임피던스를 이용한 미생물연료전지 산화 전극 크기별 내부저항 특성 파악

장재경 ( Jae Kyung Jang ),강석원 ( Sukwon Kang ),백이 ( Yee Paek ),권진경 ( Jin Kyung Kwon ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

미생물연료전지(Microbial Fuel Cell, MFC)는 미생물의 촉매 작용을 이용하여 유기물을 전자 공여체로 하여 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 미생물연료전지는 하·폐수로부터 전기에너지 생산이 가능하다는 것이 발표된 이후 다양한 방향으로 연구되어 왔다. 본 연구에서는 미생물연료전지 규모화 연구에 활용하기 위하여 산화전극 표면적 크기에 따른 내부 저항 변화를 알아보았다. 미생물연료전지의 접종전(1 단계)과 접종 후 농화배양이 완료된 후(3 단계) 그리고 1 단계와 3 단계의 중간 지점(2 단계)에서 임피던스를 측정하여 내부 저항의 변화를 확인하였다. 산화전극의 크기는 10×10cm (MFC10), 20×20cm (MFC20)과 30×30cm (MFC30) 3 종류를 이용하여 분석하였다. 산화전극으로는 탄소전극을, 환원전극에는 스테인리스스틸 망을 사용하였으며, 멤브레인으로는 나피온 양이온 교환막(NE 424)을 이용하였다. 산화전극의 크기에 따라 MFC10, MFC20 그리고 MFC30으로 구분한 3 조건 모두 옴 저항(R_s)은 모두 매우 작은 것으로 나타났다. MFC30의 경우, 접종 전과 농화배양이 끝났을 때까지 옴저항(R_s)과 전하이동 저항(R_ct)값의 합이 모두 비슷한 것으로 나타났다. 이것은 MFC30의 경우, 3 단계 시점에서 다른 두 개의 조건보다 전류값이 낮았는데, 농화배양이 완전히 되지 않은 시점이었던 것으로 판단된다. 그러나 MFC10과 MFC20의 경우, 접종 전에서는 각각 약 47과 30 ohm이었던 저항이 농화배양을 거치면서 전하이동 저항(R_ct)이 증가하여 농화배양이 끝났다고 판단한 3 단계 시점에서는 약 60과 130 ohm으로 내부저항이 증가되는 것이 확인되었다. 이때 대부분은 전하이동 저항(R_ct)에 의한 저항으로 나타났으며, 산화전극 크기가 커짐에 따라 내부 저항의 크기도 커지는 것으로 나타났다.

기상 관측자료를 이용한 새만금 일대의 실증단지 적합성 분석

장재경(Jang, Jea-Kyung),이교열(Lee, Kyo-Yeol),유기완(Ryu, Ki-Wahn) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

풍력터빈에서 전력생산량은 속도의 세제곱에 따라 바람의 속도에 크게 영향 받는다. 본 연구에서는 기상청에서 제공하는 새만금 인근 해안의 2005부터 2007년까지의 AWS(지역별 관측자료)와 해양에서 떨어진 새만금 서해의 2000년부터 2009년까지 QuikSCAT위성 데이터를 이용하여 속도에 따른 확률 밀도 분포를 획득하였다. 측정된 관측 데이터는 80m 높이에서의 보정 자료를 근거로 하였으며, IEC 61400-12와 13을 근거로 실증단지 적합성에 대한 분석을 하였다.

마이크로버블을 이용한 가축분뇨의 유기오염물질과 영양염류 저감에 관한 연구

장재경 ( Jae Kyung Jang ),심영호 ( Young Ho Sym ),백이 ( Yee Paek ),권진경 ( Jin Kyung Kwon ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

기후변화에 의한 이상기후와 미세먼지 등 영향이 커지면서 환경규제가 강화되고 있다. 가축분뇨는 약 91%가 퇴·액비화로 비료 대체제로 자원화되고 있다. 액비의 경우 호기소화 등을 거쳐 안정화 후에도 고농도의 유기오염물질과 영양염류를 포함하고 있어 메탄이 발생되거나 토양 및 수질오염을 야기할 수 있으며, 작물이 있는 기간 동안에는 시비가 제한되어 액비저장조의 대형화가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 마이크로버블을 이용하여 환경 부하를 줄이기 위하여 기존의 가축분뇨 처리 인프라와 연계 처리함으로써 재이용수로 이용하기 위한 기초연구로 수행되었다. 마이크로버블과 촉매를 이용한 반응조에 약 SCOD로 약 10,000ppm인 가축분뇨 원액을 이용하여 유기오염물질과 영양염류의 분해능을 확인하였다. 유기오염물질은 TCOD와 SCOD로 구분하여 분석하였다. SCOD보다 생물학적으로 분해가 어려운 TCOD 원인물질의 제거가 약 47.9%으로 더 많이 제거되는 것으로 나타났다. 영양염류로는 암모니아성질소와 인산염인의 농도를 확인한 결과 암모니아성질소의 농도는 16.6%, 인산염인은 약 91.6%로 인산염인의 제거효과가 큰 것으로 나타났다.

지식공유서비스를 활용한 세대통합형 NIE

장재경(Jaekyung Jang),김호성(Ho Sung Kim) 한국HCI학회 2007 한국HCI학회 학술대회 Vol.2007 No.2

지식 기반 교육컨테츠 저작시스템

장재경,김호성 한국컴퓨터교육학회 2004 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.7 No.2

e-Learning에서 교수-학습자들 간에 형성되는 지식들을 체계적으로 관리하여 효과적인 교수-학습을 수행할 목적으로 교수자들이 교수 설계 이론에 따른 다양한 강의들에 교육 컨텐츠를 보다 쉽게 저작할 수 있는 시스템을 개발하였다. SCORM 표준에 따라 학습객체 간 관계를 설정하여 저작된 컨텐츠는 학습자가 학습내용을 개념화하는데 도움을 줄 것이다. 시맨틱 웹의 RDF를 적용하여 학습객체 간의 관계를 설정함으로써 지식맵을 구성하였고, 교수자가 해당 분야에서 사용되는 단어를 등록하여 일종의 어휘사전을 만들 수 있는 온톨로지를 도입하였다. 학습자의 이해도와 성취도를 고려한 개별학습을 제공하기 위하여 도입된 상호작용점을 따라 학습자마다 개별적인 학습맵이 구성되어 학생 개인의 학습활동과 이해도를 평가할 수 있다. For the purpose of an effective instruction-learning process by systematic management of knowledge between instructor and learner in e-Learning, we have developed the authoring system in which the instructor is able to author easily on various lecture frames according to the instructional design theory. The authored contents with the relations among the learning objects based on SCORM standard would help learner to conceptualize the contents. A knowledge map is constructed on the relations among the learning objects using RDF of the semantic web. We introduce the ontology in which the instructor can make a dictionary of terminology by registering the words of the teaching area. The learning activity and comprehension of students can be assessed using each student's learning map along the interaction points which are introduced to present the individual learning by considering each student's capacity of understanding and achievement.

광역주파수 음향반사자료의 감쇠특성 분석을 위한 지질음향모델링 기법 연구

장재경 ( Jae Kyeong Chang ),양승진 ( Sung Jin Yang ) 한국지구물리·물리탐사학회 1999 지구물리와 물리탐사 Vol.2 No.4

마이크로버블과 촉매 적용에 따른 가축분뇨의 슬러지와 유기오염물질 감량 효과

장재경(Jae Kyung Jang),김민영(Min Young Kim),성제훈(Je Hoon Sung),장인섭(In Seop Chang),김태영(Tae Young Kim),김현우(Hyun Woo Kim),강연구(Young Koo Kang),김영화(Young Hwa Kim) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.10

마이크로버블과 촉매 그리고 산화제(공기)의 적용에 따라 6개의 서로 다른 조건으로 구분하여 가축분뇨의 슬러지 감량과 유기오염물질의 저감 효과를 알아보았다. 마이크로버블과 촉매, 그리고 산화제 모두 사용 하였을 때(조건1), 슬러지는 99% 이상 제거 되었으며, TCOD와 SCOD는 각각 58%와 13% 제거되었으며, 모든 조건에서 가장 높은 저감 효과를 나타냈다. 산화제를 공급하면서 마이크로버블(조건2)과 촉매(조건 4)를 사용하였을때, 슬러지 감량은 95%와 93.1%, TCOD의 감량은 53%와 47%로 나타났다. 산화제(공기)를 공급할 때는 마이크로버블의 저감효과가 촉매보다는 더 큰 것으로 나타났다. 마이크로버블과 촉매 반응은 산화제와 함께 반응 과정 중에 OH-라디칼이 생성되고, OH-라디칼의 강한 산화력에 의해 오염물질이 분해되는 것이다. 산화제와 함께 마이크로버블과 촉매에 의한 슬러지 감량 효과는 모두 93% 이상이었으며, TCOD의 감량은 47% 이상이었다. This study was tested to evaluate the effect of the six different combinations of microbubble, catalyst, and air as oxidant on the sludge and organic matter reduction. When all of microbubbles and catalyst, and an oxidizing agent (under Conditions 1) such as air were used, the sludge was removed more than 99%, and TCOD and SCOD removal was 58% and 13%, respectively. This result was the highest value of six conditions. In the following order, the sludge reduction of the microbubbles with air (Condition 2) and catalyst with air (condition 4) was 95% and 93.1%, respectively. TCOD removal was found to be each 53% and 47%. When the microbubbles were used with oxidant like air, the removal of sludge and organic matter was high. All of these values were higher than that of using only microbubbles and catalyst without air. In the microbubbles and catalyst react under air supply condition, OH-radicals were generated in the reaction process. These OH-radicals in the reaction process decomposed the pollutants by the strong oxidizing power. In all conditions with air, the sludge reduction was high removal rate more than 93% and TCOD removal was over 47%.

새로운 그린에너지 리소스 - 미생물연료전지

장재경 ( Jang Jae-gyeong ) 한국농공학회 2010 韓國農工學會誌 : 전원과 자원 Vol.52 No.3

The Structure Improvement of Microbial Fuel Cell to Generate Electricity from swine wastewater

장재경(Jang, Jaekyung),유영선(Sun, RyouYoung),이성현(Lee, SungHyoun),김종구(Kim, JongGoo),강연구(Kang, YounKoo),김영화(Kim, Young Hwa) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

These studies convert to useful electricity from swine wastewater and to treat this wastewater. In order to operate the microbial fuel cell(MFC) for the swine wastewater, the anode volume of MFCs was scaled up with 5L in the vacant condition. Graphite felts and low-priced mesh stainless-less as electrode had mixed up and packed into the anode compartment. The meshed stainless-less electrode could also be acted the collector of electron produced by microorganisms in anode. For a cathode compartment, graphite felt loaded Pt/C catalyst was used. Graphite felt electrode embedded in the anode compartment was punched holds at regular intervals to prevent occurred the channeling phenomenon. The sources of seeding on microbial fuel cell was used a mixture of swine wastewater and anaerobic digestion sludge(1:1). It was enriched within 6 days. Swine wastewater was fed with 53.26 ml/min flow rate. The MFCs produced a current of about 17 mA stably used swine wastewater with 3,167{pm}80mg/L. The maximum power density and current density was 680 mW/m³ and 3,770 mA/m³, respectively. From these results it is showed that treatment of swine wastewater synchronizes with electricity generation using modified low priced microbial fuel cell.

위성 관측 자료를 이용한 서해 해상 풍력자원 평가

장재경(Jang, Jea-Kyung),유병민(Yu, Byoung-Min),유기완(Ryu, Ki-Wahn),이준신(Lee, Jun-Shin) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06

In order to investigate the offshore wind resources, the QuikSCAT Level 3 data by the QuikSCAT satellite was analyzed from Jan 2000 to Dec 2008. QuikSCAT satellite is a specialized device for a microwave scatterometer that measures near-surface wind speed and direction under all weather and cloud conditions. Wind speed measured at 10 m above from the sea surface as extrapolated to the hub height by using the power law model. It has been found that the high wind energy prevailing in the south sea and the east sea of the Korean peninsula. From the limitation of seawater depth for piling the tower and archipelagic environment around the south sea, the west and the south-west sea are favorable to construct the large scale wind farm. Wind map and monthly variation of wind speed are investigate at the positions.