대한민국은 산악지형이 많으며 사면붕괴로 인한 도로구조물 및 인명피해가 종종 발생한다. 이러한 사면붕괴로 인한 피해를 줄이기 위해서 낙석방지시설이 필요하다. 국내의 낙석방지울타리는 50kJ의 낙석 충돌 에너지에 저항할 수 있도록 설계되었다. 하지만, 낙석 에너지의 크기는 사면의 형태 및 조건에 따라 편차가 크며 약 100kJ에 이르기도 한다. 따라서 효율적인 낙석방지울타리의 설계 및 설치를 위해서 여러 종류의 낙석에너지에 맞는 표준화된 낙석방지울타리가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 다양한 낙석에너지에 따른 낙석방지울타리의 표준 단면을 유한요소해석을 통하여 제안하였다. 최종적으로 기존 50kJ 낙석방호울타리 외에 30kJ 및 100kJ급 낙석방지울타리를 제안하였다.

This study was conducted to develop a high-moisture food waste dryer that uses steam as a direct heat source to improve the drying speed. Another objective was to verify its performance through experiments. A dryer with a drying capacity of 10,000 kg/hr, which uses steam from an incineration plant as a drying heat source, was fabricated. The performance and applicability of the dryer were verified through drying experiments, in which the food waste collected from large restaurants near the incineration plant was used as the experimental material. The drying experiment results showed that the input steam temperature increased by 21℃ from approximately 145℃ to 166℃ compared to the case in which drying was performed by converting steam into heated air. The drying speed increased by 1.5 times from approximately 0.63 to 0.94 %/hr, and drying up to approximately 20%(wb) moisture content was possible. The drying energy rate, which represents the ratio of the energy consumed for drying to the input energy, increased by approximately ten times from 7.17% to 70.87%. The total drying time still remained approximately 100 hr due to the re-condensation of moisture. When steam was directly used as a drying heat source to improve the drying speed of food waste containing high moisture, the drying speed, water content after drying, and drying energy rate were clearly improved compared to the case in which steam was converted into heated air for use. Therefore, it was deemed necessary to develop a dryer that directly uses steam from an incineration plant for drying. To shorten the total drying time, it is necessary to develop a device that solves the problem of moisture condensation in the dryer.

In the study, energy flow analysis is performed to predict the performance of silencers. To date, deterministic approaches such as finite element method have been widely used for silencer analysis. However, they have limitations in analyzing large structures and mid-high frequency ranges due to unreasonable computational costs and errors. However, silencers used for ships and off-shore plants are much larger than those used in other engineering fields. Hence, energy governing equation, which is significantly efficient for systems with high modal density, is solved for silencers in ships and off-shore plants. The silencer is divided into two different acoustic media, air and absorption materials. The discontinuity of energy density at interfaces is solved via hypersingular integrals for the 3-D modified Helmholtz equation to analyze multi-domain problems with the energy flow boundary element method. The method is verified by comparing the measurements and analysis results for ship silencers over mid–high frequency ranges. The comparisons confirm good agreement between the measurement and analysis results. We confirm that the applied analysis method is useful for large silencers in mid-high frequency ranges. With the proven procedures, energy flow analysis can be performed for various types of silencer used in ships and off-shore plants in the first stage of the design.

본 연구에서는 “이온젤” 이라고 불리는 고분자 기반의 PVA(polyvinyl alcohol) 기반의 고체 전 해질에 이온성 액체 BMIMBF4 (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)를 첨가하여 제조한 전 고체 전해질과 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료를 이용하여 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 유기골격체의 유 무에 따른 전기화학적 특성을 분석하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특 성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)을 통하여 비교 및 분석하여 보았다. 그 결과로, 금속유기골격체가 함유되지 않은 슈퍼커패시터의 전기용량값은 380 F/g 으로 확인 할 수 있었고, 이 값은 금속유기골격체를 첨가하였을 때 340 F/g로 감소하는 현상을 확인할 수 있었 다. 이러한 결과로 1 wt%의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료 되며 이러한 결과를 바탕으로 금속유기골격체의 첨가량을 최적화 할 필요가 있다고 판단된다

기후변화로 인해 가속화되고 있는 충남 지역 가뭄현상에 대응하고 대산 임해산업단지의 증가하는 용수 수요를 만족하기 위해서, K-water에서는 100,000 m3/일 규모 역삼투 해수담수플랜트 건설 사업을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 해수담수플랜트 운영비용의 70% 이상을 담당하는 역삼투 공정 성능에 영향을 미치는 주요 인자에 대한 성능 분석을 수행하였다. 대산 지역 해수 염분농도 및 수온 변화 조건에서 RO 공정의 전력소모는 2.39 ± 0.13 kWh/m3로 나타났으며, 막여과유속과 회수율이 낮을수록 전력소모가 절감되어 연간 운영비용이 감소하였다. 주요 막 제조사별 고유량 막의 성능 비교 결과, 전량 2단 여과공정(full two pass) 기준 생산수 TDS는 평균 3.84 mg/L로 양호하였고, 전력소모는 2.22 ± 0.13 kWh/m3 수준으로 확인되었다. 역삼투 공정 구성을 전량 2단 여과방식에서 partial 또는 split partial 방식으로 변경함에 따라 전력소모는 최대 0.29 kWh/m3, 막모듈 설치비용은 최대 15.6% 절감 가능할 것으로 기대된다.

Desalination plants are generally studied with higher operating costs compared to water supply facilities. This study was conducted to reduce the cost of water production and to preserve existing water resources. Therefore, the purpose of this study was to utilize the control valves to increase maximum efficiency, thereby reducing the power of the pumps and operating costs. Specific energy consumption was shown to reduce the process operating power by up to 1.7 times from 6.17 to 3.55 kWh/m3 based on seawater reverse osmosis 60 bar. In addition, the water intake process was divided into pre, inter, and post-according to the use method of blasting, and the water treatment process was divided into pre, inter, and post blending. In order to reduce power consumption, the blending process was combined to operate the facility, which resulted in the reduction of power consumption in the order post > pre-inter> inter blending.

본 연구는 역삼투 해수담수화 플랜트의 실 데이터 분석을 통해 에너지 소모를 줄이는 방안을 제안한다. 이를 위해 10,000m3/d 이상의 플랜트를 대상으로 70여개의 데이터를 수집하고 분석하였다. 역삼투 해수담수화 플랜트의 에너지 소모는 에너지회수장치 발전으로 인해 크게 감소하였으나 각 요인에 따라 다른 값을 보였다. 에너지 소모는 유입수 수질에 영향을 받고, 높은 수질의 생산수를 얻기 위해선 더 많은 에너지가 소모됨을 확인하였다. 또한, 플랜트 규모가 커지면 에너지 소모가 줄어든다고 알려져 있으나 반드시 그런 것은 아니며, 역삼투시스템 운영 시 에너지 소모가 최소가 되는 회수율이 있음을 알아냈다. 마지막으로 에너지 소모와 관련된 요인을 정리하고 이를 바탕으로 저에너지 소모를 위한 3가지 방안을 제시한다.

본 연구는 울진 바다목장해역에 서식하는 생물을 대상으로 바다목장 관리를 위한 해양생태계의 영양구조와 에너지흐름을 파악하기 위한 목적으로 2013년 3월부터 10월까지 총 4회 현장조사를 실시하였다. 본 연구에서 개별 생물종들의 생태학적 특징에 따라 유사도에 근거한 비계량형다차원척도법을 사용하여 최고포식자, 바다새, 대형 및 소형유영어류, 볼락류, 가자미류, 저서어류, 반저서어류, 두족류, 저서섭이자, 표서동물, 이매패류, 전복, 자포동물, 동물플랑크톤, 부착성해조류, 미소해조류, 식물플랑크톤, 유기쇄설물 등 총 19가지로 생물그룹핑되었다. Ecopath 모델의 입력변수인 각 생물군들의 생체량, 생산량/생체량의 비, 섭식량/생체량의 비, 피식-포식관계 자료를 사용하여 울진 바다목장해역의 영양구조와 에너지 흐름을 추정하였다. 연구해역에서 각 생물군들의 영양단계는 1 ~ 5.687 범위로 파악되었다. 울진 바다목장 해역에 서식하는 모든 생물그룹들의 전체 소비량의 합은 229.7 t/㎞²/yr, 생물그룹들의 전체 이출량은 3,432.4 t/㎞²/yr이었다. 모든 생물그룹들의 총 에너지량은 6,796.2 t/㎞²/yr, 전체 생산량은 3,613.1 t/㎞²/yr로 추정되었다. 울진 바다목장 해역에서의 순 생태계 생산량은 3,490.3 t/㎞²/yr, 전체 생물군의 생체량은 167.3 t/㎞²/yr으로 추정되었다.

본 연구는 한우 암소비육에 있어서 고 에너지의 육성용 TMR(TDN 72.7%DM, CP 13.65%DM)을 육성기(8~12개월령) 및 비육기(13~24개월령)까지는 제한급여하고, 이후 비육 마무리기(25~32개월령)까지 자유 채식시켰을 때, 증체수준, 도체특성 및 경제성에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 공시축은 한우 암소 35두(8개월령)를 이용하여 Control구(5두), T1(10두), T2(10두) 및 T3(10두)구로 나누어 난괴법으로 배치하였다. 공시사료는 전기간 동일한 육성용 TMR을 Control구에서는 자유채식 시켰고, T1, T2, T3구에서는 각각 체중의 1.8%, 1.6% 및 1.5%로 제한하여 24개월령까지 급여하였다. 한우 암소의 체중은 비육마무리기간에서 Control구에 비해 T1, T2 및 T3 처리구가 각각 4.9%, 3.6% 및 2.5% 높은 것으로 나타났다 (p<0.05). 일일증체량은 육성기에는 Control구와 T1구가 다른 처리구에 비해 높았으며(p<0.05), 비육마무리기의 T1 처리구가 다른 처리구에 비해 높았다(p<0.05). 건물섭취량과 TDN 섭취량은 비육마무리기간에서 T1구가 가장 높았다(p<0.05). 고 에너지의 육성우용 TMR을 전 기간동안 급여함으로써 도체중과 배최장근 단면적이 일반적인 한우 암소비육 결과에 비해 현저히 증가되었다. 처리구별 도체중은 Control구에 비해 T1구가 약 11.6% 많았으며(p<0.05), 지방색과 성숙도는 Control구에서 높았다(p<0.05). 근내지방도, 육색 및 조직감은 처리구간 유의적 차이는 없었으나, 육량등급 출현율에 있어서는 Control구에서 A등급이 60%로서 다른 처리구에 비해 높았다. 육질등급에서 1++ 등급 출현율은 Control, T1, T2 및 T3구에서 각각 0%, 20%, 20% 및 0%로 나타났다. 순수익은 Control구에 비해 T1과 T2구가 각각 15% 및 13% 증가되었으나 T3구는 2% 감소한 것으로 나타났다. 결론적으로, 한우 미경산우 비육 시, 고에너지의 육성용 사료를 육성기부터 비육기(13~24개월령)까지 체중의 1.8% 수준으로 제한 급여하는 것이 전 기간 동안 자유채식시키는 것보다 도체중이나 육질등급 증가로 경제성이 향상되어 한우암소 고급육생산 프로그램 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

In this study, we utilize the cross and partial correlation analyses in order to investigate the dependence of power energy consumption on the temperature. To this end, we use a time series data that consists of three attributes : an hourly measured electric power consumption, temperature, and humidity. We, in particular, divide the yearly data into monthly base, and estimate the cross correlation coefficients between all possible pairs of attributes for each monthly based data. We found that temperature and power consumption are negatively correlated in the winter; positively correlated in the summer. A similar trend was found between humid and power consumption. This implies that when temperature or humidity is relatively high or low, the power consumption increases due to the cooling and heating system at work. In contrast, the correlation between temperature and humid behaves differently from those between temperature and power consumption. These results can be used to effectively manage the power system.

In this paper, we propose an Elman recurrent neural network to predict and analyze a time series of gas energy consumption in an air handling unit. To this end, we consider the volatility of the time series and demonstrate that there exists a correlation in the time series of the volatilities, which suggests that the gas consumption time series contain a non-negligible amount of the non-linear correlation. Based on this finding, we adopt the Elman recurrent neural network as the model for the prediction of the gas consumption. As the simplest form of the recurrent network, the Elman network is designed to learn sequential or time-varying pattern and could predict learned series of values. The Elman network has a layer of “context units” in addition to a standard feedforward network. By adjusting two parameters in the model and performing the cross validation, we demonstrated that the proposed model predicts the gas consumption with the relative errors and the average errors in the range of 2%~5% and 3kWh~8kWh, respectively. The results of this study can be used to the energy management system in terms of the effective control of the cross usage of the electric and the gas energies.

In this paper, we propose an Elman recurrent neural network to predict and analyze a time series of power energy consumption. To this end, we consider the volatility of the time series and apply the sample variance and the detrended fluctuation analyses to the volatilities. We demonstrate that there exists a correlation in the time series of the volatilities, which suggests that the power consumption time series contain a non-negligible amount of the non-linear correlation. Based on this finding, we adopt the Elman recurrent neural network as the model for the prediction of the power consumption. As the simplest form of the recurrent network, the Elman network is designed to learn sequential or time-varying pattern and could predict learned series of values. The Elman network has a layer of “context units” in addition to a standard feedforward network. By adjusting two parameters in the model and performing the cross validation, we demonstrated that the proposed model predicts the power consumption with the relative errors and the average errors in the range of 2%~5% and 3kWh~8kWh, respectively. To further confirm the experimental results, we performed two types of the cross validations designed for the time series data. We also support the validity of the model by analyzing the multi-step forecasting. We found that the prediction errors tend to be saturated although they increase as the prediction time step increases. The results of this study can be used to the energy management system in terms of the effective control of the cross usage of the electric and the gas energies.

Recently, interest in the development of alternative water resources has been increasing rapidly due to environmental pollution and depletion of water resources. In particular, seawater desalination has been attracting the most attention as alternative water resources. As seawater desalination consumes a large amount of energy due to high operating pressure, many researches have been conducted to improve energy efficiency such as energy recovery device (ERD). Consequently, this study aims to compare the energy efficiency of RO process according to ERD of isobaric type which is applied in scientific control pilot plant process of each 100 m3/day scale based on actual RO product water. As a result, it was confirmed that efficiency, mixing rate, and permeate conductivity were different depending on the size of the apparatus even though the same principle of the ERD was applied. It is believed that this is caused by the difference in cross-sectional area of the contacted portion for pressure transfer inside the ERD. Therefore, further study is needed to confirm the optimum conditions what is applicable to the actual process considering the correlation with other factors as well as the factors obtained from the previous experiments.

본 연구는 방울토마토 재배 단동온실에 공기순환팬을 설치하고 공기순환팬이 온실 내 온도 및 습도 분포, 에너지소비량에 미치는 영향을 분석하였다. 공기순환팬은 날개 크기 230mm의 Stainless 팬으로, Lee 등(2016)의 연구결과를 참고하여 시험구 온실에 9m 간격으로 총 18 대를 설치하였다. 온실 내부 온습도는 온실 길이방향으 로 4등분하여 1/4 지점과 3/4 지점의 중앙에 센서를 설치하고 0.8m, 1.8m 높이 2곳의 온습도를 난방을 주로 하는 야간(오후 6시~다음 날 오전 7시)에 5분 간격으로 측정하였다. 에너지소비량은 각 온실에 위치한 온수펌프의 유량, 온수 출수부와 환수부의 온도차를 측정하여 계산하였다. 공기순환팬을 사용하지 않았을 때 측점 간 온도차 및 습도차의 평균값은 0.75oC, 2.19%였으며 공기 순환팬 사용 시 측점 간 온도차 및 습도차의 평균값은 0.42oC, 1.27%로 감소하였다. 공기순환팬 설치 온실과 미설치 온실의 누적 에너지소비량은 각각 4,673kWh, 4,009kWh로 공기순환팬 설치 온실에서 약 14.2%의 에너지를 적게 소모하였다. 이러한 결과로 보아 온실 내 공기순환팬 사용은 공기를 지속적으로 교반시켜 주어 온실 전체의 온도 및 습도를 균일하게 만들고, 공기의 온도가 빠르게 변하지 않도록 해주어 난방 장치의 가동 시간과 에너지소비량을 줄일 수 있다.

본 연구는 4연동 벤로형 유리온실의 냉·난방 부하를 고려한 PV 시스템의 적정 패널 설치 면적을 도출하기 위하여 BES 기법을 이용하여 온실 및 PV 시스템의 에너지 모델을 설계하였으며 동적 에너지 시뮬레이션을 수행하였다. 대상 작물은 파프리카로 선정하였으며 작물의 적정생육온도를 고려하여 냉·난방장치 및 환기장치의 가동조건을 설정하였다. 2012년부터 2016년까지 총 5년 동안의 기간별 냉·난방부하 및 최대 냉·난방 부하를 환 기팬의 환기량 조건 별로 분석을 실시하였다. 온실의 냉 ·난방 부하 산정과 함께 PV 시스템의 설치 각도에 따른 전력 생산량을 분석하였으며 신재생에너지 공급의무비율을 적용하여 최적 PV 시스템 설계 방안을 도출하였다. 환기팬의 환기량 60AE·hr-1 조건에서 대상 온실의 기간 평균 냉방 부하로 인한 전력 소모량은 174,310kWh, 기간 평균 난방 부하로 인한 전력 소모량은 458,903kWh 로 총 633,213kWh의 전력 소모량이 산정되었다. PV 시스템은 설치 각도를 30o로 설정하는 조건에서 가장 높은 전력 생산량이 나타났으며 월별 최적 각도를 적용하는 조건에서는 고정형 PV 시스템보다 약 5.7% 많은 전력 을 생산하는 것으론 산정 되었다. 최종적으로 대상 온실에 적합한 PV 시스템 패널 면적을 도출한 결과, 고정형 PV 시스템은 521m2의 패널이 필요한 것으로 산정되었고, 가변형 PV 시스템의 경우 494m2의 패널이 필요한 것으로 산정되었다. 본 연구를 통하여 4연동 벤로형 유리온실의 냉·난방 부하를 고려한 PV 시스템의 필요 패널 설치 면적을 도출할 수 있었으며 PV 시스템의 온실 적용 가능성 및 경 제성 평가의 기초 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다. 한편, 본 연구에서는 작물 특성 데이터를 확보하지 못하여 작물의 에너지 교환을 고려하지 않았다. 보다 정확한 결과를 도출하기 위해서는 현장 실험 데이터에 기반을 둔 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

Ohmic heating is one of advanced thermal processing techniques which utilize conversion of electrical energy into heat. In our study, a feasibility of ohmic heating was tested to cook instant rice cake to improve energy efficacy as an alternative heating methods of conventional electrical kettle. Ohmic heating was conducted using customized ohmic cell (7.5×4.5×9.5 cm) equipped with titanium electrodes. Instant rice cakes in soup were ohmically heated up to 100°C at different electric fields (9, 12, 15 & 18 V/cm) and temperature holding times (60, 80, 100 & 120 s). Thermocouple was placed into both soup and rice cake to evaluate the temperature profile and energy efficacy. Temperature, voltage and current across the sample were measured and recorded at every 3 s using data acquisition system (DAQ). Mathematical model was developed to calculate the internal energy generation rate (QR, W). Internal energy generation rate (QR, W) was integrated versus temperature come-up time (s) to compute the total internal energy dose (ET, J) using MATLBA software. For energy efficacy (Eff), it was calculated ratio of total internal energy dose (ET, J) to heat quantity (Qh, J). During ohmic heating, temperature come-up time was significantly reduced as a function of elevated electric field (P<0.05). For example, 9V/cm of electric field showed 6.2±0.4 min of temperature come-up time up to 100°C. Higher electric field at 18 V/cm reduced temperature come-up time to 1.9±0.1 min. The electric field of 15 V/cm showed the best energy efficacy as 0.78 which meant 78% of electrical energy was converted into thermal energy for heating. In the texture profile analysis, the most preferable harness was found as 6.191 N at 15 V/cm and 100 s holding time. Our study showed the potential of ohmic heating to cook instant rice cakes for home meal replacement (HMR) and outdoor foods.

As the competitiveness of small and medium businesses is getting more and more improved and globalized, the government provides various consulting services to secure the competitiveness of small and medium firms and support stable growth. However, the assessment of the result from the government’s support is generally focused on non-financial factors, such as customer satisfaction afterwards and analysis of improvement effect. This paper is in regards to the analysis of how much the government’s support in the form of providing consulting services contributes to financial outcomes and to the analysis of the gap of performances among the types of consulting services. We verified the statistical significance of our hypothesis through SAS9.4 and SPSS 22, conducting comparative analysis of the business growth and profitability based on the yearly balance sheets and income statements of 44 corporations which government supports and 150 corporations which are for comparison. The data is gained from CRETOP, Korea Enterprise Data, and the testing model is chosen as the business of support center for corporate growth, which is a customized supporting business of the Ministry of Trade, Industry, and Energy. As a result, in terms of business growth, it turned out to have positive difference in growth ratio compared to the industrial average and compared corporations and to have significant difference in terms of profitability as well. Since, this paper shows that the different supporting ways have significant difference, we would say that this paper is meaningful in that it may propose a guidance for government to set strategies of government-supporting businesses.

This study presents a sustainable design method to optimize the embodied energy and CO2 emission complying with the design code for reinforced concrete column. The sustainable design method effectively achieves the minimization of the environmental load and energy consumption whereas the conventional design method has been mostly focused on the cost saving. Failure of reinforced concrete column exhibits compressive or tensile failure mode against an external force such as flexure and compression; thus, optimization analyses are conducted for both failure modes. For the given sections and reinforcement ratios, the optimized sections are determined by optimizing cost, embodied energy, and CO2 emission and various aspects of the sections are thoroughly investigated. The optimization analysis results show that 25% embodied energy and 55% CO2 emission can be approximately reduced by 10% increase in cost. In particular, the embodied energy and CO2 emission were more effectively reduced in the tensile failure mode rather than in the compressive failure mode. Consequently, it was proved that the sustainable design method effectively implements the concept of sustainable development in the design of reinforced concrete structure by optimizing embodied energy consumption and CO2 emission.