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- 저자 : 구재희(Jae-Hoi Gu) (검색결과 22 건)
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온실가스 감축을 위한 제품원단위 변동에 따른 도금공장의 유틸리티 소비량 예측 연구
구재희(Jae-Hoi Gu),김동주(Dong-ju Kim),임채영(Chae-Young Lim) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
국내 도금공장들은 동종업종이 모여서 조합과 같은 집단을 이루어 공장들이 형성된 사례가 많으며, 스팀 및 압축공기와 같은 유틸리티의 사용 방식도 유사한 경우가 많다. 중소규모 공장으로 형성된 도금공장들온 통상적으로 개별공장별로 유틸리티를 생산하여 사용하는 경우가 대부분이다. 집단에너 지공급시설이 있는 산업단지의 경우에는 스팀을 공급받아 사용하는 경우도 있다. 제조 공장의 경우 유틸리티 공유 개념을 도입하여 효율적인 유틸리티 사용과 에너지철감에 대한 인식이 미미한 실정이다. 집단에너지 공급시설로부터 공급받는 스팀의 경우에 도 제조공정에서 사용 후 배출되는 응축수 동 폐열을 회수하지 않고 폐기 되고 있다. 이는 제조공장에서 사용 되는 에너지의 효율적인 이용을 어렵게 하는 원인이 되고 있다. 또한 개별공장에서 사용되는 유틸리티 사용량 분석이 진행되고 있지 않고 데이터의 수집이 어려운 상황에 서 유틸리티 사용량 예 측은 더욱 어려운 실정이다. 다수의 공장에서 유틸리티를 공유하여 사용하는 조합의 경우에 도 효율성에 대 한 분석과 예측은 거의 이루어지지 않고 있다. 중소 규모 공장들의 효율적인 유틸리티 공유를 통한 에너지 절감과 온실가스 감축을 위해서는 개별 공장들의 유틸리티 사용량 분석 및 예측이 필요하다 따라서 본 연구에서는 도금공장의 유틸리티의 효율적인 공유를 통해 에너지 절감과 온실가스 감축시스템 구축을 위한 개별 공장의 제품원단위 변동에 따른 유틸리티 사용량 분석과 예측에 대해 고찰하였다. 이는 제품원단위 변동에 대한 Case Study 결과를 이 용하여 예측기법의 인자로 활용하기 위한 기초연구로 수행하였다.
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구재희(Jae-Hoi Gu),김동주(Dong-ju Kim),임채영(Chae-Young Lim),여채은(Chae-Eun Yeo),이형아(Hyung-Ah Lee),조우진(Woo-Jin Cho) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
국내 에너지소비량 중 산업부문이 137,444천toe(2019) 61 .9%로 대부분을 차지하고 있으며 제조업 이 127,431천 toe(2019)로 산업부문의 92 . 7%가 소비하고 있다. 제조업종 중 음식류 제조업이 1,929 천toe(2019)로 전체 제조업종의 1. 5%를 소비하고 있다. 제조업의 설비별 에너지 사용은 보일러용 에너지 소비량이 29.5%와 열사용/열이송 설비가 19 . 4%로 48.9%를 사용하고 있다. 제조업의 열 에너지 사용량 절감이 보일러용 및 열사용에 대한 에너지 관리물 통해 에너지 철감 및 온실가스 감축이 필요하다. 에너지 다소비 업종 중 매우 다양한 제품을 생산하는 식품가공업종의 공통적인 에너지 사용패턴 분석과 관리물 통해 공통적 인 에너지 절감 요소를 도출하여 업종 맞춤형 에너지 관리시스템의 개발이 필요하다. 이러한 식품가공업종의 열에너지의 소비패턴을 분석하여 에너지 절감을 위해 식품공장 맞춤형 에너지 소비 분석, 예측 및 절감 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 식품공장의 열에너지 생산/공급 공정인 보일러와 열에너지 사용공정인 식품가공공정의 에너지 소비구조 및 소비패턴 분석, 에너지 소비량 예측, 생산량 연계한 필수 인프라 선정. 에너지 소비 베이스라인 산정방법 개발 및 데이터분석을 통한 에너지 소비 공정제어 기술을 포함한 식품공장 맞춤형 에너지관리시스템 개발을 수행하고 있으며 이에 대한 연구내용을 정리하였다. 식품공장 맞춤형 에너지관리시스템은 유사한 식품공장 또는 유사한 에너지 소비패턴의 제조업에 확대보급이 가능한 기술을 개발·보급하여 제조업의 에너지 소비량 절감과 이에 따른 온실가스몰 감축하여 탄소중립 목표 달성에 기여하고자 한다.
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지역분산형 VUP(Virtual Utility Plant) 네트워크 시스템 연구
구재희(Jae-Hoi Gu),김동주(Dongju Kim),여채은(Chae-Eun Yeo),이형아(Hyungah Lee),조우진(Woojin Cho),박종혁(Jong-hyeok Park) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
가상발전소에 대한 개념은 국내와 국외에서 개념이 정리되어 가상발전소((VPP, Virtual Power Plant)에 대한 사업이 추진되고 있다. 그러 나 가상유틸리티플랜트(YUP, Virtual Utility Plant)의 개념은 국내에서는 국가R&D사업에서 도입하여 개발 실증을 진행하고 있으나 개념에 대한 이해도가 낮다. 국외에서도 VlJP 에 대한 사업은 추진되고 있지 않으나 국내에서 개발되고 있는 VlJP 시스템에 대해 관심을 보이고 있다. 제조업 공장의 개별 사용하는 유틸리티 설비를 지역단위로 공유함에 따라 고효율의 설비 도입이 가능하고 사용량 변동에 대한 연동 운전을 도입하여 대기 에너지 소비를 절감하고 저효율 설비 및 과잉 설비를 배제할 수 있다. 제조업종에서 공통으로 사용하는 스팀과 압축공기에 대해 산업단지 내 지역분산형으로 유틸리티 네트워크 시스템을 설계, 구축을 통해 개발 및 실증을 진행하고 있다. 네 트워크 지역별 특성에 따른 다양한 VlJP 시스템 Case의 적용을 위해 VlJP 네 트워크 시스템을 연구하였다. 또한 VlJP 네 트워크 시스템 구축 및 운영에 필요한 데이터수집, 데이터분석 및 A1예측 등의 시스템에 대한 연구를 수행하였다.
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성형 및 비성형 폐기물 고형연료의 연소특성에 관한 연구
( Nawaraj Sanjel ),구재희 ( Jae Hoi Gu ),권우택 ( Woo Teck Kwon ),오세천 ( Sea Cheon Oh ) 한국공업화학회 2012 공업화학 Vol.23 No.3
본 연구에서는 비성형 RDF의 에너지 활용성을 확인하기 위하여 실험실 연소로를 이용한 온도 변화에 의한 연소특성 연구를 하였다. 비성형 RDF 연소시 배출가스의 특성과 분진 및 잔류물을 분석하였으며 또한 그 결과를 성형 RDF의 연소실험 결과와 비교분석하였다. 본 연구로부터 비성형 RDF가 성형 RDF에 비교하여 연소속도가 빨라져서 급격히 산소량이 감소되어 불완전연소율이 증가함을 확인하였다. 또한 연소온도가 높아질수록 연소속도가 향상되었으며 산 소 소모량이 급격히 증가하였고, 이에 따른 불완전연소율이 증가하여 CO의 농도가 높아짐을 알 수 있었다. 따라서 비성형 RDF의 완전연소를 위한 운전조건의 설정에 매우 신중을 기해야 할 것으로 판단되었다. To verify the utilization of fluff refuse derived fuel (RDF) as energy source, the combustion charateristic has been studied by an experimental combustion furnace under various temperatures. The characteristics of flue gas, dust and residue from fluff RDF combustion has been analyzed and compared with those of pelletized RDF. From this work, it was found that the incomplete combustion of fluff RDF was greater than that of pelletized RDF because the combustion reaction rate of fluff RDF was faster than that of pelletized RDF, and oxgen concentration in fluff RDF combustion decreased rapidly. It was also found that carbon monoxide concentration of flue gas from fluff RDF combustion increased with combustion temperature because the oxygen consumption and the incomplete combustion increased. Therefore, it is felt that the combustion operation conditions of fluff RDF should be carefully determined.
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조우진(Woojin Cho),김동주(Dongju Kim),구재희(Jae-hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
전 세계적으로 에너지의 비용 증가와 여러 위기 속 에너지 절감 및 관리에 대한 관심이 중대 되고 있다. 국내의 경우 산업단지가 대한민국 전체 에너지의 약 53.5%의 에너지를 사용하는 것을 알 수 있다. 대다수의 산업단지에서는 비슷한 업종의 공장들이 모여 비숫한 에너지 유틸리티를 활용하는 경우가 많지만, 현재는 비숫한 유틸리티를 사용하는 이점을 활용하지 못하고 개별 계약 혹은 각 공장 자체 생산을 통한 에너지 활용을 진행하고 있다. 이러한 사용에 에너지 효율, 비용 등의 문제 가 발생할 수 있는데, 그러한 문제를 개선하기 위해 유틸리티의 공유 개념을 도입하여 효율적인 유틸리티 사용과 에너지 절감에 대해 고려를 진행한다면 불필요한 에너지 낭비를 없애고, 높은 에너지 효율을 얻을 수 있게 된다. 이러한 유틸리티 공유의 경우 수요, 공급 예측을 통한 최적 경로를 통한 예측을 선행하여 경로 라우팅을 진행하여야 최적으로 운용을 할 수 있게 된다. 하지만 이러한 라우팅이나 예측에 앞서 데이터 자체의 문제가 발생한다면 제대로 된 운용을 진행할 수 없다. 따라서 각 공장에서 수집되는 데이터의 문제점을 확인할 수 있는 데이터 수집 오류 감지 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 센서 데이터 수집에 문제 가 발생할 시 알림을 발생시키는 시스템을 개발하고 구축하는 연구를 진행하였다. 이 개발 시스템은 산업단지공단의 가상유틸리티 플랜트(YUP)의 네트워크 시스템의 안정적 운영에 기여할 것으로 기대된다.
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FEMS 적용을 위한 에너지다소비 식품공정의 에너지 소비 예측 MLP 모델 성능 평가
김동주(Dongju Kim),이형아(Hyungah Lee),구재희(Jae-Hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
근래 급중한 식품 소비의 증가로 인해 식품산업의 에너지 소비 규모가 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 그러나 식품산업 전반에서의 소비 에너지 절감을 도모하기 위한 FEMS를 적용한 에너지 절감 실종 사례는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 식품공정의 FEMS 실증을 위한 대상 식품공정 에서 수집된 데이터를 기반으로 에너지 소비예측 모델링을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 에너지 소비예측 모델링을 위해 인공신경망 머신러닝 알고리즘인 MLP 모델을 적용하였으며 , 모델에 입력 가능한 초매개변수의 변화에 따른 에너지 소비 예측모델의 성능을 비교하였다. 성능비교를 위해 조절한 MLP 모델의 초매개변수는 최적화방법, 1차 온닉충 활성함수, 2차 은닉충 활성함수이며 , 각 조건에 따라 5 번 의 모델링을 통해 수집된 성능평가 값들의 평균을 기반으로 모델의 성능을 평가하였다. 에너지 소비 예측 모델의 성능 평가 결과 최적화 방법은 Gradient Descent 방법 의 R-square 값이 0.51 수준으로 가장 높은 성능을 나타내었으며, Conjugate Gradient 방법의 MAPE 값이 16.39 수준으로 좋은 성능을 보여 주는 것을 확인하였다. 또한, 1차 온닉 층 활성함수는 TanSig 함수를 사용한 모델의 경우가 가장 좋은 성능을 나타내는 것으로 확인되었으며, 2차 은닉층 활성함수는 Linear 함수가 좋은 성능을 보여주었다. 추가로 온닉충의 수가 2개인 모델보다 1개의 온닉충을 가진 모델의 성능이 보다 우수한 것으로 확인 하였다.
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여채은(Chae-Eun Yeo),김동주(Dongju Kim),구재희(Jae-Hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
전 세계적인 기후변화 위기의 대옹을 위한 에너지 집약적인 제조 산업 부분의 에너지 효율 향상의 중요성은 지속적으로 강조되고 있다. 식품가공산업은 제조 부문에서 에너지 다소비 산업 중 하나이며, 그 중에서도 가열 및 열처리 공정 요구사항은 식품가공 산업에서 에너지를 가장 많이 소비하는 부분이다. 그러나 공장 작업 현장에서의 부족한 에 너지 관련 데이터는 공장의 에너지 사용 특성올 완전히 이해하는 데에 큰 장애물이 되고 있다. 식품가공공장 에너지 효율 개선 을 통한 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비의 체계적인 구조 분석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 S사 식품가공공장을 사례연구로 삼아 스팀을 열 매체로 사용하는 열처리 공정 단위에서의 에너지 구조를 구성하고 분석 하기 위한 모델이 제안되었다. 개발된 공장에너지소비구조분석 모델을 측정된 데이터로 보정하기 위한 체계적인 증거 기반 방법론이 설명되었다. 본 제안된 공장 에너지 소비 구조 분석 모델과 증거 기반 보정 방법은 FEMS를 갖춘 식품가공산업 제조 현장의 에너지 절감 및 효율 향상을 위한 실용적인 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.
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