• 제목/요약/키워드: eco-energy

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고성능 역전기투석을 위한 세공충진 음이온교환막의 개발 (Development of Pore-Filled Anion-Exchange Membranes for High Performance Reverse Electrodialysis)

  • 김도형;송현비;윤경석;강문성
    • 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.

다공성 동물성-콜라겐을 이용한 마찰전기 나노발전기 제작 및 특성평가 (Fabrication and Characterization of Triboelectric Nanogenerator based on Porous Animal-collagen)

  • 칸 세나와르 알리;라흐만 셰이크 압둘;김우영
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제40권1호
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    • pp.179-187
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    • 2023
  • 바이오물질을 포함하는 나노발전기는 무공해 에너지원이며 생분해성 전자폐기물이라는 점에서 친환경적인 전자소자이다. 특히 바이오 물질이 바이오폐기물로부터 추출될 수 있다면 바이오폐기물의 양도 줄어들 것이다. 본 연구에서는 포유동물의 피부에 존재하는 동물성 콜라겐을 이용하여 마찰전기 나노발전기를 제작하였고 그 특성평가를 진행하였다. 마찰전기 나노발전기의 전기적 양극층은 회전 도포방법을 이용하여 콜라겐 막을 형성하여 구성하였으며, 주사전자현미경으로 막이 다공성임을 확인하였다. 제작한 마찰전기 나노발전기는 주기적인 기계적 운동에 의해 3 Hz에서 7 V부터 5 Hz에서 15 V의 개방전압과 5 Hz에서 3.8 ㎂의 단락전류를 보였다. 결론적으로, 콜라겐 함유 마찰전기 나노발전기는 센서와 같은 저전력 구동 장치의 전원이 될 수 있으며 전자 폐기물 감소에도 유용할 것으로 기대된다.

Raoultella ornithinolytica as a Potential Candidate for Bioremediation of Heavy Metal from Contaminated Environments

  • Laila Ibrahim Faqe Salih;Rezan Omer Rasheed;Sirwan Muhsin Muhammed
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제33권7호
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    • pp.895-908
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    • 2023
  • Disposal of waste containing heavy metals into the environment is a major threat to human health and can result in toxic or chronic poisoning in aquatic life. In the current study, metal-resistant Raoultella ornithinolytica was isolated from metal-contaminated samples collected from the Tanjaro River, located southwest of Sulaymaniyah, Iraq. R. ornithinolytica was identified by partial amplification of 16S rRNA. The uptake potency of heavy metals was assessed using inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES) and indicated that R. ornithinolytica removed 67, 89, 63.4, 55.6, 56.5, 65, and 61.9% of Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, Co, and Fe, respectively. These removal rates were influenced by temperature, pH, and contact time; at 35℃ and pH 5 with a change in the incubation time, the reduction rate improved from 89 to 95% for Pb, from 36.4 to 45% for Cu, and from 55.6 to 64% for Ni. Gene analysis indicated that R. ornithinolytica contained pbrT, chrB, nccA, iroN, and czcA genes, but the pcoD gene was absent. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) images showed evidence of metal ion binding on the cell wall surface with different rates of binding. Transmission electron microscopy (TEM) detected different mechanisms for metal particle localization; cell surface adsorption was the main mechanism for Pb, Zn, and Co uptake, while Cd, Ni, and Fe were accumulated inside the cell. The current study describes, for the first time, the isolation of R. ornithinolytica from metal-contaminated water, which can be used as an eco-friendly biological expedient for the remediation and detoxification of metals from contaminated environments.

이온교환막의 균질/비균질 표면 형상에 따른 전기 와류 가시화 및 전기적 특성 분석 (Visualization and Electrical Response of Electroconvective Vortices on the Surface of Homo/Heterogeneous Ion Exchange Membranes)

  • 조명현;최진웅;김범주
    • 한국재료학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.21-28
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    • 2023
  • The electromembrane process, which has advantages such as scalability, sustainability, and eco-friendliness, is used in renewable energy fields such as fuel cells and reverse electrodialysis power generation. Most of the research to visualize the internal flow in the electromembrane process has mainly been conducted on heterogeneous ion exchange membranes, because of the non-uniform swelling characteristics of the homogeneous membrane. In this study, we successfully visualize the electro-convective vortices near the Nafion homogeneous membrane in PDMS-based microfluidic devices. To reinforce the mechanical rigidity and minimize the non-uniform swelling characteristics of the homogeneous membrane, a newly developed swelling supporter was additionally adapted to the Nafion membrane. Thus, a clear image of electroconvective vortices near the Nafion membrane could be obtained and visualized. As a result, we observed that the heterogeneous membrane has relatively stronger electroconvective vortices compared to the Nafion homogeneous membranes. Regarding electrical response, the Nafion membrane has a higher limiting current and less overlimiting current compared to the heterogeneous membrane. Based on our visualization, it is assumed that the heterogeneous membrane has more activated electroconvective vortices, which lower electrical resistance in the overlimiting current regime. We anticipate that this work can contribute to the fundamental understanding of the ion transport characteristics depending on the homogeneity of ion exchange membranes.

야간 시인성 확보를 위한 희토류 첨가 고내구성 장잔광 축광도료 제조에 관한 연구 (A study on the manufacturing of durable and long afterglow phosphorescent paints added with rare earths for night visibility of pavement)

  • 우은석;노윤석;이진호;최용욱;김종기
    • 한국표면공학회지
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    • 제56권2호
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    • pp.152-159
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    • 2023
  • The night visibility of pavement is being considered as a global issue in the field of traffic safety. Although the spreading glass beads on the lane paints has been mainly used to secure night-visibility by utilizing the effect of retroreflection, obvious shortcoming of this method is that retroflection does not occur in the range where the headlights do not reach the glass beads. The use of functional paints including phosphorescent constituents could be a solution for overcoming fore-mentioned problem. SrAl2O4 based chemicals have not only good phosphorescent property, but also are chemically stable compared to existing ZnS based materials. However, this chemicals also need the improvement due to slightly reduced luminous effect in time. Herein, we developed novel paints showing enhanced phosphorescent properties by putting rare earth elements such as Eu, Dy and Y into SrAl2O4. These prepared phosphorescent pigments have displayed improved properties in terms of durability and long afterglow. For instance, the property of afterglow has been persisted after 5 hours with luminace of 20.6 mcd/m2.

나노셀룰로오스 기반 고분자 복합소재의 특성 및 응용 (Nanocellulose-based Polymer Composites with Their Properties and Applications)

  • 김세훈;권영제;야미니 샬마;손민영;조상호;백경열;조계용
    • 공업화학
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    • 제34권3호
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    • pp.221-225
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    • 2023
  • 셀룰로오스는 자연의 다양한 공급원에서 쉽게 얻을 수 있는 가장 일반적인 천연 고분자이다. 셀룰로오스의 한 형태인 나노셀룰로오스는 셀룰로오스를 처리해 쉽게 얻을 수 있으며, 그 고유 물성이 상당히 우수하여 광범위한 산업 응용 분야에 사용이 가능하다. 이러한 나노 셀룰로오스는 금속 및 세라믹 필러를 포함하는 고분자 복합재료를 능가하는 뛰어난 기계적 물성 및 열적 안정성을 제공하며, 지속가능한 환경 친화적인 복합소재이다. 이러한 특성을 기반으로 필러, 포장지, 에너지, 의료, 코팅산업 등 다양한 분야에서 광범위하게 연구되고 있다. 본 리뷰에서는 나노셀룰로오스 및 나노복합소재 개발 그리고 응용분야에 대한 연구동향에 대해 고찰해보았다.

유한요소법을 이용한 수소충전용 압력용기의 균열에 관한 연구 (A Study on Crack of Hydrogen Filling Pressure Vessel Using Finite Element Method)

  • 최하영;변성광;조승현
    • 한국가스학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.116-122
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    • 2023
  • 저탄소 친환경에너지 정책이 진행으로 인해 수소 공급을 위한 수소충전소의 증가됨에 따라 사고발생 위험도 커지고 있다. 실제 압력용기는 제조과정에서 발생할 수 있는 노치와 기공, 개재물 등의 결함이 존재할 수 있다. 따라서 내압이 작용하고 있는 압력용기에 균열이 존재할 경우에 대한 압력용기의 건전성을 평가하는 것은 필요하다. 본 연구에서는 표면균열이 있는 수소충전용 압력용기의 구조안전성을 평가하기 위해 3차원 유한요소해석을 이용하였으며, 표면균열의 형상은 일반적으로 많이 사용되는 반타원 형상을 적용하여 균열의 형상 및 응력비에 대한 균열진전 특성을 비교하였다. 향후, 이러한 결과를 이용하여 파괴역학을 고려한 압력용기의 잔존수명 예측에 활용할 예정이다.

Introducing an Efficient and Eco-Friendly Spray-Drying Process for the Synthesis of NCM Precursor for Lithium-ion Batteries

  • Hye-Jin Park;Seong-Ju Sim;Bong-Soo Jin;Hyun-Soo Kim
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제15권1호
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    • pp.168-177
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    • 2024
  • Ni-rich cathode is one of the promising candidates for high-energy lithium-ion battery applications. Due to its specific capacity, easy industrialization, and good circulation ability, Ni-rich cathode materials have been widely used for lithium-ion batteries. However, due to the limitation of the co-precipitation method, including sewage pollution, and the instability of the long production cycles, developing a new efficient and environmentally friendly synthetic approach is critical. In this study, the Ni0.91Co0.06Mn0.03CO3 precursor powder was successfully synthesized by an efficient spray-drying method using carbonate compounds as a raw material. This Ni0.91Co0.06Mn0.03CO3 precursor was calcined by mixing with LiOH·H2O (5 wt% excess) at 480℃ for 5 hours and then sintered at two different temperatures (780℃/800℃) for 15 hours under an oxygen atmosphere to complete the cathode active material preparation, which is a key component of lithium-ion batteries. As a result, LiNi0.91Co0.06Mn0.03O2 cathode active material powders were obtained successfully via a simple sintering process on the Ni0.91Co0.06Mn0.03CO3 precursor powder. Furthermore, the obtained LiNi0.91Co0.06Mn0.03O2 cathode active material powders were characterized. Overall, the material sintered at 780℃ shows superior electrochemical performance by delivering a discharge capacity of 190.76 mAh/g at 1st cycle (0.1 C) and excellent capacity retention of 66.80% even after 50 cycles.

친환경 옥상 도시농업 활성화를 위한 배식모형에 따른 가지(Solanum melongena)와 메리골드(Tagetes erecta) 식재효과 (Effect of Planting Patterns on the Cultivation of Eggplant (Solanum melongena) and Marigold (Tagetes erecta) for the Activation of Eco-Friendly Rooftop Urban Agriculture)

  • 박재현;서상일;오득균;윤용한;주진희
    • 한국환경과학회지
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    • 제33권6호
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    • pp.417-425
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    • 2024
  • This study investigated the effects of various planting models on the joint cultivation of eggplant (Solanum melongena) and marigold (Tagetes erecta)to enhance sustainable rooftop urban farming. Rooftop agriculture is increasingly valued to boost the food supply and benefit the environment. Integrating such practices into urban planning is viewed as a way to sustainably manage resources and improve the food-energy-water cycle in cities. The experiment was conducted on a rooftop in Chungju, South Korea from May to August. Four different planting setups were used: central eggplant with peripheral marigold (SET), eggplant with a protective net (SIC), central marigold with peripheral eggplant (TES), and control with only eggplant (CON S). These models tested the effects of companion planting versus monoculture using a lightweight soil mix ideal for rooftops made from cocopeat and perlite and enriched with organic fertilizer. Measurements focused on soil conditions and plant health and assessed soil temperature, moisture, conductivity, plant height, width, and leaf size. The results indicated that the SET modelyielded the best growth. This setup benefited from marigold pest control properties and its ability to improve soil conditions by enhancing moisture and nutrient levels and aiding eggplant growth. These findings underscore the potential of mixed planting on rooftops and suggest that such approaches can be effectively incorporated into urban agriculture to boost yield and environmental sustainability. This study supports the idea that diverse planting methods can significantly affect plant growth and promote urban greening and food security.

Suggestions for Improvement of Port Charge Discount Policies - focused on Ulsan Port

  • Sangseop Lim;Sang-Mi Im;Seok-Hun Kim
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제29권3호
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    • pp.191-198
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    • 2024
  • 한국은 해상 운송에 의존하는 수출입 중심 경제 국가이며, 항만은 국가 경제 성장에 중요한 역할을 수행한다. 이러한 항만의 경쟁력을 확보하고 유지하기 위해서는 하드웨어와 소프트웨어적인 투자가 필요하지만, 정책적인 지원으로도 효과를 기대할 수 있다. 본 연구는 에너지 허브 항만인 울산항을 대상으로 항만시설 사용료 감면제도를 탐색적으로 분석하여 제도의 불합리성을 식별하고 이를 해소하기 위한 개선 방안을 제언하였다. 본 연구는 약 10년간의 울산항 물동량과 항만시설사용료 감면에 대하여 분석하였으며, 액체화물 특화 항만임에도 불구하고 컨테이너 화물에 대한 감면지원이 편중되어 있고 심지어는 통과선박이라는 사유로 이들에게 입출항료 100% 감면지원하고 있었으며 이것은 심각한 도덕적 해이를 초래할 수 있다는 점을 감면제도의 불합리 요소들로 식별하였다. 본 연구는 울산항의 항만시설 사용료 감면제도 개선 방안으로 컨테이너에 대한 지원을 친환경 활동 지원 강화, 외항통과선박에 대한 감면 요율 조정 또는 감면신청 절차 개선을 제안하였다.