This study was aimed to determine the changes in CO2 concentration according to the temperatures of daytime and nighttime in the CO2 supplemental greenhouse, and to compare calculated supplementary CO2 concentration during winter and spring cultivation seasons. CO2 concentrations in experimental greenhouses were analyzed by selecting representative days with different average temperatures due to differences in integrated solar radiation at the growth stage of leaf area index (LAI) 2.0 during the winter season of 2022 and 2023 years. The CO2 concentration was 459, 299, 275, and 239 μmol·mol-1, respectively at 1, 2, 3, and 4 p.m. after the CO2 supplementary time (10:00-13:00) under the higher temperature (HT, > 18°C daytime temp. avg. 31.7, 26.8, 23.8, and 22.4°C, respectively), while it was 500, 368, 366, 364 μmol·mol-1, respectively under the lower temperature (LT, < 18°C daytime temp. avg. 22.0, 18.9, 15.0, and 13.7°C, respectively), indicating the CO2 reduction was significantly higher in the HT than that of LT. During the nighttime, the concentration of CO2 gradually increased from 6 p.m. (346 μmol·mol-1) to 3 a.m. (454 μmol·mol-1) in the HT with a rate of 11 μmol·mol-1 per hour (240 tomatoes, leaf area 330m2), while the increase was very lesser under the LT. During the spring season, the CO2 concentration measured just before the start of CO2 fertilization (7:30 a.m.) in the CO2 enrichment greenhouse was 3-4 times higher in the HT (>15°C nighttime temperature avg.) than that of LT (< 15°C nighttime temperature avg.), and the calculated amount of CO2 fertilization on the day was also lower in HT. All the integrated results indicate that CO2 concentrations during the nighttime varies depending on the temperature, and the increased CO2 is a major source of CO2 for photosynthesis after sunrise, and it is necessary to develop a model formula for CO2 supplement considering the nighttime CO2 concentration.

This study used optical and scanning electron microscopy to analyze the surface oxidation phenomenon that accompanies a γ'-precipitate free zone in a directional solidified CM247LC high temperature creep specimen. Surface oxidation occurs on nickel-based superalloy gas turbine blades due to high temperature during use. Among the superalloy components, Al and Cr are greatly affected by diffusion and movement, and Al is a major component of the surface oxidation products. This out-diffusion of Al was accompanied by γ' (Ni3Al) deficiency in the matrix, and formed a γ'-precipitate free zone at the boundary of the surface oxide layer. Among the components of CM247LC, Cr and Al related to surface oxidation consist of 8 % and 5.6 %, respectively. When Al, the main component of the γ' precipitation phase, diffused out to the surface, a high content of Cr was observed in these PFZs. This is because the PFZ is made of a high Cr γ phase. Surface oxidation of DS CM247LC was observed in high temperature creep specimens, and γ'-rafting occurred due to stress applied to the creep specimens. However, the stress states applied to the grip and gauge length of the creep specimen were different, and accordingly, different γ'-rafting patterns were observed. Such surface oxidation and PFZ and γ'-rafting are shown to affect CM247LC creep lifetime. Mapping the microstructure and composition of major components such as Al and Cr and their role in surface oxidation, revealed in this study, will be utilized in the development of alloys to improve creep life.

This study was carried out to develop a system to reduce ultrafine dust using hygroscopic materials such as glycerin and propylene glycol. Prior to the development of an ultrafine dust reduction system, the moisture condensation efficiency of glycerin and propylene glycol was investigated based on relative humidity (RH). The results showed that when no substances (glycerin and propylene glycol) were added to a tedlar bag, the relative humidity and temperature remained constant. The moisture condensation efficiency of glycerin was 60%, and the time it took to reach 50% of the initial relative humidity was about 40minutes. In the case of propylene glycol, the moisture condensation efficiency was 75%, and the time it took to reach 50% of the initial relative humidity was about 10 minutes. When glycerin and propylene glycol mixture was added, the moisture condensation efficiency was 68% and it took 20 minutes to reach 50% of the initial relative humidity. These results suggest that hygroscopic materials such as glycerin and propylene glycol can actually condense moisture in the atmosphere. In addition, considering actual atmospheric conditions, the relative humidity was set to 60% and 40% or less, and the moisture condensation efficiency was measured. The results showed that the mixture of glycerin and propylene glycol yielded the highest condensation efficiencies, at 69% and 62%, respectively. Therefore, it is preferable to use a mixture of glycerin and propylene glycol to condense moisture in the range of relative humidity in the actual atmosphere.

본 연구는 등유를 사용하는 농업용 난방기에서 배출되는 가 스를 포집하고, 농업용 난방기의 사용 연식에 따른 이산화탄 소의 배출농도를 파악하고자 수행되었다. 선형 회귀분석의 결과로 농업용 난방기의 연식에 따른 이산화탄소의 배출량은 R2 = 0.84로 y = 26.99x+721.98의 식을 따른다고 나타났다. 농업용 난방기의 사용 연식에 따라 세 그룹으로 분류하여 분 산분석을 수행하였다. 분산분석을 수행한 결과, 분석을 위해 설정한 유의확률 0.05보다 작은 2.1961×10-13으로 나타났으 며 이는 적어도 한 그룹에서 차이가 나타난다는 것을 의미한 다. 본 연구에서는 농업용 난방기의 기본적인 배출농도의 차 이를 분석하고자 기기의 제작사와 상관없이 농업용 난방기의 기기 연식만을 고려하여 배출가스 데이터를 수집하였다. 기 기의 연소 방식에는 제작사에 따라 연소 방식에 차이가 미미 하게 있었을 것으로 판단되며 데이터 변수의 개수가 늘어난다 면, SVR(support vector regression) 기반의 선형회귀 분석 등 을 실시하여 농업용 난방기의 이산화탄소 데이터가 온실가스 발생량 파악에 더욱 활용도가 높아질 것으로 판단된다. 추후 연구에서는 더욱 세분화된 데이터의 수집 방식을 따라 더욱 높은 정확도를 가진 결과값을 도출할 수 있다고 판단된다. 이 처럼 우리나라의 농업 분야에서 용도별 온실가스 발생량을 조 사하기 위하여 고정형 농기계인 농업용 난방기의 이산화탄소 발생량을 정확히 파악하여 온실가스 배출량 조사에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Laver aquaculture, which occupies a large proportion in the aquaculture industry in Korea, is still highly dependent on human labor. Therefore, it is necessary to study the development of an automatic system to improve the working environment and increase the efficiency of aquaculture production systems. The purpose of this study is to evaluate the economic feasibility of an improved system in a study for the loading-unloading and automatic weighing systems in laver aquaculture industry. Economic analysis of the developed unloading and automatic weighing system were implemented under various conditions to calculate more accurate benefits and costs. As a result of this study, the economic feasibility was found to be very high in the three models: net present value (NPV), benefit-cost ratio (B/C), internal rate of return (IRR). Moreover, the results of sensitivity analysis showed that the economical efficiency of the automatic loading, unloading, and weighing system in laver aquaculture was very high.

High-temperature oxidation of a Ni-based superalloy was analyzed with samples taken from gas turbine blades, where the samples were heat-treated and thermally exposed. The effect of Cr/Ti/Al elements in the alloy on high temperature oxidation was investigated using an optical microscope, SEM/EDS, and TEM. A high-Cr/high-Ti oxide layer was formed on the blade surface under the heat-treated state considered to be the initial stage of high-temperature oxidation. In addition, a PFZ (γ’ precipitate free zone) accompanied by Cr carbide of Cr23C6 and high Cr-Co phase as a kind of TCP precipitation was formed under the surface layer. Pits of several μm depth containing high-Al content oxide was observed at the boundary between the oxide layer and PFZ. However, high temperature oxidation formed on the thermally exposed blade surface consisted of the following steps: ① Ti-oxide formation in the center of the oxide layer, ② Cr-oxide formation surrounding the inner oxide layer, and ③ Al-oxide formation in the pits directly under the Cr oxide layer. It is estimated that the Cr content of Ni-based superalloys improves the oxidation resistance of the alloy by forming dense oxide layer, but produced the σ or μ phase of TCP precipitation with the high-Cr component resulting in material brittleness.

본 연구는 환경측정용 센서 위치에 따른 온실 환경의 공간· 수직적 특성을 조사하고 온실 종류에 따른 온도, 광도 및 CO2 농도 간의 상관관계를 구명하고자 수행하였다. 벤로형 온실의 공간적인 5지점을 선정한 후 각 지점에서 대표적 작물의 수 직적 높이 4지점과 지면부, 지붕 공간에 온도, 상대습도, CO2, 엽온 및 광센서를 설치하였다. 벤로형 온실과 반밀폐형 온실 에서 온도, 광도 및 CO2 농도 변화의 관계성을 Curve Expert Professional 프로그램을 이용하여 비교하였다. 벤로형 온실 의 공간적 위치에 따른 편차는 CO2 농도가 다른 요인보다 큰 것으로 나타났다. CO2 농도는 평균 465－761μmol·mol-1 범 위였고, 편차가 가장 큰 시간대는 오후 5시였으며, 최고 농도 는 액화 탄산가스 공급장치의 메인 배관(50∅)과 가까운 위치 인 중앙 후부(Middle End, 4ME)에서 646μmol·mol-1, 최저 농도는 좌측 중앙(Left Middle, 5LM)에서 436μmol·mol-1이 었다. 수직적 위치에 따른 편차는 온도와 상대습도가 다른 요 인보다 큰 것으로 나타났다. 평균 기온의 편차가 가장 큰 시간 대는 오후 2시대이며, 최고 기온은 작물 위 공기층(Upper Air, UA)에서 26.51℃, 최저 기온은 작물의 하단부(Lower Canopy, LC)에서 25.62℃였다. 평균 상대습도의 편차가 가장 큰 시간 대는 오후 1시대로 나타났으며, 최고 습도는 LC에서 76.90%, 최저 습도는 UA에서 71.74%이다. 각 시간대에 평균 CO2 농 도가 가장 높은 수직적 위치는 지붕 공간 공기층(Roof Air, RF)과 시설 내 지면(Ground, GD)이었다. 온실 내 온도, 광도 및 CO2 농도의 관계성은 반밀폐형 온실의 경우 결정계수(r2) 가 0.07, 벤로형 온실은 0.66이었다. 결과를 종합하여 볼 때, 온실 내 CO2 농도는 공간적 분포, 온도와 습도는 작물의 수직 적 분포 차이를 측정하여 분석할 필요가 있고 환기율이 낮은 반밀폐형 온실의 경우 목표 CO2 시비 농도가 일반 온실과 다 르게 설정해야 할 것으로 판단된다.

본 연구는 데이터를 기반으로 한 인공지능 기계학습 기법을 활용하여 온실 내부온도 예측 시뮬레이션 모델을 개발을 수행 하였다. 온실 시스템의 내부온도 예측을 위해서 다양한 방법 이 연구됐지만, 가외 변인으로 인하여 기존 시뮬레이션 분석 방법은 낮은 정밀도의 문제점을 지니고 있다. 이러한 한계점 을 극복하기 위하여 최근 개발되고 있는 데이터 기반의 기계 학습을 활용하여 온실 내부온도 예측 모델 개발을 수행하였 다. 기계학습모델은 데이터 수집, 특성 분석, 학습을 통하여 개 발되며 매개변수와 학습방법에 따라 모델의 정확도가 크게 변 화된다. 따라서 데이터 특성에 따른 최적의 모델 도출방법이 필요하다. 모델 개발 결과 숨은층 증가에 따라 모델 정확도가 상승하였으며 최종적으로 GRU 알고리즘과 숨은층 6에서 r2 0.9848과 RMSE 0.5857℃로 최적 모델이 도출되었다. 본 연 구를 통하여 온실 외부 데이터를 활용하여 온실 내부온도 예 측 모델 개발이 가능함을 검증하였으며, 추후 다양한 온실데이 터에 적용 및 비교분석이 수행되어야 한다. 이후 한 단계 더 나아 가 기계학습모델 예측(predicted) 결과를 예보(forecasting)단 계로 개선하기 위해서 데이터 시간 길이(sequence length)에 따른 특성 분석 및 계절별 기후변화와 작물에 따른 사례별로 개발 모델을 관리하는 등의 다양한 추가 연구가 수행되어야 한다.

지구온난화 완화를 위한 노력이 전 세계적으로 계속되고 있는 가운데 우리나라는 2030년 온실가스 배출량을 Business As Usual (BAU) 대비 37% 감축하는 목표를 설정하고 이산화탄소 순 배출 제로 달성을 목표로 하는 ‘2050탄소중립 시나리오’를 발표하였다. 이러한 상황에서 케나프 (Kenaf)는 높은 탄소흡수율과 빠른 성장으로 인해 대체 해결방안으로 제안된다. 시료선정에 대한 분석결과, 케나프 잎은 질소 함량이 높아 적합하지 않은 것으로 나타났고, 줄기와 잎-줄기 혼합 케나프는 Biomass-Solid Refuse Fuel (Bio-SRF) 등급을 충족했다. Bio-SRF 등급을 만족하였지만, Bio-SRF 등급으로 이용할 수 있는 활용처가 뚜렷하지 않다. 따라서 케나프의 연료품질을 반탄화 공정을 통해 개선하여 보다 효율적으로 활용하고자 한다. 반탄화 공정의 공시재료로 줄기만 사용하는 것보다 시료 이용률이 높은 잎-줄기 혼합 케나프를 선택하였다. 반탄화 공정은 여섯가지의 공정 온도 (200·210·220·230·240·250℃)와 다른 세 가지 공정 시간(20·30·40 min)에서 수행되었다. 반탄화 공정결과, 공정시간이 길수록 230℃, 240℃, 250℃ 온도에서 질량감소가 크기 때문에 에너지수율이 낮았다. 따라서 본 연구에서는 200℃·20 min, 200℃·30 min, 210℃·20 min, 220℃·20 min의 에너지 수율이 높고 질량감소가 작아 최적 반탄화 공정 조건으로 선정하였다.

본 연구는 딸기 온실 내부의 방대한 환경인자를 활용하여 판별분석을 실시하고 딸기의 재배 베드 단수에 따른 온실 내부의 환경인자를 분석함으로 써, 딸기 분야에서 계측된 데이터의 활용성을 높이기 위한 기초자료로 활용할 목적으로 수행하였다. 그 결과는 다음과 같다. 환경인자별(온도, 습도, 이산화탄소 농도, EC 및 pH) 동질성 검정의 유의확률은 각각 0.0001, 8.2788E-38, 4.3310E-85, 1.3001E-16 및 0.0001로서 설정한 유의수준 0.05보다 낮게 나타났다. 그리고 분석결과 판별함수식은 F(x)1 = –60.5664 -0.1339×Temperature –0.0087×Humidity +0.0018×CO2 +0.1014×EC +8.3860×pH, F(x)2 = –12.4928 +0.1963×Temperature –0.0024×Humidity +0.0254×CO2 –0.0187×EC –0.3651×pH로 도출되었다. 판별함수식의 정확도는 대상 온실 A (81.1%) 및 B (96.1%)보다 대상 온실 C (100.0%)에서 높은 것으로 나타났다. 예측 가능한 대상 온실별(A, B 및 C) 분류함수는 각각 – 1836.7035 – 2.8733×Temperature + 0.1355×Humidity + 0.4186×CO2 + 7.4351×EC + 484.5901×pH, – 1710.8369 – 2.7701×Temperature + 0.1550×Humidity + 0.3937×CO2 + 7.2482×EC + 468.1477×pH, – 2291.7125 - 3.9756×Temperature + 0.0723× Humidity + 0.4177×CO2 + 8.1961×EC + 546.8476×pH로 나타났다. 특히 판별함수식을 근거로 환경인자별 새로운 측정값이나 자료를 입력하였을 때, 특정 그룹으로 분류가 가능함으로써 데이터의 특징을 파악할 수 있다. 이러한 환경인자는 식별을 용이하게 함으로써 환경인자 측정값의 활용도를 높여주는 방법이라고 판단된다.

In this study, defects generated in the YSZ coating layer of the IN738LC turbine blade are investigated using an optical microscope and SEM/EDS. The blade YSZ coating layer is composed of a Y-Zr component top coat layer and a Co component bond coat layer. A large amount of Cr/Ni component that diffused from the base is also measured in the bond coat. The blade hot corrosion is concentrated on the surface of the concave part, accompanied by separation of the coating layer due to the concentration of combustion gas collisions here. In the top coating layer of the blade, cracks occur in the vertical and horizontal directions, along with pits in the top coating layer. Combustion gas components such as Na and S are contained inside the pits and cracks, so it is considered that the pits/cracks are caused by the corrosion of the combustion gases. Also, a thermally grown oxide (TGO) layer of several μm thick composed of Al oxide is observed between the top coat and the bond coat, and a similar inner TGO with a thickness of several μm is also observed between the bond coat and the matrix. A PFZ (precipitate free zone) deficient in γ' (Ni3Al) forms as a band around the TGO, in which the Al component is integrated. Although TGO can resist high temperature corrosion of the top coat, it should also be considered that if its shape is irregular and contains pore defects, it may degrade the blade high temperature creep properties. Compositional and microstructural analysis results for hightemperature corrosion and TGO defects in the blade coating layer used at high temperatures are expected to be applied to sound YSZ coating and blade design technology.

Microbiologically Influenced Corrosion (MIC) occurring in underground buried pipes of API 5L X65 steel was investigated. MIC is a corrosion phenomenon caused by microorganisms in soil; it affects steel materials in wet atmosphere. The microstructure and mechanical properties resulting from MIC were analyzed by OM, SEM/EDS, and mapping. Corrosion of pipe cross section was composed of ① surface film, ② iron oxide, and ③ surface/internal microbial corrosive by-product similar to surface corrosion pattern. The surface film is an area where concentrations of C/O components are on average 65 %/ 16 %; the main components of Fe Oxide were measured and found to be 48Fe-42O. The MIC area is divided into surface and inner areas, where high concentrations of N of 6 %/5 % are detected, respectively, in addition to the C/O component. The high concentration of C/O components observed on pipe surfaces and cross sections is considered to be MIC due to the various bacteria present. It is assumed that this is related to the heat-shrinkable sheet, which is a corrosion-resistant coating layer that becomes the MIC by-product component. The MIC generated on the pipe surface and cross section is inferred to have a high concentration of N components. High concentrations of N components occur frequently on surface and inner regions; these regions were investigated and Na/Mg/Ca basic substances were found to have accumulated as well. Therefore, it is presumed that the corrosion of buried pipes is due to the MIC of the NRB (nitrate reducing bacteria) reaction in the soil.

본 연구에서는 단면설계 및 열 교환 장치 위치 변경을 통해 온실의 구조 변경을 진행하였으며, 선행연구를 통해 개발된 모델을 근간으로 하여 개선 여부에 따른 온실 내부 환경을 예측하였다. 단면형상과 열 교환 장치의 개선 후 유속 변화에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였으며, 이 때 온도와 균일도는 각각 평균 0.65°C, 0.75%p 상승함을 확인하였다. 해석대상 온실과 같은 소규모 온실의 경우 방열관의 난방성능 개선보다 FCU에 의해 형성되는 공기 유동이 균일한 환경 조성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 개선 전 ‧ 후 온실에 환기시스템 적용 시 공기 유동 특성 분석을 위해 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 공기 유동과 공기령은 유사한 분포를 보였으며, 개선 후 온실의 공기령이 개선 전 온실 대비 18초 낮게 나타났다. 개선 전 ‧ 후 온실 시뮬레이션 분석 결과 전체적으로 개선된 온실에서의 평균온도 및 온도 균일도 상승, 최대편차 감소 등 내부 환경의 균일성이 향상됨을 확인하였다. 선행연구로 개발 된 모델은 형상 변경, 열 교환 장치 위치 변경 등에 따라 변화하는 온실 내부 환경을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 온실 설계, 온실 내 난방시스템 설계 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판단된다.

The effect of solidification rate on micro-segregation in investment casting of IN738LC superalloy was studied. In Ni-based superalloys, the micro-segregation of solute atoms is formed due to limited diffusion during cast and solidification. The microstructure of cast Ni-based superalloys is largely divided into dendrite core of initial solidification and interdendrite of final solidification. In particular, mosaic shaped eutectic γ/γ’ and carbides are formed in the interdendrite of the final solidification region in some cases. The micro-segregation phenomena formed in regions of dendrite core and interdendrite including eutectic γ/γ’ and carbides were analyzed using OM, SEM/EDS and micro Vickers hardness. As a result of analysis, the lack of (Cr, W) and the accumulation of Ti were measured in the eutectic γ/γ’, and the accumulation of (Cr, Mo) and the lack of Ti were measured in the interdendrite between dendrite and eutectic. Carbides formed in interdendritic region were composed of (Ti, W, Mo, C). The segregation applied to each microstructure is mainly due to the formation of γ’ with Ni3(Al,Ti) composition. The Ni accumulation accompanied by Cr depletion, and the Ti accumulated in the eutectic region as a γ’ forming elements. The Mo tends to diffuse out from the dendrite core to the interdendrite, and the W diffuse out from the interdendrite to the dendrite core. Therefore, the accumulation of Mo in the interdendrite and the deficiency of W occur in the eutectic region located in the interdendrite. Heat treatment makes the degree of the micro-segregation decrease due to the diffusion during solid solution. This study could be applied to the heat treatment technology for the micro-segregation control in cast Ni-based superalloys.

국제적으로 최근의 세계적인 축산 ICT 개발 추세는 음성, 맥박, 저작수, 호흡수, CCTV 영상인식 등 보다 다양하고 다중적ㆍ통합적인 센서기술을 접목하여 분만, 상해, 질병 감염, 발정, 반추 및 저작 등 가축의 중요한 생명ㆍ생산 활동을 판단하고 조기에 발견하는 연구들이 시도되고 있다. 이에 본 연구는 ICT 기술을 활용하여 농가 생산성 향상 방안의 일환으로 체류형 바이오캡슐 내 pH, 반추위 체온 및 활동성 센서를 활용한 생체정보를 수집하였고 도축등급과의 상관관계 여부를 파악하고자 수행하였다. 시험방법으로는 26개월령의 한우 거세우 10두를 공시하여 5개월간 바이오캡슐 자료들을 수집하였고 이후 도축하여 등급판정성적과의 연관성 여부를 분석하였다. 연구 결과 육량 등급과 관련이 있는 등심단면적, 등지방두께, 도체중과 생체형질인 반추위 pH, 체온 그리고 활동성과는 모두 정(+)의 상관을 보였다. 육질등급과 관련 있는 근내지방도 및 성숙도는 생체형질인 체온에서는 정(+)의 상관을, pH 및 활동성과는 부(-)의 상관을 나타낸 반면에, 조직감에 대하여 체온은 부(-)의 상관을, pH 및 활동성과 는 정(+)의 상관을 보였다. 특히, 활동성과 근내지방도간의 상관계수가 –0.65로 통계적 유의성을 보였는데 (p<0.05), 이러한 결과는 소의 활동성이 낮으면 근내지방도는 높아진다는 것을 제시하여 준다. 반면에 pH와 도체중 간의 상관계수는 0.50으로 나타나 정(+)의 상관을 보였다. 이는 반추위의 pH가 낮아지면 체중도 작아진다는 것으로 분석된다. 본 연구 결과를 확대하여 계절 및 시간대별 생체정보가 도축성적에 미치는 요인에 대하여 추가적인 분석이 필요하며, 이를 근거로 한우 생산성 향상을 위한 생체정보를 활용할 수 있는 정보를 제공해 줄 것으로 판단된다.

Because the inner environment of greenhouse has a direct impact on crop production, many studies have been performed to develop technologies for controlling the environment in the greenhouse. However, it is difficult to apply the technology developed to all greenhouses because those studies were conducted through empirical experiments in specific greenhouses. It takes a lot of time and cost to develop the models that can be applicable to all greenhouse in real situation. Therefore studies are underway to solve this problem using computer-based simulation techniques. In this study, a model was developed to predict the inner environment of glass greenhouse using CFD simulation method. The developed model was validated using primary and secondary heating experiment and daytime greenhouse inner temperature data. As a result of comparing the measured and predicted value, the mean temperature and uniformity were 2.62°C and 2.92%p higher in the predicted value, respectively. R2 was 0.9628, confirming that the measured and the predicted values showed similar tendency. In the future, the model needs to improve by applying the shape of the greenhouse and the position of the inner heat exchanger for efficient thermal energy management of the greenhouse.