstrate a transmission EAM in which highly selective backside etching methods which include lapping, dry etching and wet etching is carried out to remove the GaAs substrate for achieving highly uniform modulation performance. First, lapping process on GaAs substrate was carried out for different lapping speeds (5 rpm, 7 rpm, 10 rpm) and the thickness was measured over different areas of surface. For a lapping speed of 5 rpm, a highly uniform surface over a large area ($2{\times}1\;mm^2$) was obtained. Second, optimization of inductive coupled plasma-reactive ion etching (ICP-RIE) was carried out to achieve anisotropy and high etch rate. The dry etching carried out using a gas mixture of SiCl4 and Ar, each having a flow rate of 10 sccm and 40 sccm, respectively with an RF power of 50 W, ICP power of 400 W and chamber pressure of 2 mTorr was the optimum etching condition. Last, the rest of GaAs substrate was successfully removed by highly selective backside wet etching with pH adjusted solution of citric acid and hydrogen peroxide. Citric acid/hydrogen peroxide etching solution having a volume ratio of 5:1 was the best etching condition which provides not only high selectivity of 235:1 between GaAs and AlAs but also good etching profile [3]. The fabricated transmission EAM array have an amplitude modulation of more than 50% at the bias voltage of -9 V and maintains high uniformity of >90% over large area ($2{\times}1\;mm^2$). These results show that the fabricated transmission EAM with substrate removed is an excellent candidate to be used as an optical shutter for HD 3D imaging application.

• 산업식품공학
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• 제15권4호
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• pp.398-403
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• 2011

비열살균기술로서 저온플라즈마 활용 가능성을 탐색하고자 유전체장벽 방전 플라즈마(DBDP)생성장치를 제작하여 최적 플라즈마생성 조건을 도출하고 Staphyloocus aureus를 대상으로 살균성능을 조사하였다. DBDP생성장치는 전력공급장치, 변압기, 전극, 시료처리부 등 네 부분으로 구성하였다. 인가전압은 단상 200 V AC를 사용하고, 변압기를 통하여 10.0-50.0 kV로 변환하고 10.0-50.0 kHz의 주파수의 펄스 구형파를 유전체인 세라믹 블록 내에 장치한 전극에 투입함으로써 상압에서 플라즈마를 생성하였다. 주파수를 올림에 따라 높은 전류가 유입되었고, 이에 비례하여 전력소비량이 증가하였다. 전류세기 1.0-2.0 A, 주파수32.0-35.3 kHz 범위에서 균일하고 안정적인 플라즈마 발생이 이루어졌으며 시료를 투입하지 않은 상태에서의 최적 전극간격은 1.85 mm 이었다. 전극간격을 높임에 따라 소비전력이 증가하였으나 시료 처리에 적합한 전극간격은 2.65 mm였다. DBDP 처리에 의한 온도상승은 최대 20$^{\circ}C$에 불과하여 열에 의한 생물학적 효과는 무시할 수 있었으며 따라서 비열기술임이 확인되었다. Staphyloocus aureus를 대상으로 DBDP 처리할 경우 초기 5분 동안은 살균치가 직선적인 증가를 보이다가 이후 다소 완만해지는 경향을 보였으며 1.25 A에서 10분간 처리 시 살균치는 5.0을 상회하였다.

• 산업융합연구
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• 제16권1호
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• pp.21-26
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• 2018

해상을 통한 물동량이 전체 97% 차지하고 있어 효율적인 항만 운영 관리 시스템을 통해 작업효율을 높이는 동시에 운영비용을 절감하고, 관리자가 작업 지연 및 장비 지원이 필요한 상황이 발생한 경우 신속하게 이를 확인하여 대처할 필요가 있다. 기존 시스템은 GPS 을 이용한 야드 자동화 장비의 실시간 위치정보 확인을 토대로 작업 완료 혹은 작업 시작에 따라 입력된 정보로 위치 정보를 모니터링하고 있다. 기존 시스템보다 태블릿의 GPS 시스템으로 실시간 위치정보 확인 시스템이 야드 조업 장비의 위치 확인에 있어 더욱 정확한 정보 제공이 가능하다. 야드장 내의 통신망에서도 컨테이너로 인한 음영이 없는 상용 LTE 서비스를 활용한 망 구성이 컨테이너 처리 지연을 줄인다. 마지막으로 안드로이드나 IOS를 사용하는 스마트단말기의 도입과 인공지능을 활용한 컨테이너 처리 스케줄링을 통해 컨테이너 처리 어플리케이션의 스마트 단말 사용과 컨테이너 작업 스케줄의 최적화를 통한 최소 지연시스템을 구축한다. 스마트 단말의 도입과 인공지능을 활용한 컨테이너 처리 지연의 최소화는 컨테이너 정보 요구자인 소비자에게 실시간으로 컨테이너의 처리과정을 확인시킴으로써 항만 서비스의 질적 향상이 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.468-476
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• 2019

본 연구는 전술차량에 적용된 FRP 구조물의 품질문제 해소 및 예방을 위한 강도개선 방안에 대한 것이다. 소형전술차량은 후드조립체와 후방밴 조립체 등에 FRP 소재를 적용하여 전체적인 차량의 여유중량(공차중량)을 확보하였다. 그러나 FRP가 갖는 태생적인 한계로 인해 접합부 균열과 같은 초기 품질문제가 다수 발생되었다. 더구나, 후드조립체는 개발 시 고려한 조건과 다른 비정상적인 조건으로 운용됨을 확인하였다. 이러한 비정상적인 조건으로 장기간 장비 운용 시 해당 부품의 내구수명 저하가 우려되었다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 FRP 구조물의 문제점에 대한 개선과 운용개념 변화에 따른 설계 안전율 추가 확보를 위한 굴곡강도 향상을 목표로 적층구조 최적화를 수행하였다. 그 결과, 접합부는 FRP 소재 적층수를 증가시킴으로써 후드조립체와 후방밴 조립체의 굴곡강도가 각각 8.1배, 1.5배 개선되었다. 또한, 후드조립체의 모재 부위는 FRP 적층구조 최적화를 통해 굴곡강도 1.4배 향상시켰으며, 그 결과 비정상 운용조건에 대한 내구수명 확보 및 한계하중 1.7배 개선효과를 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.27-35
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• 2019

지구 온난화 문제 해결과 온실가스 감축을 위해 순산소 연소를 통한 $CO_2$ 포집기술이 개발되었으나, 산소 생산비용이 높아 경제성이 떨어지는 문제를 가지고 있다. 순산소 연소에 필요한 대량의 산소 생산은 초저온 공기분리장치(ASU: Air Separation Unit)가 가장 적합한 방법으로 산소 생산 비용 절감을 위해 ASU의 효율을 높이는 것이 필요하다. ASU의 효율 향상을 위해서는 현재 공정의 효율 평가 및 에너지 소비 형태를 확인해야 하며, 이를 위해 엑서지 분석이 사용될 수 있다. 엑서지 분석은 공정에서 사용된 에너지의 정보, 에너지 손실의 위치, 크기 등을 확인 시켜주며, 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공정 최적화를 가능하게 해준다. 본 연구에서는 초대형 규모의 ASU 공정개발 및 최적화를 위해 엑서지 분석을 이용하였다. ASU의 공정모사를 수행하고 그 결과를 바탕으로 엑서지 값을 계산하였다. 그 결과 ASU의 cold box에서 엑서지 손실을 줄이기 위해 운전압력을 낮추는 방법을 제안하였고, cold box의 열침입 및 열손실 감소의 필요성을 확인하였다. 또한 ASU의 단위 공정 중 다른 공정과 열통합이 필요한 위치를 확인 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.191-199
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• 2021

화학 공정의 주요 설비 중 하나인 증류탑은 물질들의 끓는점 차이를 이용하여 혼합물에서 원하는 생산물을 분리하는 설비이며 증류 공정은 많은 에너지가 소비되기 때문에 최적화 및 운전 예측이 필요하다. 본 연구의 대상 공정은 공급처에 따라 원료의 조성이 일정하지 않아 정상 상태로 운전이 어려워 효율적인 운전이 어렵다. 이를 해결하기 위해 데이터 기반 예측 모델을 이용하여 운전 조건을 예측 할 수 있다. 하지만 미가공 공정 데이터에는 이상치 및 노이즈가 포함되어 있어 예측 성능을 향상시키기 위해 데이터 전처리가 필요하다. 본 연구에서는 인공 신경망 모델인 Long short-term memory (LSTM)과 Random forest (RF)를 사용하여 모델을 최적화한 후, 데이터 전처리 방법으로 Low-pass filter와 One-class support vector machine을 사용하여 데이터 전처리 방법 및 범위에 따른 예측 성능을 비교하였다. 각 모델의 예측 성능과 데이터 전처리의 영향은 R2과 RMSE를 사용하여 비교하였다. 본 연구의 결과, 전처리를 통해 LSTM의 경우 R2은 0.791에서 0.977으로 RMSE는 0.132에서 0.029로 각각 23.5%, 78.0% 향상되었고, RF의 경우 R2은 0.767에서 0.938으로 RMSE는 0.140에서 0.050으로 각각 22.3%, 64.3% 향상되었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.61-68
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• 2021

풍력이나 태양광 같은 재생에너지의 활용은 온실가스 감축과 경제성 확보를 얻기 위해서 많은 나라에서 피할 수 없는 선택이 되고 있다. 그러나 재생에너지의 간헐성 때문에 계통으로 연계되는 재생에너지의 비중이 커지게 되어 얻어지는 문제가 더욱 크게 부각되고 있다. 복합에너지시스템은 일반적으로 2개 이상의 재생에너지원이 서로 함께 사용되면서 시스템 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 에너지 공급에서 더욱 안정적이다. 전력시스템을 비교해 보면 복합에너지시스템의 제어 및 최적화는 모델링, 운전 및 운영계획의 요소가 더욱 어려워진다. 마이크로그리드시스템을 갖는 삼마도에 대한 복합에너지시스템 성능개선의 주 목적은 다양한 분산전원, 에너지저장장치, 전력계통의 신뢰성을 확보하기 위해서 상호 조화롭게 조정하는 것으로 운전비용을 줄이고 최상의 경제적인 이득을 얻기 위한 것이다. 본 논문은 최적의 마이크로그리드시스템을 갖는 개선된 삼마도 복합에너지시스템을 제안한다. 시험운전결과 ESS의 SOC 변동폭이 약 12%로 낮아졌으며, 태양광 발전제약이 제거되었고, 디젤발전기의 운전시간이 감소함을 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.842-848
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• 2022

Parametric studies of heat transfer and fluid flow are very important research of interest because the design and operation of fluid flow and heat transfer systems are guided by these parametric studies. The safety of the system operation and system optimization can be determined by decreasing or increasing particular fluid flow and heat transfer parameter while keeping other parameters constant. The parameters that can be varied in order to determine safe and optimized system include system pressure, mass flow rate, heat flux and coolant inlet temperature among other parameters. The fluid flow and heat transfer systems can also be enhanced by the presence of or without the presence of particular effects including gravity effect among others. The advanced Generation IV reactors to be deployed for large electricity production, have proven to be more thermally efficient (approximately 45% thermal efficiency) than the current light water reactors with a thermal efficiency of approximately 33 ℃. SCWR is one of the Generation IV reactors intended for electricity generation. High Performance Light Water Reactor (HPLWR) is a SCWR type which is under consideration in this study. One-eighth of a proposed fuel assembly design for HPLWR consisting of 7 fuel/rod bundles with 9 coolant sub-channels was the geometry considered in this study to examine the effects of system pressure and mass flow rate on wall and fluid temperatures. Gravity effect on wall and fluid temperatures were also examined on this one-eighth fuel assembly geometry. Computational Fluid Dynamics (CFD) code, STAR-CCM+, was used to obtain the results of the numerical simulations. Based on the parametric analysis carried out, sub-channel 4 performed better in terms of heat transfer because temperatures predicted in sub-channel 9 (corner subchannel) were higher than the ones obtained in sub-channel 4 (central sub-channel). The influence of system mass flow rate, pressure and gravity seem similar in both sub-channels 4 and 9 with temperature distributions higher in sub-channel 9 than in sub-channel 4. In most of the cases considered, temperature distributions (for both fluid and wall) obtained at 25 MPa are higher than those obtained at 23 MPa, temperature distributions obtained at 601.2 kg/h are higher than those obtained at 561.2 kg/h, and temperature distributions obtained without gravity effect are higher than those obtained with gravity effect. The results show that effects of system pressure, mass flowrate and gravity on fluid flow and heat transfer are significant and therefore parametric studies need to be performed to determine safe and optimum operating conditions of fluid flow and heat transfer systems.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제22권2호
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• pp.195-211
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• 2023

자율주행자동차(Automated Vehicle, AV)의 상용화를 위해서는 ADS의 운행가능영역(Operational Design Domain, ODD)이 명확하게 정의되어야 하며, AV 관련 이해관계자들이 ODD에 대해 모두가 동일한 기준을 가지고 동일한 수준으로 이해할 수 있도록 공통된 언어와 일관된 양식이 마련되어야 한다. 따라서, 국외에서는 표준화된 ODD 프레임워크를 제시하고, ODD를 기반으로 ADS 특정 기능을 평가할 수 있는 시나리오 개발에 박차를 가하고 있다. 하지만, ODD는 도로환경, 기상환경, 교통환경 등 해당 국가별 특성이 반영된 조건이 포함되기 때문에 국외에서 정의된 항목을 그대로 적용하는 것이 아니라, 그 항목의 의미를 명확히 이해하고 국내의 여건을 반영하여 이를 정합화할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 국제표준을 기반으로 국내 주행환경을 분석하여 ODD 분류 체계 국내 최적화를 수행하였으며, 개발된 국내 ODD 항목을 기반으로 현재 운영 중인 자율주행차 시범운행지구(서울 상암, 광주)의 주행환경을 조사하고 그 결과를 바탕으로 시험운행지구별 ODD의 범위를 비교하였다.