본 연구는 선박용 내연 기관에 적용되는 연료 분사 노즐을 대상으로, 수소 연료 운전 조건에서의 구조적 거동을 규명하기 위해 정적 열-구조 연성(static thermo-structural coupled) 유한요소 해석(FEA)을 수행하였다. 해석은 상용 프로그램 ANSYS Mechanical 2025 R1을 사 용하였으며, 주요 경계 조건으로 연료 공급 온도 -60°C~120°C, 연료 공급 압력 60 bar 및 연료 분사 압력 60 bar를 적용하였다. 또한 노즐 니들의 개폐(open/close) 상태를 각각 모델링하여 니들의 개폐에 따른 구조적 응답 변화를 비교하였다. 해석 결과, 노즐의 최대 등가 응력 (maximum equivalent stress)은 니들 폐쇄 상태에서 니들 개방 상태에 비해 약 1.6배 높게 나타났으며, 최대 등가 응력은 모든 조건에서 유로 벽면에 집중되었다. 이러한 결과는 수소 연료 적용 시 노즐의 잠재적 취약 부를 사전에 예측할 수 있음을 시사하며, 내수소성 확보를 위 한 재료 선정 및 구조 보강 설계의 기초 자료로 활용될 수 있다. 제안된 해석 접근법은 향후 수소 내연기관용 노즐의 내구성 향상, 형상 최적화 및 신뢰성 평가를 위한 기반 연구로서 의의가 있다.

본 연구는 선박해양플랜트연구소(KRISO) 빙해수조에서 사용되는 모형빙의 물리적 특성을 체계적으로 분석하고, 차세대 빙 해수조용 모형빙 선정에 필요한 기초 자료를 제공하기 위해 수행되었다. 현재 KRISO에서는 PG/EG/AD 조성의 합성빙을 사용하고 있으 며, 본 연구에서는 콜드룸 실험을 통해 다양한 화학 조성비를 적용하여 합성빙과 염수빙을 제작하였다. 실험을 통해 굽힘강도, 압축강 도, 탄성계수, 탄성계수/굽힘강도 비, 압축강도/굽힘강도 비 등 모형빙의 주요 물리적 특성을 계측하고, 이를 기반으로 모형빙의 상사 특성을 평가하였다. 그 결과, PG/AD를 첨가한 합성빙은 기존의 PG/EG/AD 조성과 유사한 물리적 특성을 보였으며, 1.6% 염분 농도의 염수빙이 PG/AD 합성빙과 가장 유사한 특성을 나타냈다. 반면, 3% 이상의 고농도 염수빙은 강도 및 탄성계수가 급격히 저하되어 모형 빙으로서 부적합한 것으로 확인되었다. 본 연구는 해빙의 역학적 거동과 유사한 물리적 특성을 가지는 모형빙 구현을 위해, 1.6% 염 수빙을 기준으로 한 후속 실험이 필요함을 제안한다.

본 연구에서는 전장이 400m인 24,000TEU급 컨테이너선박을 대상으로 선박 내 빌지펌핑의 성능에 대한 케이스 스터디를 수행하 였다. 본 연구의 대상인 24,000TEU급 컨테이너선박의 빌지시스템의 경우 선급의 규칙에 맞게 설계되었지만, 선박 내 설치되어 있는 빌지펌 프의 정격유량 및 최대유량 조건에서도 SOLAS Reg.II-1/35-1의 2 m/s 요건을 만족시키지 못하였다. 특히 1번 ~ 4번 화물창에 대해, 해수로 가득차 있다고 가정한 상태에서 해수를 모두 배출하는 동안에 빌지 주관에서의 평균유속을 계산할 결과, 2번 화물창, 3번 화물창 및 4번 화물창은 평균유속이 2 m/s 미만으로 기준에 적합하지 않은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 2번, 3번 및 4번 화물창의 150A 빌지 지관을 200A 배관으로 교체하여 계산을 수행하였으며, 그 결과 화물창 내의 해수를 모두 배출하는 동안의 빌지 주관에서의 해 수평균유속이 각각 2.479m/s , 2.476,m/s 및 2.459m/s 로 기준을 만족시키는 것을 알 수 있었다.

대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입 자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적 용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가 되었다.

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.

곤충(이하 무척추동물 포함) 및 미생물은 매우 풍부한 생물다양성으로 오랫동안 지구상 거의 모든 지역에서 서식하고 있다. 이들은 다양한 환경에서 뛰어난 생존능력을 지니고 있는데 그 중 하나가 효율적인 먹이섭식 방법이다. 본 연구진은 곤충 장(腸)내에서 먹이 소화에 관여하는 여러 미생물들을 분리 동정하고, 이들이 생산하는 다양한 효소들의 특성분석, 생산균주 개량, 경제적 대량생산 및 제형화 기술을 개발하여 관련 제품을 국내외 시장에서 사업화하였다. 대표적인 사례로, 무당거미(Nephila clavata)에서 분리한 미생물이 생산하는 고기능 단백질분해효소(protease)이다. 아라자임(Arazyme)으로 불리는 이 효소는 보통 조건에서는 물론 광범위한 온도, pH, 염분농도, 기질(substrates)에서도 상대적으로 높은 활성을 지니며, 천연 항생 및 항염증 활성과 함께 무독성인 독특한 특성을 갖고 있다. 현재 아라자임은 식품, 의약, 화장품, 동물사료 및 기타 산업 분야에서 활용되고 있으며, 그 용도범위를 계속 확대해가고 있다. 털두꺼비하 늘소(Moechotypa diphysis)에서 분리한 미생물이 생산하는 자일라나제(xylanase)는 기존에 보고된 상업용 효소보다 응용잠재력이 높은 환경조건에서 상대적으로 높은 활성을 지니고 있어 동물의 소화효율을 향상시키는 사료첨가제 등으로 개발, 국내외에서 사업화하였다. 그밖에 다양한 곤충으로부터 상대적으로 높은 활성의 리파아제(lipase), 만난아제(mannanase) 등도 개발하였다. 생물다양성보전협약(CBD) 및 나고야의정서(ABS) 레짐에 능동적으로 대응하면서 국가 전략적 신성장동력 확보를 위한 적극적 수단으로 최근 다양한 분야에서 곤충을 활용하는 움직임이 활발히 진행되고 있어, 관련 과학기술 및 산업 경제적 관점에서 큰 응용잠재력을 실현할 것으로 전망되고 있다. 기후변화, 인구문제, 경제위기 등 글로벌 환경과 이미 맞이한 4차 산업혁명 시대에, 국가GDP에서 연구개발비예산 비중이 세계적 선도 수준에 부합하는 관련 성과창출을 통해 R&D의 전주기적 선순환구조를 수행해야 하는 주체의 하나로서 우리 학회 회원님들의 역할이 더욱 기대된다.

From the course of screening of useful xylanase producing microorganism from a phytophagous longicorn beetle, we isolated an extra-cellular xylanase producing strain, Paenibacillus sp. HY-8 from the intestine of Moechotypa diphysis adult. On the basis of morphological, biochemical and phylogenetic studies of the new isolate was identified as a Paenibacillus species. Production of xylanase in this strain was strongly induced by adding xylan to the growth medium and repressed by glucose or xylose. The highest xylanase production was attained in the M9 media containing 1% yeast extract and 0.5% birchwood xylan when cultured at 25℃ for 24 hrs. HY-8 producing xylanase showed superior hydrolytic activities against various plant source feedstuff than control xylanase produced by Tricoderma sp. at pH 6.0.

From the course of screening of useful enzyme producing microorganism from insect guts, we isolated 9 lipase producing strains and their lipase producing activities were tested. 16S rDNA sequence analysis showed that they were Gram negative bacteria grouped on Serratia sp., Pseudomonas sp., and Burkholderia sp.. Among them, an excellent lipase producing strain, Burkholderia sp. HY-10 identified by 16S rDNA analysis and biochemical methods, was further studied its lipase producing characteristics. It was isolated from a longcorm beetle, Prionus insularis and showed cell density dependent lipase producing activity in the culture media that contained olive oil as a carbon source. Maximum lipase production was achieved in the M9 media containing 0.5% yeast extract and 0.5% olive oil when cultured at 30℃ for 36-42 hrs.

A ligniolytic bacterial strain was isolated from the digestive tract of a red dragonfly, Sympetrum depressiusculum. It was identified as a Serratia marcescens HY-5 by 16S rDNA sequence analysis and physiological and biochemical analysis. The isolated strain showed proportional increase of ligninolytic activity to the cell growth in the culture media which include lignin compounds. It showed about 25-45% decomposition of lignin compound by 48 hr incubation especially, showed effective decomposition of monomer lignin compounds, vanillin and guaiacol, and a dimer, dealkaline lignin. PCR amplification of 16S rDNA followed by denaturing gradient gel electrophoresis analysis showed high density of S. marcescens HY-5 in the gut of the S. depressiusculum at both gut samples which collected at different site.