본 연구에서는 국제해사기구(IMO)의 뜨거운 관심분야로 부상되고 있는 선박기인 입자상물질(PM)과 오염물질 배출에 관하여 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 계측하였다. 특히, PM은 TEM 그리드를 이용해 채취하고 전자현미경으로 구조를 파악하였으며, NOx, CO₂, CO 등의 배기가스는 연소가스분석기(PG-250A, HORIBA)를 이용해 측정하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 선박이 항구에서 출항할 때, Bunker Change로 인한 PM 배출량은 최대 30 % 정도 차이가 있었다. 2) 정속 운항을 하면서 Bunker-A에서 L.R.F.O(3 %)로 변경할 때 측정한 PM 배출량은 1.34㎎/㎥, L.R.F.O(3 %)로 고정해 측정한 PM 배출량은 1.19㎎/㎥, L.R.F.O(3 %)만 사용하며 주기관 회전수를 20 % 증가시키면서 계측한 PM 배출량은 1.40㎎/㎥이었다. 또한, 저질유(L.R.F.O(3 %))로 변경시 CO 농도는 약 16 % 증가하는데 비해 RPM을 20 % 상승시킨 경우에는 152 % 이상 급격한 증가를 보였다. 이러한 결과로부터 배기가스 배출의 증가는 연료유종의 영향도 있으나, RPM의 변화에 민감하다는 것을 알 수 있었다. 3) TEM 그리드로 채취한 PM은 약 4~10㎛ 정도의 다양한 입경을 가지는 다공질 응집체 형상의 구조인 것으로 확인하였다.

본 연구에서는 한국해양대학교 실습선 한바다를 이용하여 선박의 입․출항 및 약 150 rpm의 정속 운항 할 때 주기관에서 배출되는 배기가스를 실시간 계측하였다. 실측 결과 질소산화물의 농도는 정속 운항시 800 ppm 에서 1,000 ppm 사이인데 반해, 입․출항시에는 210 ppm 에서 1,230 ppm 까지 큰 범위에서 값이 변화하였다. 일산화탄소의 농도 역시 정속운항 상태 보다 입․출항시 측정값의 변화가 크게 나타났다. 이러한 결과는 입․출항시 가능한 한 주기관의 부하변동이 급격히 발생되지 않도록 하는 선박 조종 스킬이 필요하다는 것을 의미한다. 또한, 배기가스 저감 기술의 적용에 있어 입․출항시와 정속 운항할 때 그 차이를 고려할 필요가 있다는 것을 나타낸다.

본 연구에서는 균질기에 의해 혼합된 물과 벙커-A를 보일러로 연소하였을 때의 배기 배출물 특성에 대해 연구를 수행하였다. 그 결과로 균질기로 균질화 된 벙커-A의 경우, 순수 벙커-A에 비해 NOx 농도는 19 %, CO 농도는 54 % 감소를 나타냈다. 물-벙커A의 경우 물 혼합 비율이 증가할수록 NOx 농도분포가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 20 %물-80 %벙커-A의 경우 순수한 벙커-A 보다 배기가스 내 NOx 농도가 45 %까지 감소하였다. 그러나 20 %물-80 %벙커-A의 경우, CO농도 분포는 불규칙한 변화를 나타냈다. 이것은 일정량 이상의 물 혼합은 보일러의 연소 성능 저하 원인이 될 수 있다는 것을 의미한다. 이 결과로부터 본 연구에서 보일러의 정상 연소를 위한벙커A유 내 물의 한계 혼합율은 15 % 인 것을 알 수 있었다. 연돌 부근에서 채취한 매연 부착양은 물의 혼합율이 증가할수록 감소하였다.

전기추진선박의 추진시스템에 주로 사용되는 3상 정류기의 입력전류는 다양한 저차 고조파를 포함하고 있다. 이러한 고조파 저감을 위해서 대전력이 필요한 대형 선박에 사용되는 전력변환장치는 12펄스 출력의 정류기가 현재 사용되고 있지만 여전히 12±1차의 고조파가 발생되는 문제점이 있다. 또한, 속도 및 토크 제어기법으로 널리 사용되고 있는 직접토크제어기법의 경우에는 토크 리플이 심하고 전동기의 입력전류는 인버터의 스위칭에 의해 고조파를 크게 포함하고 있다. 본 연구에서는 직접토크제어기법을 이용하는 전기추진시스템의 12펄스 정류기에 보조 전원을 공급하여 고조파를 저감하고 토크 제어성능을 향상시켰으며 실선시스템 환경에서 시뮬레이션을 통해 그 유효성을 입증하였다.

본 연구에서는 고정자와 회전자에 의해 발생하는 전단력(Shearing force)을 이용한 선박용 연료유 균질기(Homogenizer) 개발에 관한 연구를 수행하였다. 균질기의 균질화 및 미립화 정도에 대한 성능을 조사하기 위하여 IFO 380 cSt Bunker-C 시료에 전처리(Pre-treatment)를 시행하였다. 전처리한 시료의 슬러지(Sludge) 저감 효과를 확인하기 위하여 유청정기(Oil purifier)를 이용하였다. 실험결과 균질기로 전처리한 시료에서 슬러지양이 약 13 % 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 전처리 후 유청정한 시료를 실제 보일러 시스템에서 연소시켜 CO가 감소하는 연소특성 경향을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 개발된 선박용 연료유 균질기를 실선에 적용할 경우 연료비 및 운항비용 절감 효과가 있을 것으로 판단된다.

전파를 이용한 실내 위치인식 기술은 현재 다양한 환경에서 연구되고 있다. 그 중 철골구조로 이루어진 선박은 전파의 반사에 의해 수신율은 높지만 레인징 오차가 크게 발생한다. 이러한 환경에서 발생하는 위치측정 오차를 줄이기 위하여 본 연구에서는 IEEE 802.15.4a의 CSS 기반으로 변형 이변측위와 초전센서를 이용한 선내 위치인식보정 알고리즘을 제안한다. 제안한 시스템은 선내 복도와 같은 좁은 통로에서 CSS의 특성분석을 통하여 이동노드와 고정노드 사이의 적합한 수신거리를 추정하여 고정노드의 수를 줄이고 또한 전파의 반사와 회절에 의한 레인징 오차가 크게 변동하는 코너영역에서 제안한 변형 이변측위기법과 초전센서를 이용하여 이동구간을 추적하여 위치를 인식하였다. 실험결과 제안한 알고리즘이 일반적인 방법 대비 86.2 %의 선내 위치인식 정확도와 효율이 향상됨을 확인하였다.

이 연구에서는 친환경 선박용 재료로 각광받는 탄소나노물질에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 탄소나노물질의 합성을 위한 열원으로서는 대향류 메탄 화염을 이용하였다. 탄소나노물질 합성을 위한 촉매로서는 페로센을 사용하였다. 합성 특성을 파악하기 위한 주요 파라메타로는 대향류 메탄 화염에 수소의 혼합 비율과 샘플링 위치를 변화시켰다. 탄소나노물질의 성향은 SEM과 TEM 이미지를 이용하여 결정되었다. 실험 결과로서는 수소의 혼합 비율이 증가할수록 탄소나노물질의 생성이 잘 이루어졌다. 또한 대향류 메탄 확산화염 내 탄소나노튜브의 생성을 위한 적정 온도로는 1500 K 정도가 적당하다는 것을 알 수 있었다.

500μm의 수력직경을 가진 마이크로 채널에서 유동 비등 시 물에 대한 마찰 압력 강하를 측정하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 열 유속 100-400kW/m2, 증기건도 0-0.2 그리고 질량 유속 200-600kg/m2s의 범위에서 이루어졌다. 유동 비등 시 마찰 압력 강하는 두 가지 모델을 사용하여 예측된다. 즉, 두 상의 속도가 동일하다고 가정한 균질 모델과 두 상 사이에 서로 다른 속도를 가지는 분리류 모델로 분류된다. 실험결과 이상 마찰 승수는 질량 유속이 증가함에 따라 감소한다는 것을 알 수 있었다. 측정된 압력 강하 데이터는 매크로 스케일과 미니/마이크로 스케일에서 제안된 기존의 여러 상관식들과 비교하였다. 균질 모델은 본 연구에서 고려한 실험 조건에서 29.4 %의 평균 오차내에서 마찰 압력 강하를 예측하였다.

매연 생성에 대하여 톨루엔의 영향을 알아보기 위하여 순수에틸렌 대향류 확산화염에 톨루엔을 소량 혼합하여 수치해석을 수행하였다. 톨루엔(C7H8)의 혼합 비율은 3%, 5%, 10%, 및 20%로 하였다. 계산에는 CHEMKIN III 기반의 Senkin 코드와 oppdif 코드를 이용하여 0-D 계산과 1-D 계산을 수행하였다. 0-D의 Senkin 계산에서는 톨루엔의 혼합율이 증가할수록 메틸라디칼의 농도는 증가하고 이에 따른 벤젠의 농도도 증가하였다. 이는 순수 에틸렌 화염에 톨루엔을 혼합할 경우 더 많은 매연이 생성될 것이라는 걸 의미한다. oppdif 코드에 의한 1-D 계산에서는 10% 톨루엔 반응식으로부터는 H 라디칼의 생성율이 결정적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 위 결과들로부터 확산화염 내 매연 생성에 있어 메틸라디칼, 벤젠과 H 라디칼이 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

매연과 다중고리 방향족 탄화수소의 생성에 대하여 n-헵탄의 혼합의 영향을 알아보기 위하여 순수에틸렌 대향류 확산화염에 n-헵탄을 소량 혼합하여 실험을 수행하였다. 매연체적분율과 PAH의 생성 계측에서는 레이저 유도 형광법 (laser-induced fluorescence; LIF)과 레이저 유도 백열법(laser-induced incandescence; LII)의 레이저 계측법을 이용하였다. 실험결과로 순수 에틸렌 화염에 소량의 n-헵탄을 혼합한 경우에는 매연과 다중고리 방향족 탄화수소가 상승하였다. 그러나 20% n-헵탄 혼합화염의 경우 LIF 신호가 감소하였다. 소량의 혼합화염의 경우, 다중고리 방향족 탄화수소와 매연의 상승은 n-헵탄 혼합에 의해 저온 영역에서의 메틸 라디칼의 증가로 의한다고 사료된다. 10% n-헵탄 혼합화염에 대한 화학반응 프로세스를 살펴본 결과 H 라디칼에 의한 반응율이 벤젠 생성에 결정적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

고온수증기전기분해(HTSE) 장치의 수소생산 및 열 화학적 특성을 파악하고자 COMSOL Multiphysics®를 사용해 2차원 정상상태 수치해석을 실시하였다. 계산을 위한 주요 파라메터로는 작동전압, ASR(Area-specific Resistance) 및 유입가스의 온도와 압력 등이다. 해석결과 1.2454 V에서 Thermal-neutral Voltage가 나타나고, 작동 전압이 증가함에 따라 Cell의 내부 온도가 단조 증가하는 것이 아니라 Thermal-neutral Voltage를 기준으로 낮은 전압에서는 Cell의 온도가 감소하고, 높은 전압에서는 Cell의 온도가 증가하였다. 또한, ASR 값이 증가함에 따라 Cell 내부의 온도는 하강하고, 수소생산율도 낮아지는 경향을 보였다.

The Oct-4 (octamer-4), a member of the POU family transcription factor, is expressed in early mouse embryogenesis and in pluripotent embryonic stem (ES) lines. Oct-4 expression is thought to remain confined to the germline after gastrulation in the embryo. Therefore, the study was designed to, study the location of Oct-4 protein in the ovaries, placenta and testis of Korean native cattle (Hanwoo). Expression of Oct-4 mRNA in the ovaries and placenta of bovine was confirmed by RT-PCR and immunohistochemical analysis. Oct-4 was expressed in granulosa, thecal cells irrespective of the shape and size of follicles and endometerium of Korean native cattle (Hanwoo). Expression of Oct-4 was profound in all the tissues of Korean native cattle (Hanwoo) suggestung their role in them. Oct-4 localization and expression could contribute to further developmental studies in Korean native cattle (Hanwoo).

원자력을 이용한 황-요오드 수소생산 공정 중 황산용액을 이송하는 기존의 시스템과 달리 새로운 황산 이송장치는 벨로우즈 박스 내에서 벨로우즈 외측으로 고온 부식성 액체인 황산이 흐르고, 벨로우즈 내측으로는 냉각수가 흐르는 상태에서 주기 운동을 통해 황산용액이 펌핑 되도록 구성된다. 200 ℃ 이상의 고온 부식성 액체인 황산용액을 정량으로 이송할 수 있도록 장치의 주요부품인 벨로우즈 주변의 열해석을 통해 온도분포를 확인하여, 테프론 재질의 벨로우즈의 내식성 및 내열성을 파악하고, 장치의 안전하고 효율적인 운용을 위한 기초자료를 취득하고자 하였으며, 냉각수 입구직경 3 ㎝, 질량유량이 3.9199 ㎏/s로 고정한 경우 벨로우즈의 길이에 관계없이 테프론 변형온도 이하임을 알 수 있었다.

대향류 메탄/수소 확산화염을 통해 탄소나노튜브와 탄소나노섬유를 합성하였다. 탄소나노튜브 합성을 위한 촉매금속으로는 페로션을 활용하였고 샘플링을 위해 구리기판을 사용하였다. 본 실험에서 주요한 실험의 변수는 수소의 비율과 샘플링 위치이다. 그 결과, 연료중 수소의 비율이 증가하고 샘플링 위치와 버너측 노즐사이의 거리가 멀어질수록 탄소나노튜브가 다량 합성되었다.

이 연구에서는 친환경적이고, 효율적인 수소생산방식으로 알려진 고온수증기전기분해(HTSE)에 대한 열․화학적 특성 및 수소 생산 특성을 파악하고자 하였으며, 이론적 고찰과 더불어 정밀한 전산유체해석(CFD)를 통하여 획득한 결과를 제시하였다. 연구의 주요 파라메터로는 ASR(Area Specific Resistance)의 영향 및 유입가스의 온도와 압력 등이다. 상용 FEM CODE인 COMSOL Multiphysics ver. 3.3 소프트웨어를 이용하여 2차원 정상상태 전산유체해석을 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) ASR 값이 증가함에 따라 cell 내부의 온도는 하강하였 고, 수소생산율도 낮아졌다. 2) 입구압력이 0.1MPa과 5MPa인 경우를 비교한 결과 0.1MPa일 때가 5MPa일 때 보다 최대속도를 기준으로 약 52 배 빠른 속도를 나타내며, cell의 최대온도를 기준으로 약 6.6K 가량 높은 것으로 확인되었다.