• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.67-73
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• 2019

본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하였다. 고품질화 정제설비 운영에 잦은 고장 및 효율 저하를 해결하기 위해서는 가스전처리가 필요하며, 탈황, 제습, 탈실록산, 분진 처리, 휘발성유기화합물 등의 처리공정이 있다. 이 공정들은 고품질화 공정에서도 제거되는 물질들이기에 가스 전처리에서는 정량적 가이드라인은 제시하지 않고, 정성적 가이드라인으로 처리공간에 운영하도록 제시하였다. 특히, 분진, 실록산 및 휘발성유기화합물 등은 가스 전처리에서 제거되지 않으면 고품질화 공정의 잦은 고장의 주원인이된다. 바이오가스 고품질화 공정에 대한 설계 운전 가이드라인은 전체 가스 발생량의 90 % 이상 이용, 2계열화, 여유율 10 % 이상 감안 등이 있으며, 품질기준[메탄함량(프로판 포함) 95 % 이상]을 제시함. 또한 균등한 바이오가스 유입을 위해 가스균등조 설치, 보조연료 균등투입 제어를 위한 열량자동조절장치 설치, 가스압축과정에서 다량 발생하는 수분 제거를 위한 고품질화 후단의 제습장치 설치, 겨울철 설비의 결빙 및 효율 저하 방지를 위한 보온설비 설치, 특히 멤브레인 설비는 실내 설치 등을 제시하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권3호
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• pp.132-139
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• 2019

EPS 단열재는 우수한 단열성능과 경제성, 초경량 등의 장점으로 각광받고 있는 건축재이다. 하지만 EPS 단열재는 가연성 물질로서 화재 시 연소되기 쉽고, 유해가스를 방출시킴으로써 대규모 인명피해를 유발 시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 산업부산물인 IGCC fused slag 및 Si sludge를 활용하여 초경량 지오폴리머를 제작하고, EPS 단열재의 대체 가능성에 대해 확인하고자 하였다. 그 결과, 조분쇄 상태의 탄소 함량이 적은 IGCC fused slag를 이용하였을 경우 0.04 MPa, $0.064g/cm^3$의 압축강도 및 밀도를 갖는 초경량 지오폴리머를 제작할 수 있었고, 이때의 열전도율은 0.072 W/mK을 나타내었다. 이는 KS M 3808에서 제시하는 EPS 열전도율 값의 1.5~2배 정도의 높은 물성이지만 시중에서 판매하는 EPS 단열재와 큰 차이가 없으며 보통 매립되는 산업 부산물을 재활용한다는 점과 세라믹 재료 특성상 화재시에도 고온에서 버틸 수 있다는 큰 장점이 있기 때문에 화재시 쉽게 발화되어 다량의 유독가스를 방출시키는 EPS 단열재의 단점을 해결할 수 있는 차세대 단열재로서의 가능성은 충분하다고 판단되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.32-35
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• 2019

축산업의 큰 문제점 중에 하나는 여름철이 되면 폭염이나 전염병으로 인하여 가축들이 폐사하는 것이다. 이러한 상황에서 가축들에게 필요한 것은 적절한 실내 온도와 주기적인 살균 시스템이다. 따라서 본 연구에서는 축사 내부의 온도에 따라 선풍기의 전원을 자동으로 제어하는 시스템과 주기적으로 먹이와 살균처리를 제공하는 기능을 개발하여 효율적으로 축사를 관리할 수 있도록 연구를 진행하였다. 또한 선풍기의 전원을 자동으로 제어하는 기능과 모바일 애플리케이션에 축사 내부의 온도를 표시하는 기능, 먹이와 살균처리를 제공하는 기능을 제안하였다. 첫 번째로 선풍기의 전원을 제어하는 기능은 축사 내부의 온도가 일정 이상으로 올라가면, 선풍기가 자동으로 켜지게 한다. 반대로 축사 내부의 온도가 일정 이하로 내려가면, 선풍기는 꺼지도록 한다. 두 번째로 모바일 애플리케이션의 기능은 축사 내부의 온도를 확인하는 기능이다. 세 번째의 먹이 제공 기능은 서보모터를 이용하여 주기적으로 먹이를 제공하며 제공된 먹이는 컨베이어 벨트를 통하여 가축들에게 전달된다. 마지막으로 살균처리 기능은 DC모터 펌프를 이용하여 주기적으로 가축들을 살균하여 주는 기능이다. 본 연구에서 제안한 지능형 축사의 기능을 통하여 가축들의 건강에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.75-86
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• 2019

원자력발전의 최대 걸림돌은 사용 후 핵연료인 고준위폐기물이다. 높은 방사능과 발생하는 열은 사용 후 핵연료의 안전한 처분을 어렵게 하고 있다. 현재 유일한 처리방법은 심지층 처분기술이다. 본 논문은 이와 같은 심지층 처분기술의 핵심기술 중의 하나인 처분용기의 구조안전성 설계문제를 다루고 있다. 특히 처분장에서 처분용기 처분 시 사고로 운송차량에서 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형에 대한 비선형구조해석을 수행하였다. 해석의 주된 내용은 심지층 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반 중 사고로 추락낙하 하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력을 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드인 RecurDyn으로 구하고 이 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형을 유한요소 정적 구조해석 상용 컴퓨터코드인 NISA를 이용하여 구한 것이다. 해석결과는 충돌 충격 시간 중 발생하여 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기, 특히 처분용기의 위 덮개 혹은 아래 덮개에 큰 응력과 대변형이 발생함을 보여주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.123-131
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• 2021

완충재는 고준위 방사성 폐기물을 처분하기 위한 공학적 방벽 시스템에서 중요한 구성요소 중 하나이며 사용 후 핵연료가 담긴 처분용기와 암반사이에 채워지는 물질이기 때문에 지하수 유입으로부터 처분용기를 보호하고, 방사성 핵종 유출을 저지하는 중요한 역할을 수행한다. 따라서 공학적 방벽 시스템의 처분용기로부터 발생하는 고온의 열량은 완충재를 통하여 전파되기에 완충재의 열전도도는 처분시스템의 안전성 평가에 매우 중요하다. 본 연구에서는 국내에서 생산되는 압축 벤토나이트 완충재의 열전도도 예측을 위한 경험적 회귀 모델의 정합성을 검증하고 정확도를 높이기 위해 예측모델의 구축에 기계학습법을 적용해 보았다. 벤토나이트의 건조밀도, 함수비 및 온도 값을 바탕으로 열전도도를 예측하고자 하였으며, 이때 다항 회귀, 결정 트리, 서포트 벡터 머신, 앙상블, 가우시안 프로세스 회귀, 인공신경망, 심층 신뢰 신경망, 유전 프로그래밍과 같은 기계학습 기법을 적용하였다. 기계학습 기법을 이용하여 예측한 결과, 부스팅 기반의 앙상블 기법, 유전 프로그래밍, 3차 함수 기반의 SVM, 가우시안 프로세스 회귀의 기계학습기법을 활용한 모델이 선형 회귀 분석 기법에 비해 좋은 성능을 보였으며, 특히 앙상블의 부스팅 기법과 가우시안 프로세스 회귀 기법을 사용한 모델들이 가장 좋은 성능을 보였다.

• 멤브레인
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• 제31권4호
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• pp.253-261
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• 2021

물 오염, 지구 온난화, 기후 변화를 해결하기 위한 해결책이 시급한 상황에서, 담수의 수요를 충당하고 친환경 에너지를 생산하기 위한 방법으로 염도차를 이용한 압력지연삼투공정이 제시되고 있다. 압력지연삼투공정에 대한 꾸준한 연구에도 불구하고 최근 기술의 부족과 비싼 멤브레인의 가격 등의 한계로 인해 상용화가 되지 않고 있다. 한편 멤브레인은 압력지연삼투공정과 염도차 발전 기술에 가장 중요한 구성품이다. 염도차 발전 기술에 사용되는 산화그래핀 멤브레인과 나노복합체 멤브레인의 기술 발전 연구가 지속되고 있다. 특히 낮은 온도의 폐기물 온도에서도 높은 에너지 효율 발전이 가능하도록 효율이 높은 멤브레인과 용매 및 용질에 대한 연구가 활발하다. 높은 투과도와 분리도를 가진 멤브레인, 특히 산화그래핀 멤브레인을 사용함으로써 농도 분극을 줄이고 전력 밀도를 높이는 연구들도 진행 중이다. 본 총설에서는 압력지연삼투 멤브레인과 이를 통한 이론적 모델링, 그 외 기술을 통해 공정의 효율을 발전시키는 방법에 대해 논의한다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.203-209
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• 2022

본 연구에서는 태양광 폐모듈 해체과정에서 회수한 실리콘을 재활용하여 기계구조용 메커니컬 실을 제조하는 공정에 대해 전과정평가 방법에 의한 환경성평가를 수행하였다. 재활용 실리콘은 고순도 정제 후 탄소와 반응시켜 β-SiC 입자로 합성하고 압축 성형, 소결 및 열처리를 거쳐 제품을 생산한다. 현장 데이터 수집 및 환경부 LCI DB를 활용하여 각 단계별로 자원고갈, 산성화, 부영양화, 지구온난화, 오존층파괴, 광화학산화물 등 6개 영역의 환경영향을 산정하였다. 영향범주 별 환경영향은 지구온난화 45 kg CO₂, 광화학산화물 2.23 kg C₂H₄으로 크게 나타났으며 가중화 분석결과 광화학산화물, 자원고갈 및 지구온난화에 의한 환경영향이 98.7%로 높은 기여도를 차지하였다. 원료 실리콘과 탄소를 미분쇄 혼합하는 습식공정과 β-SiC 과립화 공정이 주요한 환경영향 유발요인이므로 건식공정으로 전환 및 대기 배출되는 용매는 회수하여 재이용하는 시스템으로 개선이 필요하다. 폐모듈 실리콘의 재활용에 의해 자원고갈의 영향은 53.9%, 지구온난화는 60.7% 감소하며 가중화 결과 전체적인 환경영향이 27% 감소하는 것으로 분석되어 폐모듈 재활용은 자원절약과 탄소중립 실현의 주요 수단이 될 수 있음을 LCA 분석으로 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.8-18
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• 2023

지속적인 인구의 증가와 경제의 발전으로 인한 전세계 에너지 수요의 증가는 화석연료의 이용을 끊임없이 증가시키고 있다. 그러나 화석연료에 대한 높은 의존도는 환경오염과 급격한 지구온난화라는 새로운 문제를 야기시켰다. 이의 해결을 위해 전통적인 연소에서 벗어나 열분해, 가스화와 같은 새로운 열화학적 전환 공정을 이용한 청정 에너지 생산이 빠르게 확산되고 있다. 특히 다양한 연료의 이용, 쉬운 연속조업, 높은 열 및 물질전달, 등온 조업, 낮은 조업 온도 등의 특성들을 가지는 유동층 공정은 열화학적 에너지 전환에 적합하기 때문에 널리 채택되어 이용되고 있다. 이에 본 총설에서는 열분해, 가스화, 연소에 적용된 최근의 유동층 공정 연구의 중요한 결과들을 정리하였다. 더불어 유동층 열화학적 공정에서 주로 연구되지 않은 층물질, 미세먼지 저감을 위한 물질(바이오매스, 천연 자원 폐기물 등)과 같은 연구의 필요성을 제시하였다. 이를 통해 유동층 기술에 대한 관심과 이해를 높이고, 유동층 공정 기술 개발의 미래 과제를 해결하기 위한 방향을 제시하고자 한다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제44권1호
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• pp.123-134
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• 2002

본 실험은 우리 나라에 무분별하게 시설되어 있는 무창자돈사의 환기시스템을 네 종류(NA : 천공비닐 입기구 $\rightarrow$ 지붕배기, NB : 천공비닐 입기구 $\rightarrow$ 측벽 배기, NC : 덕트천공 입기 $\rightarrow$ 측벽 배기 및 ND : 덕트천공 입기 $\rightarrow$ 지붕 배기)로 대별하여 적정 환기시스템을 정립하고자 환기 및 현장실험을 통하여 검증하고자 하였다. 실험은 겨울철과 여름철로 나누어 실시하였으며, 돈사 현장실험은 서울대학교 농업생명과학대학 부속동물목장 축산환경실의 실험돈사에서 겨울철(12월-2월)과 여름철(6월-8월)로 나누어 실시하였다. 1. 각 돈방에 공기가 입기될 수 있는 덕트이기 때문에 여름철 예비실험 결과 NC시스템은 각 돈방 전체에서 덕트 천공 아래(상부)의 공기속도는 7.0-8.08 m/s, 1.2 m (중앙)지점에서는 0.5 m/s 이상, 자돈체고(하부)에서는 0.2 m/s 이상 감지되어 다른 시스템에 비하여 우수하였다(p$<$0.05). 2. 최소환기 수준인 겨울철 예비실험 결과 NC 시스템은 NA, NB, ND와 달리 덕트 천공아래(상부)의 공기속도는 1 m/s 이상, 1.2 m(중앙) 지점에서는 0.5 m/s 이하, 자돈체고(하부)에서는 평균 0.07 m/s 정도 감지되었다. 이상의 실험결과를 종합해 볼 때 무창 자돈사의 환기시스템은 덕트를 통한 각 돈방의 개별 환기시스템이 적합한 것으로 판단되며, 배기시스템은 지붕배기보다는 측벽배기가 효율이 높은 것을 알 수 있었다. 그리고 자돈의 보온을 위한 보조열원에 있어서는 에너지 낭비를 줄일 수 있도록 과도한 열량의 소모를 막기 위한 조절기의 개발이 연계된 환기 제어시스템의 연구가 진행되어야 한다고 생각된다.

• 한국환경농학회지
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• 제27권4호
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• pp.303-313
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• 2008

본 연구는 느타리버섯 재배에 있어 필수공정인 살균공정을 생략하기 위하여 $Ca(OH)_2$를 처리한 배지(이하 무살균 배지라 칭 함)의 주원료와 두께를 달리하여 지리산 야생주 No.1의 종균을 접종한 후 균사의 활착, 잡균의 오염 수준, 균이 (원기)발생 소요일, 수확일을 조사한 결과와 수확된 느타리버섯의 일반성분, 무기물과 아미노산을 분석한 결과는 다음과 같다. 가열살균공정을 생략하기 위한 $Ca(OH)_2$[순도95%]의 처리수준은 건배지의 5%(w/w)이었고, 처리초기의 pH는 11이었으며 균일하게 30분간 혼화시키면 pH 9가 되었다. 무살균배지의 pH가 8과 7일 때 잡균이 각각 50%와 100% 발생되었다. 무살균 배지의 주원료가 폐면보다 옥수수 속대를 사용할 때 느타리버섯의 생산량이 $2,030\;ton\;ha^{-1}$까지 증대되었다. 무살균 배지에 균사를 배양시 균사체 배양종료일은 30일이었고, 그로부터 $2{\sim}3$일이 경과되면 균이가 발생되었다. 무살균 배지의 두께를 $70{\sim}80\;mm$로 치상하고, 온도 $22{\sim}26^{\circ}C$, 배지습도 65%, 배지의 pH $6.5{\sim}7.0$ 조건일 때 균이 발생이 가장 빨라 $22{\sim}28$일이 소요되었고, 배지두께가 두꺼울 수록균이 발생은 지연되나 느타리버섯 수량은 증가하였다. 무살균배지에서 수확한 버섯의 Ca 함량은 1차 수확 버섯이 2차 수확 버섯보다 $30.3\;mg\;kg^{-1}$이 더 많았다. 느타리버섯 자루의 굵기에 따른 아미노산 함량은 1차 수확 버섯의 갓과 자루에서 각각 $498.2{\sim}498.8\;mg\;kg^{-1}$과 $411.16{\sim}343.9\;mg\;kg^{-1}$이었고, 2차 수확 버섯의 갓과 자루에서 각각 $402.37{\sim}498.2\;mg\;kg^{-1}$과 $442.6{\sim}470.4\;mg\;kg^{-1}$ 범위이었다. 이상의 결과는 느타리버섯 재배를 할 때 $Ca(OH)_2$ 처리에 의한 무살균배지의 이용할 수 있음을 시사하고 있다.