바이폴라막은 양이온교환층과 음이온교환층 및 양극접합층으로 이루어진 이온교환막으로 물 분해 특성을 기반으 로 하여 프로톤과 수산화 이온을 생성시키는 막이다. 이러한 특성을 이용하여 화학 산업, 식품 가공, 환경 보호, 에너지 변환 및 저장과 같은 다양한 응용 분야에서 연구가 되고 있다. 본 논문에서는 바이폴라막 기술에 대한 종합적인 이해를 제공하기 위해 바이폴라막의 개념 및 물 분해 메커니즘과 물 분해 촉매에 대한 조사하였다. 마지막으로 최근 에너지 기술에 적용되고 있는 바이폴라막 프로세스를 조사하였다.

본 연구는 여름 및 초가을(6-9월)에 한반도에서 관측된 레윈존데 사운딩을 분석하여 대류가용잠재에너지와 대류 억제도가 깊은 습윤 대류 및 강수 발생 예측에 유용성이 있는지를 확인해보았다. 레원존데 사운딩은 열역학적으로 깊은 습윤 대류가 발생할 가능성이 높은 고 대류가용잠재에너지 저 대류억제도 그룹과 대류 발생을 억제시킬 수 있는 저 대 류가용잠재에너지 고 대류억제도 그룹으로 분류하였다. 이후, 두 그룹의 12시간 누적 강수량, 12시간 평균 최저운고, 12시간 평균 중하층운량의 분포 차이가 유의미한지 여부를 통계적 가설검정을 통해 확인하였다. 그 결과, 무강수인 경 우 21:01-09:00 KST 시간대의 12시간 평균 최저운고를 제외하고 두 그룹은 통계적으로 유의미한 차이가 있음이 검증 되었다. 이 결과는 고 대류가용잠재에너지 저 대류억제도 그룹이 저 대류가용잠재에너지 고 대류억제도 그룹보다 깊은 습윤 대류 및 강수 발생에 더 유리함을 시사한다.

Piezoelectric technology, which converts mechanical energy into electrical energy, has recently attracted drawn considerable attention in the industry. Among the many kinds of piezoelectric materials, BaTiO3 nanotube arrays, which have outstanding uniformity and anisotropic orientation compared to nanowire-based arrays, can be fabricated using a simple synthesis process. In this study, we developed a flexible piezoelectric energy harvester (f-PEH) based on a composite film with PVDF-coated BaTiO3 nanotube arrays through sequential anodization and hydrothermal synthesis processes. The f-PEH fabricated using the piezoelectric composite film exhibited excellent piezoelectric performance and high flexibility compared to the previously reported BaTiO3 nanotube array-based energy harvester. These results demonstrate the possibility for widely application with high performance by our advanced f-PEH technique based on BaTiO3 nanotube arrays.

Lead-free perovskite ceramics, which have excellent energy storage capabilities, are attracting attention owing to their high power density and rapid charge-discharge speed. Given that the energy-storage properties of perovskite ceramic capacitors are significantly improved by doping with various elements, modifying their chemical compositions is a fundamental strategy. This study investigated the effect of Zn doping on the microstructure and energy storage performance of potassium sodium niobate (KNN)-based ceramics. Two types of powders and their corresponding ceramics with compositions of (1-x)(K,Na)NbO3-xBi(Ni2/3Ta1/3)O3 (KNN-BNT) and (1-x)(K,Na)NbO3-xBi(Ni1/3Zn1/3Ta1/3) O3 (KNN-BNZT) were prepared via solid-state reactions. The results indicate that Zn doping retards grain growth, resulting in smaller grain sizes in Zn-doped KNN-BNZT than in KNN-BNT ceramics. Moreover, the Zn-doped KNNBNZT ceramics exhibited superior energy storage density and efficiency across all x values. Notably, 0.9KNN-0.1BNZT ceramics demonstrate an energy storage density and efficiency of 0.24 J/cm3 and 96%, respectively. These ceramics also exhibited excellent temperature and frequency stability. This study provides valuable insights into the design of KNNbased ceramic capacitors with enhanced energy storage capabilities through doping strategies.

국내 큰느타리버섯은 매년 수출이 증가하고 있는 주요 신선 농산물 중 하나이다. 긴수염버섯파리는 농업, 특히 버섯생산에 피해를 주는 악 명높은 해충이다. 긴수염버섯파리의 유충은 주로 농작물에 직접 피해를 유발하고 성충은 몇몇 위험한 진균 병원체의 매개체 역할을 한다. 본 연구 에서는 전자빔, 엑스선, 그리고 감마선의 조사선량에 따른 긴수염버섯파리의 발육 및 생식에 미치는 영향을 평가했다. 또한 큰느타리버섯이 채워 진 박스 안에서 긴수염버섯파리를 제어할 수 있는 최적선량을 찾기 위해 방사선 및 에너지량에 따른 실증실험을 수행하였다. 그 결과 전자빔, 엑 스선, 감마선 모두 50 Gy에서 긴수염버섯파리의 발육 및 생식이 억제되었다. 또한 큰느타리버섯이 채워진 수출용 박스 상, 중, 하 위치에서 긴수 염버섯파리는 전자빔 150 Gy, 엑스선 100 Gy, 그리고 감마선 50 Gy에서 발육 및 생식을 억제하는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 수출 검역 통합관리 시스템 구축의 기초자료로 제공될 수 있다. 또한 농산물의 안전성 확보와 수출경쟁력 강화에 기여하리라 사료된다.

한우에게 급여하는 사료 내 에너지원의 종류에 따라 반추위 미생물의 아미노산 조성에 차이가 있는지를 조사하고자 본 연구를 수행하였다. 국내 한우 비육우 사육에 주로 이용되는 에너지원 사료인 옥수수(T1), 생미강(T2), 소맥(T3) 그리고 소맥피(T4)로 반추위 환경과 유사한 연속식 배양기를 이용하여 72시간까지 배양을 진행하였다. 배양이 진행되는 동안 6시간 간격으로 배양액의 발효 성상을 확인하였으며 pH, NH3-N이 일정하게 유지되는 것을 확인하였으며, 배양 종료 시점인 72시간대에 미생물체 단백질 합성량(MPS), 미생물의 아미노산 조성 및 미생물 균총 변화를 분석하였다. 배양액의 pH는 모든 처리구에서 배양 기간동안 5.5~7.0을 유지하였다. Total VFA 농도는 T1이 23.13 mM으로 가장 낮았고, T4가 29.93 mM으로 가장 높았다(p<0.05). A (acetate) :P (propionate) 비율은 T1이 1.48로 가장 낮았으며, T4가 2.81로 가장 높게 나타났다 (p<0.05). Butyrate는 T1이 2.37 mM으로 가장 낮았으며, T2, T3 그리고 T4는 4.37~4.58 mM으로 차이가 없었다(p<0.05). MPS는 T2 (332.5 mg/L)와 T3 (320.2 mg/L)가 높았고 T1 (137.5 mg/L)와 T4 (154.2 mg/L)로 낮게 나타났다(p<0.05). DGGE band 분석결과 모든 처리구는 57.5 % 이하의 유사도가 나타났다. 미생물의 총 아미노산 함량은 T1 (31.59 %)과 T3 (31.33 %)가 가장 높았으며, T2 (20.09 %)가 가장 낮았다 (p<0.05). 이는 급여된 사료 내 총 아미노산 함량과 반대되는 결과로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 한우 급여 에너지원 사료에 따른 반추위 내 미생물 발효 특성과 미생물체 단백질 합성량이 미생물 군집에 영향을 미치며 이에 따라 미생물의 총 아미노산 함량에 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

최근 여러 연구에서 Hg2+에 선택적으로 반응해 형광을 강화시키거나 소광시키는 thiophene을 기반으로한 probe가 많이 개발되어 왔지만, 이에 따른 분광학적 현상에 대한 정확한 분자적 수준의 이론적 해석이 이루어지지 않 았다. 이에 따라 우리는 Hg2+와 thiophene간 상호작용을 면밀히 분석하기 위해 Hg2+와 thiophene간 거리에 따른 에너 지 포텐셜을 구하였다. Hg2+ 이온에 대한 모든 전자(all electron, AE) basis set인 x2c-TZVPPall와 effective core potential (ECP) 기반인 LANL2DZ는 모두 상대성 효과가 고려된 바닥 상태에서 Hg2+와 thiophene이 결합력이 없이 해 리가 되는 에너지 포텐셜을 보여주었지만, 용매인 물이 고려된 시스템에서는 Hg2+와 thiophene이 결합력을 가지는 것 을 보였으며 이것은 실험적인 결과를 잘 재현하는 것이었다. 따라서 Hg2+ 이온을 포함하는 착화합물 시스템에서 올바 른 에너지 상태를 구하기 위해서는 상대성효과와 더불어 solvent 영향도 잘 고려돼야 함을 알 수 있다.

PURPOSES : Safety Evaluation of Wind Loads of Renewable Energy and Photovoltaic Power Structures. METHODS : Structural safety evaluation was conducted on the wind load of 3kW Photovoltaic Power Structures using ABAQUS. Wind speed was reviewed for 36m/s and 60m/s. Effective Mass and Mass Contribution of Photovoltaic Power Structures was utilized up to 90%. 7 steps were set and applied to structural analysis. RESULTS : As a result of the structural analysis, it was confirmed that the long-term blowing load was affected rather than the size of the wind load. Weak areas were identified at the point of the horizontal beam rather than the modules of the Photovoltaic Power Structures. In particular, it was confirmed that stress exceeding the allowable stress was generated at the junction. In order to secure the safety of Photovoltaic Power Structures, it is judged that reinforcement of the branch is necessary. CONCLUSIONS : The safety of Photovoltaic Power Structures structures for wind load is influenced by persistence rather than the size of the wind load. Therefore, in order to prevent this, it is judged that reinforcement of the branch is necessary.

This study reports an experimental and analytical exploration of concrete columns laterally confined with Fe-based shape-memory alloy (Fe-SMA) spirals. For performing experiments, Fe-SMA rebars with a 4% prestrain and diameter of 10 mm were fabricated and concrete columns with internal Fe-SMA spiral reinforcement were constructed with a diameter of 200 mm and height of 600 mm. An acrylic bar with an attached strain gauge was embedded in the center of the specimen to measure local strains. Experimental variables encompassed the Fe-SMA spiral reinforcement, spacing, and activation temperature. Uniaxial compression tests were conducted after applying active confinement to the concrete columns through electrical-resistance heating. Notably, as the Fe-SMA spiral spacing decreased, the local failure zone length and compressive fracture energy of the prepared specimens increased. Additionally, a model incorporating compressive fracture energy was proposed to predict the stress–strain behavior of the. This model, accounting for active and passive confinement effects, demonstrated accurate predictions for the experimental results of this study as well as for previously reported results.

Recently, a closed-type plant factory has been receiving attention as a advanced agricultural method. It has diverse advantages such as climate-independence, high productivity and stable year-round production. However, high energy cost caused by environmental control system is considered as a challenges of a closed-type plant factory. In order to reduce the energy cost, investigation about energy load which is directly connected to energy consumption needs to be conducted. In this study, energy load changes of a plant factory have been analytically analyzed according to the environmental changes. The target plant factory was a lettuce growing container farm. Firstly, the impact of photoperiod, set temperature and relative humidity change were examined. Under the climate condition of Daejeon in South Korea, increase of photoperiod and set temperature rose a yearly energy demand of a container farm. However, increase of set relative humidity decreased a yearly energy demand. Secondly, the climate environment effect was compared by investigating the energy demand under 9 different climate conditions. As a result, the difference between maximum and minimum value of the yearly energy demand showed 21.7%. Lastly, sensitivity analysis of each parameter (photoperiod, set temperature and relative humidity) has been suggested under 3 different climate conditions. The ratio of heating and cooling demand was varied depending on the climate, so the effect of each parameter became different.

PURPOSES : In this study, energy-consuming processes in asphalt plants were evaluated, and the drying and mixing processes were characterized using a thermal equilibrium equation-based model to quantitatively estimate the amount of energy consumed during the production of mixtures in asphalt concrete plants. METHODS : An energy consumption model based on the thermal equilibrium equation was used to estimate the energy consumption of the aggregate drying process that consumes the maximum energy; the energy consumed for material transportation, storage, and operation of other facilities was cited from the literature. The results were compared with the actual results obtained for recycled hot asphalt mixtures and recycled warm mix asphalt mixtures, and a sensitivity analysis was performed by varying the conditions. RESULTS : An analysis of the main processes required to produce asphalt mixtures showed that the water content had the largest impact on energy consumption (approximately 80%). This quantitatively supports the opinion of field practitioners that maximum energy is consumed during aggregate drying. Although some discrepancies were observed, the results were found to be reasonable and within the range of typical measurements. CONCLUSIONS : The thermal energy consumption estimation model provides consistent results that reflect the characteristics of the mixture and can be used to derive the thermal energy consumption rates for individual materials, such as aggregates and binders. This can be used to identify the priorities for process optimization within a plant.

최근 대기오염으로 인한 환경오염을 줄이고자 국제 산업계의 노력의 일환으로 국제해사기구(IMO)의 규제 발효등으로 이어지 고 있다. IMO는 EEXI,EEDI,CII 등 선박에서 나오는 대기오염을 줄이기 위해 각종 규제를 발효시키고 선박에서 소모되는 전력을 줄여 에너 지를 절약하는 방안을 추진하고 있다. 선박에서 사용되는 전력의 대부분은 전동기가 차지한다. 선박에 설치된 전동기 중 큰 부하를 차지 하는 기관실 송풍기는 수요와 관계없이 정속운전으로 운전하기 때문에 주파수제어를 통한 에너지절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 발전기의 과급기에 연소공기를 공급하는 발전기 송풍기의 전동기 주파수를 제어하여 에너지 절감에 대한 실효성을 입증하였다. 송풍기 주파수 입력에 따른 과급기출구 온도의 출력 데이터를 기반으로 시스템을 모델링하고, 과급기 출구온도를 목표값으로 하여 주파수를 제 어하는 PI 제어계를 형성하여 과급기 설계기준 출구온도를 유지하면서 송풍기의 주파수 제어를 통해 연간 15,552kW 전력소모량을 절감하 였다. 송풍기 팬 주파수 제어를 통한 에너지절감액의 유효성은 하계(4월~9월) 및 동계(3월~10월) 기간동안 검증하였으며 이를 토대로 실습 선의 연간 6,091천원의 유류비 절약과 이산화탄소 8.5Ton, SOx 2.4kg, NOx 7.8kg의 대기오염물질 저감을 달성하였다.