• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.65-72
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• 2016

천연가스용으로 개조된 가스엔진에서 방출되는 폐열을 활용하기 위한 유기 랭킨사이클 (Organic Rankine Cycle: ORC) 발전시스템을 설계 및 제작하였다. 이 연구에서는 개조된 가스엔진의 폐열을 실험적으로 분석한 데이터를 바탕으로 구성한 ORC 시스템의 컴포넌트를 설계하고 제작하였다. ORC 시스템에는 2개의 판형 열교환기와 5kW급 팽창기, 다단 펌프가 사용되었으며, 전기 히터를 이용하여 ORC 시스템의 열역학적 성능을 분석하였다. 또한, 실제로 가스엔진과 연동하여 작동 특성을 파악하기 위한 실험을 수행하였다. ORC 시스템에 열량을 공급해주는 2대의 가스엔진을 사용하였다. 열원모사실험 결과, 열원온도 $110^{\circ}C$에서 축동력 5.22kW가 발생, 압력비 7.41, 열효율 9.09%가 계산되어졌으며, 엔진연동실험에서는 고온수 온도 $86^{\circ}C$에서 축동력 2kW가 발생, 이 때의 압력비는 3.75, 열효율 6.45%가 계산되었다.

• 설비공학논문집
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• 제22권7호
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• pp.492-507
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• 2010

This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2009. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) Research trends of thermal and fluid engineering have been surveyed as groups of general thermal and fluid flow, fluid machinery and piping, and new and renewable energy. Various topics were covered in the field of general thermal and fluid flow such as an expander, a capillary tube, the flow of micro-channel water blocks, the friction and anti-wear characteristics of nano oils with mixtures of refrigerant oils, etc. Research issues mainly focused on the design of micro-pumps and fans, the heat resistance reliability of axial smoke exhaust fans, and hood systems in the field of fluid machinery and piping. Studies on ground water sources were executed concerning two well type geothermal heat pumps and multi-heat pumps in the field of new and renewable energy. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the heat transfer in thermoelectric cooling systems, refrigerants, evaporators, dryers, desiccant rotors. In the area of industrial heat exchangers, researches on high temperature ceramic heat exchangers, plate heat exchangers, frosting on fins of heat exchangers were performed. (3) In the field of refrigeration, papers were presented on alternative refrigerants, system improvements, and the utilization of various energy sources. Refrigeration systems with alternative refrigerants such as hydrocarbons, mixed refrigerants, and $CO_2$ were studied. Efforts to improve the performance of refrigeration systems were made applying various ideas of suction line heat exchangers, subcooling bypass lines and gas injection systems. Studies on heat pump systems using unutilized energy sources such as river water, underground water, and waste heat were also reported. (4) Research trend in the field of mechanical building facilities has been found to be mainly focused on field applications rather than performance improvements. In the area of cogeneration systems, papers on energy and economic analysis, LCC analysis and cost estimating were reported. Studies on ventilation and heat recovery systems introduced the effect on fire and smoke control, and energy reduction. Papers on district cooling and heating systems dealt with design capacity evaluation, application plan and field application. Also, the maintenance and management of building service equipments were presented for HVAC systems. (5) In the field of architectural environment, various studies were carried to improve indoor air quality and to analyze the heat load characteristics of buildings by energy simulation. These studies helped to understand the physics related to building load characteristics and to improve the quality of architectural environment where human beings reside in.

• 한국지역지리학회지
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• 제4권1호
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• pp.15-25
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• 1998

하천은 식수원 및 생태공간, 그리고 생활공간으로서 중요한 역할을 한다. 하지만 오늘날의 도시하천은 복개, 콘크리트 제방 설치, 둔치 정비로 인하여 생태계가 파괴되고 수질오염이 심하여 하천으로서의 기능을 상실하였다. 따라서 본 논문에서는 도시하천이 생태학적으로 수행하는 역할을 밝히고 그 개선방안을 모색하였다. 하천은 다양한 형태의 태양 복사 에너지를 전달하는 통로이어서 항상 생명력이 충만한 장소이다. 하천 연변은 1차 생산성이 높아 인구의 부양능력도 크기 때문에, 농업을 기초로 한 고대 도시들은 비옥한 하천 연변에서 발달하였다. 우리나라의 경우 농업에 기반을 둔 조선시대의 도시들은 태양 에너지가 결집된 침식분지에서 발달하였다. 이러한 농촌생태계에서 하천의 역할은 에너지와 물질(물과 퇴적물질)의 공급원이자 생명선이다. 산업혁명 이후 도시의 성장과 더불어 물의 수요가 급증함으로써, 하천은 도시의 더욱 중요한 입지요소가 되었다. 그러나 도시에서 더 이상 도시하천의 에너지를 필요로 하지 않으므로써 도시하천은 생명선의 구실을 하지 못하고, 외부하천의 물을 이용한 후 오폐수를 도시하천에 방류함으로써 도시하천은 하수구로 전락하고 말았다. 도시화가 진행됨에 따라 하천의 범람 위험성은 증가하였으며 수질은 악화되었다. 이를 억제하기 위하여 콘크리트 제방을 설치하고 둔치를 정비하였으며 하천을 복개하였다. 그러나 이러한 하천개수 결과 하천의 생태계는 파괴되었고 수질오염은 더욱 심해졌다. 도시하천의 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 농촌하천에서처럼 하천내의 많은 에너지를 육상으로 이동시켜야 한다. 이를 위하여 하천 연변에서 둔치에 이르기까지 습지를 가꾸어 하천내의 에너지를 소모시키고, 생태공원을 조성하여 원시적 자연의 생명력을 되찾아야 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.71-78
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• 2012

순환골재는 건설폐기물을 재활용함으로써 자원절약 및 대체자원의 개발과 환경보호의 측면에서 국가 사회적으로 많은 이점을 가지고 있다. 하지만 낮은 밀도와 높은 흡수율을 가지는 저품질 순환골재는 구조용 콘크리트 골재로 사용되지 못하고 주로 저부가가치로 사용되고 있다. 따라서, 이를 위하여 폐콘크리트 파 분쇄 후 발생되는 순환골재의 재료적 특성을 규명하기 위하여 물리적인 주요성질인 시멘트함유량, 절대건조밀도, 흡수율, 등을 검토하고, 2차 제품 생산을 위한 배합설계(안)을 도출하여 이를 적용한 배합으로 생산된 시제품의 휨 강도, 흡수율, 동결 융해 후 휨 강도, 압축강도, 기건비중 등에 대한 성능평가를 실시하여 품질기준 GR규격과 비교 검토 하였다. 실헌결과 순환골재 대체율 50~90%로 증가함에 따라 GR F 4007의 성능기준 보다 우수한 품질로 나타났으며, 순환골재를 사용한 콘크리트 2차 제품의 제조 및 활용할 수 있는 소정의 물리적 특성을 확보함에 따라 각종 건설공사에서 다양하게 사용이 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권1호
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• pp.34-40
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• 2017

This study is carried out to obtain basic data regarding oxidation and reduction reactions, originated on the recycling of waste tungsten hard scraps by oxidation and reduction processes. First, it is estimated that the theoretical Gibbs free energy for the formation reaction of $WO_2$ and $WO_3$ are calculated as ${\Delta}G_{1,000K}=-407.335kJ/mol$ and ${\Delta}G_{1,000K}=-585.679kJ/mol$, from the thermodynamics data reported by Ihsan Barin. In the experiments, the oxidation of pure tungsten rod by oxygen is carried out over a temperature range of $700-1,000^{\circ}C$ for 1 h, and it is possible to conclude that the oxidation reaction can be represented by a relatively linear relationship. Second, the reduction of $WO_2$ and $WO_3$ powder by hydrogen is also calculated from the same thermodynamics data, and it can be found that it was difficult for the reduction reaction to occur at $1,027^{\circ}C$, in the case of $WO_2$, but it can happen for temperatures higher than $1127^{\circ}C$. On the other hand, $WO_3$ reduction reaction occurs at the relatively low temperature of $827^{\circ}C$. Based on these results, the reduction experiments are carried out at a temperature range of $500-1,000^{\circ}C$ for 15 min to 4 h, in the case of $WO_3$ powder, and it is possible to conclude that the reduction at $900^{\circ}C$ for 2h is needed for a perfect reduction reaction.

• 적정기술학회지
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• 제5권2호
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• pp.91-96
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• 2019

바이오디젤을 농작물보다 미세조류에서 생산할 때 여러 가지 장점이 있다. 미세조류는 적은 공간에서도 배양이 가능하며 지방 함유량이 높아 생산량이 매우 높다. 그러나 아직까지는 생산 공정 비용이 높다는 문제점을 가지고 있다. 미세조류에서 바이오디젤을 생산하는 공정에 필요한 비용 중 미세조류 배양액에 첨가되는 당이 차지하는 비중이 높다. 본 연구에서는 바이오디젤 생산용 Chlorella protothecoides의 배양액에 첨가될 당을 농업부산물 배추로부터 생산하는 공정을 연구 개발하였다. 먼저 리그노셀룰로우스 바이오매스를 이용하기 위해서 분쇄된 배추에 H₂SO₄로 처리하였을 때 0.5%가 가장 당 생산량이 많았지만 다음 단계에서 효소의 활성을 저해하였기 때문에 0.25% H₂SO₄ 용액을 50℃에서 24시간 처리하는 것이 가장 적절한 조건임을 알 수 있었다. 셀룰로스를 분해하기 위하여 Trichoderma harzianum균주를 배양하여 배양액에 분비된 셀룰로스 분해효소(cellulases)를 사용하였다. T. harzianum 배양 조건은 28℃/pH 7/130 rpm에서 5일간 배양으로 최적화하였다. H₂SO₄ 용액으로 전처리 된 배추는 T. harzianum 배양액을 효소 활성도 0.24 FPU/ml로 희석하여 45℃/pH 5/130 rpm 조건에서 약 3일동안 처리하였을 때 가장 효율적인 당 생산량을 이룰 수 있었다. 다른 농업부산물을 같은 공정 과정으로 처리하였을 때 배추가 가장 높은 당 생산률을 나타내어 활용도면에서 우수하다고 여겨진다. 배추의 수분함유량이 최대(95%)인 갓 폐기된 배추 잎의 경우 가장 당의 생산량이 많아서 가능한 빨리 처리하는 것이 바람직하였다. 지속 가능한 바이오디젤 생산을 위하여 미세조류를 배양할 때 본 연구에서 최적화한 조건에 따라 농업부산물 배추를 처리함으로써 비용 절감을 이룰 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권5호
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• pp.312-338
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• 2023

고준위방사성폐기물 심층처분시설은 고온의 사용후핵연료에서 핵종 누출을 막기 위해 열적, 역학적, 수리적 안전성이 장기적으로 확보되도록 일반적인 지하터널과는 다른 특별한 설계가 필요하다. 스웨덴 SKB는 고준위방사성폐기물 처분시설의 설계 기준을 수립하고 포쉬마크 지역에 대해 실제 설계를 수행하였다. 그리고 지반 불확실성에 대응하기 위해 모니터링과 그에 따른 설계 변경이 가능한 관찰 기법과 단계별 개발법을 제안하였다. SKB는 지반 유형과 지반 거동을 분류하고 포쉬마크 지역에 존재하는 지반유형과 거동의 조합에 적절한 지보 유형을 대응시키는 독자적인 지보 시스템을 개발하였고 기존 지보 시스템과 비교를 통해 안전성을 확인하였다. POSIVA는 SKB와 유사한 방식으로 온칼로 지역에 대해 지보시스템을 개발하였으나 포쉬마크와는 상이한 지반 특성을 반영하였다. 이를 참고하여, 국내 고준위방사성폐기물 심층처분시설 건설을 위한 설계가 이루어질 수 있을 것이며 국내 특성에 맞는 지보 시스템 또한 수립될 수 있을 것이다.

• 유기물자원화
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• 제25권4호
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• pp.41-50
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• 2017

점도, 임펠러 종류, 소비전력 등에 의해 영향을 받는 생물학적 폐기물 처리시설 및 에너지 생산 플랜트에서 적절한 교반 시스템의 설계는 필수적이다. 본 연구에서는 적절한 교반 시스템의 설계를 위해 음식물류폐기물을 이용하여 다양한 조건(운전 pH 및 농도)에서의 수소발효 시 유변학적 특성의 변화를 조사한 후, 이를 기반으로 교반강도를 설계하였다. 운전 pH에 따른 수소발효 실험에서 수소전환율은 $0.51{\sim}1.77mol\;H_2/mol\;hexose_{added}$였고, 가장 높은 수소전환율은 운전 pH 5.5에서 나타났다. 발효액은 전단속도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 Shear thinning 거동을 보였다. 탄수화물이 분해되면서 발효 이후 점도는 초기 점도보다 감소하는 경향을 보였으나, 운전 pH의 변화에 따른 발효액의 점도 변화는 크지 않았다. 탄수화물 농도 10~50 g Carbo. COD/L에서 수소전환율은 $1.40{\sim}1.86mol\;H_2/mol\;hexose_{added}$로 운전 pH 조건이 수소전환율에 미친 영향과 비교했을 때 큰 차이는 없었다. 발효액의 Zero viscosity와 Infinite viscosity는 탄수화물 농도에 따라 각각 $10.4{\sim}346.2mPa{\cdot}s$와 $1.7{\sim}5.3mPa{\cdot}s$로 나타났는데, 10 g Carbo. COD/L와 20 g Carbo. COD/L에서 발효액의 점도 값은 거의 차이가 없었다. 실험 결과에 기초하여 교반강도를 설계한 결과, 기질농도 30 g Carbo. COD/L의 수소발효 초기 및 발효 후 교반강도는 각각 26.0, 10.0 rpm으로 약 2.5배 정도의 교반강도를 줄임으로써 에너지를 절약할 수 있을 것으로 사료된다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.223-230
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• 2019

본 연구에서는 강원도 5개 지자체에서 발생된 음식물류 폐기물의 특성을 분석하고 메탄가스 발생량을 평가하였다. 시료는 2017년 7월과 9월에 걸쳐 총 2회 채취하였다. 메탄가스 발생가능량을 평가하기 위하여 BMP (biochemical Methane potential) 시험과 원소조성을 이용한 계산방법을 이용하였다. 음식물류 폐기물의 겉보기밀도는 평균 $0.758{\sim}0.850g\;cm^{-3}$, pH는 4.29 ~ 4.75이었다. 물리적 조성 중 주성분은 채소류가 56.43 ~ 72.81%로 가장 높았고, 과일류는 5.31 ~ 8.95%, 곡물류는 1.60 ~ 18.73%, 어육류는 4.47 ~ 12.11%, 여액은 1.76 ~ 3.64%이었다. 평균 수분함량은 69.30 ~ 75.87%, 가연분함량은 22.50 ~ 27.98%, 회분함량은 1.63 ~ 2.48%를 나타내었다. 또한 $BOD_5$는 $17,690.3{\sim}33,154.9mg\;L^{-1}$, $COD_{Cr}$은 $106,212.3{\sim}128,695.5mg\;L^{-1}$, 그리고 $COD_{Mn}$은 $51,266.1{\sim}63,426.3mg\;L^{-1}$의 범위를 보였고 NaCl 함량은 0.81 ~ 1.17%의 범위를 나타내었다. 원소분석 결과 C, H, O, N, S 함량은 각각 44.87 ~ 48.16%, 7.12 ~ 7.57%, 40.13 ~ 43.78%, 3.22 ~ 4.14%, 그리고 0.00 ~ 0.02%를 나타내었다. 음식물류 폐기물의 VS 단위질량당 메탄수율을 살펴보면 BMP 시험에 의한 메탄가스 발생누적량(${0.303{\sim}0.354m_{CH4}}^3\;{kg_{VS}}^{-1}$)은 원소조성과 생분해율을 반영하여 예측한 결과(${0.294{\sim}0.352m_{CH4}}^3\;{kg_{VS}}^{-1}$)와 큰 차이가 없었다.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.121-126
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• 2010

현재 방사성폐기물 처분기술 개발을 위해 운영되고 있는 시설인 KURT는 부지특성조사의 일환으로 안정성 평가차원에서 확대하여 이뤄지고 있다. 본 연구는 KURT 주변지역의 구성된 지질모델을 기초로 하여 부지규모의 수리지질학적 유동특성에 대한 연구를 하였다. 연구지역에 분포된 시추공을 이용하여 스테레오 넷으로 도시한 결과 NS, NW, EW, 저경사 단열대군으로 구분할 수 있었으며 지질 모델의 구성요소로는 상부 토양층 및 풍화대, 저경사 단열대, 단열대로 구분되었다. 구분된 단 열대에 수리시험을 통하여 지하수가 대수층을 통해 이동할 수 있는 유동력을 제공하는 수리전도도 및 수리경사에 영향을 미치는 단열의 크기 와 방향성에 대한 정규분포 통계 분석을 수행함으로 연구지역 내 NS 방향의 단열이 우세함을 확인하였다. 또한, 저경사 단열대의 수리전도도의 값은 3.61E-07 m/s로 주요 단열대보다 큰 값을 가지며, 기반암이나 기반암에 존재하는 단열대와 수리학적 특성이 상이하다.