대형 구조물에 작용하는 큰 외력은 능동 제어 장치의 제어입력에 포화를 종종 유발한다. 그리고 구조물이 대형화될수록 질량, 강성 등의 파라미터들에 대한 정확한 값을 알기가 어려워지므로, 수학적인 모델과 실제 구조물과의 모델링 오차는 파라미터들에 대한 불확실성으로 제어기의 설계 시에 고려되어야 한다. 그러므로 건축 및 토목 구조물에 대한 능동 진동 제어 방법을 다룰 때 제어기의 안정성을 보장하기 위하여 제어입력의 포화와 계의 파라미터 불확실성을 동시에 고려한 강인 포화 제어기의 설계가 필요하다. 여기에서는 건물의 능동 진동 제어에 연구 및 적용되어진 여러 제어기들 중에서 선형 최적 제어기 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기, 강인 포화 제어기의 안정성을 살펴본다. 특히 제안된 강인 포화 제어기의 필요성을 보이기 위하여 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기들이 제어입력의 포화나 파라미터 불확실성이 존재하는 경우에 불안정해지는 현상들을 보인다. 2자유도 진동계에 대한 수치 예제와 능동 질량 감쇠기(AMD)를 이용한 2층 구조물에 대한 실험을 통하여 강인 포화 제어기의 강인 안정성을 보인다.

건물의 능동 진동 제어에 있어서 제어기의 제어입력의 포화와 건물의 파라미터 불확실성을 동시에 고려하는 제어 방법이 필요하다. 저자들의 이전 논문에서는 제어 입력에 포화가 존재하는 불확실한 선형 시불변계에 대하여 강인 안정성과 제어 성능이 보장되는 강인 포화 제어기를 제안하였다. 본 논문에서는 능동 질량 감쇠기 (AMD)가 설치된 건물의 능동 진동 제어에 대한 제안된 강인 포화 제어기의 유용성을 실험적으로 검증한다. 실험은 유압식 AMD가 설치된 2층의 건물 모형에 대하여 수행된다.

본 연구에서는 구조가 간단하고 경제적이며, 보수유지 면에서 능동형 진동제어 장치로서 매우 유리한 장점을 가지고 있는 선형모터 댐퍼(LMD : linear motor damper)를 개발하여 유니슨 기술연구소에 설치된 대형 철골구조물에 적용하였다. 개발된 LMD는 1,500kg의 가동질량을 갖고 있으며, 최대 \pm250mm의 변위로 움직일 수 있다. 제어 대상 시험구조물의 최저차 2개 진동형만을 가지는 축소모델을 사용하여 H_{\infty} 제어로직을 설계하였다. 일련의 성능 검증시험을 통해 시험 구조물의 1, 2차 진동형에 대해 가속도 레벨이 약 l0dB 감소함을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 LMD가 풍 및 지진하중을 받는 구조물의 진동제어용 제진장치로서 가능성이 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 지반 기진력을 받는 5층의 시험 구조물의 전동 레벨을 줄이기 위해 AC 서보모터를 이용한 복합 질량 감쇠기를 설계 및 제작하여, 5층의 시험구조물을 랜덤 및 지진 파형으로 가진하였을 때의 복합 질량 감소기와 동조 질량 감쇠기의 효과 및 제어 성능을 실험을 통해 비교 분석하였다. 이를 통해 복합질량 감쇠기는 동조 질량 감쇠기에 비하여 특히 과도 상태의 지진이 구조물의 2개 모드 이상을 동시에 가진할 경우에 구조물의 진동을 줄임에 훨씬 더 유용함을 확인하였다.

구조물이 과동한 기진력을 받을 때에 구조물의 진동 제어를 위하여 적응형 뱅뱅 제어 알고리듬이 저자들에 의해서 제안된 바 있으며, 이 제어 알고리듬을 1자유도계의 시험 구조물에 적용하여 제어 성능을 실험적으로 확인하였다. 본 논문은 이의 연장으로서 제안된 적응형 뱅뱅 제어 알고리듬을 최상층에 유압식 농동질량 감쇠기가 설치된 다자유도계의 시험 구조물에 적용하여 이의 유용성을 확인하였다. 이를 통하여 제안된 적응형 뱅뱅 제어 알고리듬은 제어 및 전체 구조계의 안전성이 보장되는 가운데 과도항 외부의 기진력을 받는 다자유도계의 구조물의 진동을 제어함에 효과적임을 확인할 수 있었다.

본 논문에서는 구조물이 과도한 기진력을 받을 때에 구조물의 진동 제어를 위하여 제안 되어진 여러 가지 포화 제어 알고리듬들의 유용성을 실제적인 관점에서 살펴보았다 제안된 포화 제어 알고리듬 중세서 수정된 뱅뱅 제어 알고리듬이 매우 유용한 것임을 확인할 수 있었으나 이는 제어력 파형 결정 파라미터의 어떤 범위내에서만 효과적이며 그 범위를 넘어서는 경우에 있어서는 제어기를 불안정하게 할 수 있음을 확인할 수 있었다 따라서 수정된 뱅뱅 제어 알고리듬의 적용시에 과도한 외부 기진력에 대하여 제어기의 안정적인 작동에 의한 구조물의 진동제어효과를 얻기 위해서 제어력 파형 파라미터를 과도 기진력의 크기에 따라 변화시키는 적응형의 방법을 제안하였고 이의 유용성을 수치실험 및 유압식 질량 감쇠기를 장착한 축소 구조물 검증 실험을 통하여 확인하였다.

2005년부터 음식물류폐기물의 직매립이 금지됨에 따라 이에 따른 처리수단으로 자원화(민간 사료화, 공공퇴비화 위주)시설을 많이 설치하여 운영하였다. 하지만 음식물류폐기물을 이용하여 생산된 사료와 퇴비에 대한 사용자들의 부정적인 인식으로, 생산된 부산물이 다시 폐기물로 되는 악순환이 지속되어 왔다. 또한 런던협약에 의해서 2012, 2013, 2014년에 하수슬러지, 음폐수, 축산분뇨 및 하수슬러지 등 유기성폐기물의 해양배출이 금지됨에 따라 고농도의 유기물을 육상에서 처리해야 했기 때문에 부수적으로 바이오가스를 얻을 수 있는 혐기성 소화에 많은 관심을 갖게 되었다. 그러나 많은 지자체에서 혐기성 소화의 이해와 운전기술의 부족으로 시설 운영에 실패 또는 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 음식물류폐기물과 음폐수의 혼합소화 운전을 하고 있는 대전광역시 내 바이오 에너지화 시설의 혐기성 소화 효율을 실험적으로 분석하고 향후 유기성폐기물의 혐기소화를 이용한 처리 가능성을 살펴보았다. 음식물류폐기물과 음폐수의 총 반입량은 평균 353.17 ton/day이며 그 중 296.47 ton/day이 혐기성 소화조에 투입되었으며 나머지 56.7 ton/day는 매립처리하는 것으로 측정되었다. 시설 내 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조의 경우 평균 TS 제거 표율은 72.5%, VS는 80.2%로 측정되었으며 평균 바이오 가스 발생량은 26,450 Nm3/day, 이중 CH4 함량은 63.83%로 측정되었다. VS당 바이오 가스 및 CH4 발생량은 0.77 Nm3-biogas/kg-VS, 0.49 Nm3-CH4/kg-VS로 측정되었으며, VS/TS 비는 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조에서 각각 87.0%, 72.5%, 62.5%로 나타났다. 이와 같은 결과를 기반으로, 바이오 에너지화 시설 내 혐기성 소화조 및 안정화조에서 메탄생성세균이 활발하게 성장하고 있어 소화조 효율이 높은 것으로 판단되었다.

지속 가능한 신재생 에너지에 대한 수요는 전 세계적으로 증가하는 반면 공급은 제한적인 상황이다. 본 논문에서는 대전광역시 내에서 발생하는 가연성 생활폐기물로부터 생산되는 고형연료(SRF)를 전용 소각로에서 소각하여, 생산된 스팀을 터빈 발전기를 이용하여 전기를 생산하고 잉여스팀을 대덕산업단지에 공급하고, 음식물류폐기물 및 음식물 쓰레기 침출수의 혐기성 소화로 인해 발생기는 바이오가스를 대전열병합발전(주)에 공급하는 방안에 대한 경제적 타당성을 분석하였다. 잉여 바이오가스 공급의 경우 음식물류폐기물 및 음식물 침출수 재활용 과정에서 발생하는 바이오가스 26,300m³/day 가운데 23,200m³/day를 대전열병합발전(주)에 공급하도록 하고 잉여스팀 공급의 경우 2023년에 약 204,000ton/yr까지 수요가 꾸준히 증가할 것으로 예상되므로 25.7ton/hr의 증기를 155day/yr 기준으로 공급할 것으로 예상된다. 대덕산업단지의 추가 증기 수요는 연간 101,537ton으로 추정된다. 바이오가스 구매 비용은 생산 단가의 30%로 계획하고 잉여 바이오가스의 예상 공급량은 23,200m³/day로 대전열병합발전(주)의 기존 소비량인 18,627m³/day보다 많으나, 대덕산업단지에 공급되는 잉여스팀의 연간 예상 공급량은 96,000ton/yr로 대덕산업단지의 추가 증기 수요인 101,537ton/yr보다 적다. 이것은 잉여 자원의 순환이 대전의 에너지 수요의 균형을 이룰 수 있는 가능성을 나타낸다. 이를 통해, 잉여스팀 활용 측면에서 대전광역시는 50%의 매출 발생, 대전열병합발전(주)은 40%의 부가적 이윤 창출, 대덕산업단지와 인근 지역사회는 10% 비용 절감 효과를 기대할 수 있으며, 잉여 바이오가스 활용 측면에서 대전광역시는 30%의 매출 발생, 대전열병합발전(주)은 60%의 부가적 이윤 창출, 대덕산업단지와 인근 지역 사회는 10%의 비용 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한 화석연료 사용 절감을 통하여 그에 대한 에너지 의존도를 줄이고 온실가스 감축 효과로 인한 국가 환경에너지 정책에 기여하여 환경적인 측면으로 우수한 성과를 얻을 수 있으며, 지역 기업의 경쟁력 강화를 도모하고 에너지 자금 사용에 따른 법인세 감면 및 온실가스 감축 사업을 통한 수익창출을 기대할 수 있다. 본 연구는 지역난방을 지역 사회에 공급하고 스팀을 에너지원으로 대덕산업단지에 공급하기 위한 에너지 네트워크를 구축하기 위해 수행되었다. 잉여스팀 및 바이오가스의 사용과 관련된 초기 투자비용, 운영 및 유지 보수비용이 계산되었고 NPV 및 IRR 분석 결과 경제적으로 실현 가능함이 밝혀졌다.

우리나라 에너지 소비는 지속적으로 증가하는 추세를 보이고 있으며 그동안 사용의 편의성으로 인해 화석에너지에 대한 의존도가 계속 증가하고 있다. 그러나 화석연료의 고갈과 화석에너지 가격 상승으로 인해 신재생에너지원에 대한 관심이 커지고 있다. 이에 정부는 신재생에너지 산업화를 유도하고 2035년까지 전체에너지의 11%를 신재생에너지로 공급하겠다는 계획을 설정하였다. 간벌폐기물은 산림에서 간벌작업 시 발생하는데, 대부분 따로 처리하지 않고 산림에 적재하게 된다. 산림에 적재하면 자연적으로 썩게 되고 거름으로 이용되어 산림에 도움이 된다. 하지만 목재가 높은 발열량을 가지고 있어 에너지원으로 사용될 수 있고, 무분별한 적재 때문에 산사태를 유발할 가능성이 있기 때문에 적절한 처리가 필요한 실정이다. 대전광역시의 임상별 임목축적은 2014년 기준 침엽수 2,152,352m³, 활엽수 924,836m³, 혼효림 662,914m³ 이다. 본 연구에서는 대전광역시 간벌폐기물의 발열량 측정과 기초실험을 통하여 에너지원으로서의 가치를 평가하였다. 삼성분 분석 결과, 수분은 평균 13.6%, 가연분은 78.9%, 회분은 평균 7.5%로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF의 기준을 만족하였다. 원소분석 결과, C는 평균 53.6%, H는 5.7%, O는 34.8%, S는 0.02%, Cl은 0.2%로 나타났다. 중금속의 경우 Hg, Cd, Pb, As 모두 평균 0.1mg/Kg, Cr은 1.1mg/Kg으로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF 기준을 만족하였다. 발열량의 경우 발열량계로 측정한 저위발열량은 평균 4,850Kcal/Kg, 위에서 분석한 삼성분 값을 활용하여 Dulong's equation을 통한 저위발열량은 평균 4,411Kcal/Kg으로 측정되었다. 모두 고형연료(Bio-SRF)제품의 저위발열량 품질기준인 3,000Kcal/Kg을 충족하였으므로 에너지원으로써 충분한 가치가 있다고 판단된다.