基督者의 預言的 使命

曹秉喆 기독교대한성결교회 활천사 1955 활천 Vol.263 No.-

폐기물매립지에서의 공기주입을 통한 열에너지 회수 가능성 평가

조병철,박진규,김인희,강종윤,김용준,유문형,김경,이남훈 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

최근 에너지절약 및 대체 에너지 자원 확보, 환경보호 등의 관점에서 안정적이고 친환경적인 신ㆍ재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며 그 일환으로 지열에너지 이용에 대한 관심도 높아져, 국내에서는 2000년경부터 지열의 활용이 이루어지기 시작했다. 특히 열펌프(Heat pump)의 개발 및 발달로 저온의 열에너지 활용이 가능하게 되면서 다양한 열원을 대상으로 열에너지가 활용되고 있다. 열펌프 시스템은 다양한 열원을 적용하여 저급의 에너지를 냉난방이나 급탕 등의 고급에너지로 변환시키는 대표적인 고효율 에너지 기기이다. 열펌프를 이용하여 얻어지는 에너지 효율은 결국 열원측에서 얻을 수 있는 열원의 온도에 따라 결정되는데 주로 공기, 수열, 그리고 지열 등의 열원이 적용되고 있다. 이에 최근에는 하수열, 소각시설 등 환경기초시설 내의 미활용 열원을 대상으로 한 열펌프의 적용사례가 보고되고 있으나, 폐기물매립지의 경우에는 관련 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 폐기물매립지 내부로 공기 주입 시 발생하는 가스를 열원으로 한 열펌프의 적용 가능성을 평가하기 위한 기초연구로서 호기성 매립지 열원 회수 시스템을 실제 폐기물매립지에 설치 후 현장 실험을 하여 시스템 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구 대상 매립지인 A 위생매립지는 경상북도에 위치한 계곡형 매립지(매립면적 56,500 ㎡, 매립용량 1,278,000 ㎥)이며, 공기주입을 통한 추출가스 열 에너지의 이용 가능성을 평가하기 위해 호기성 안정화 장치, 열펌프, 축열조로 구성된 시스템을 설치하였다. 대상 매립지에 설치된 호기성 안정화 장치는 송풍기, 공기주입용 수직정, 가스 추출정, 바이오필터 등으로 구성되어 있다. 공기주입량은 100 ㎥/h이며 바이오필터에 투입되는 가스 추출량은 공기주입량과 동일하게 하였다. 가스 추출정은 공기주입정과 5m 거리를 두고 설치하였다. 매립지에서 추출된 가스는 열펌프의 부식을 방지하기 위해 바이오필터(우드칩)를 통해 암모니아와 황화수소를 제거된 후 열펌프에 투입되도록 하였다. 열펌프에 투입된 추출가스는 우선 증발기에서 냉매(R407)와 열교환을 통해 열에너지를 뺏기게 되며, 열을 흡수한 고온저압의 냉매는 압축기를 통해 고온고압의 상태가 된다. 이후 응축기를 거치면서 축열조로 순환하는 물과 열 교환하여 열에너지를 물로 전달하고 열을 빼앗긴 냉매는 저온고압의 상태로 팽창펌프로 들어가 저온저압의 상태가 되어 다시 증발기로 순환하게 된다. 축열조는 열펌프로 얻어지는 열에너지를 저장하는 것으로 물이 순환하여 열에너지를 저장하며 열펌프의 순환이 계속될수록 축열조의 온도는 상승하게 된다. 열펌프의 용량은 3 RT(Refrigeration ton)이며, 가스-냉매-물 방식이다. 실험결과 추출가스의 온도는 30-39℃를 나타났으며, 증발기에서는 평균 7.63 kW, 응축기에서는 평균 10.18kW의 열량을 흡수하여 외기온도에 따라 증발기와 응축기 내에 유ㆍ출입되는 유체의 온도는 변화하였지만 안정적으로 열량을 흡수한 것으로 나타났다. 전력은 평균 3.1 kW가 소비된 것으로 나타났다. 열펌프의 난방성능계수(Coefficient of performance, COP)는 평균 3.2로 열펌프에 전력 1 kW 소비 시 3.2 kW의 열량을 발생시키는 것으로 나타났다. 기존 공기열원 열펌프는 외기온도가 낮은 동절기에는 COP가 낮아지는 문제점이 있으나 호기성매립지의 경우에는 동절기에도 가스의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있기 때문에 외기온도 저하에 따른 COP 저하는 크지 않을 것으로 판단된다.

폐기물매립지에서의 공기주입을 통한 열에너지 회수 가능성 평가

조병철,박진규,김인희,강종윤,김용준,유문형,김경,이남훈 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

최근 에너지절약 및 대체 에너지 자원 확보, 환경보호 등의 관점에서 안정적이고 친환경적인 신․재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며 그 일환으로 지열에너지 이용에 대한 관심도 높아져, 국내에서는 2000년경부터 지열의 활용이 이루어지기 시작했다. 특히 열펌프(Heat pump)의 개발 및 발달로 저온의 열에너지 활용이 가능하게 되면서 다양한 열원을 대상으로 열에너지가 활용되고 있다. 열펌프 시스템은 다양한 열원을 적용하여 저급의 에너지를 냉난방이나 급탕 등의 고급에너지로 변환시키는 대표적인 고효율 에너지 기기이다. 열펌프를 이용하여 얻어지는 에너지 효율은 결국 열원측에서 얻을 수 있는 열원의 온도에 따라 결정되는데 주로 공기, 수열, 그리고 지열 등의 열원이 적용되고 있다. 이에 최근에는 하수열, 소각시설 등 환경기초시설 내의 미활용 열원을 대상으로 한 열펌프의 적용사례가 보고되고 있으나, 폐기물매립지의 경우에는 관련 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 폐기물매립지 내부로 공기 주입 시 발생하는 가스를 열원으로 한 열펌프의 적용 가능성을 평가하기 위한 기초연구로서 호기성 매립지 열원 회수 시스템을 실제 폐기물매립지에 설치 후 현장 실험을 하여 시스템 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구 대상 매립지인 A 위생매립지는 경상북도에 위치한 계곡형 매립지(매립면적 56,500 m², 매립용량 1,278,000 m³)이며, 공기주입을 통한 추출가스 열 에너지의 이용 가능성을 평가하기 위해 호기성 안정화 장치, 열펌프, 축열조로 구성된 시스템을 설치하였다. 대상 매립지에 설치된 호기성 안정화 장치는 송풍기, 공기주입용 수직정, 가스 추출정, 바이오필터 등으로 구성되어 있다. 공기주입량은 100 m³/h이며 바이오필터에 투입되는 가스 추출량은 공기주입량과 동일하게 하였다. 가스 추출정은 공기주입정과 5m 거리를 두고 설치하였다. 매립지에서 추출된 가스는 열펌프의 부식을 방지하기 위해 바이오필터(우드칩)를 통해 암모니아와 황화수소를 제거된 후 열펌프에 투입되도록 하였다. 열펌프에 투입된 추출가스는 우선 증발기에서 냉매(R407)와 열교환을 통해 열에너지를 뺏기게 되며, 열을 흡수한 고온저압의 냉매는 압축기를 통해 고온고압의 상태가 된다. 이후 응축기를 거치면서 축열조로 순환하는 물과 열 교환하여 열에너지를 물로 전달하고 열을 빼앗긴 냉매는 저온고압의 상태로 팽창펌프로 들어가 저온저압의 상태가 되어 다시 증발기로 순환하게 된다. 축열조는 열펌프로 얻어지는 열에너지를 저장하는 것으로 물이 순환하여 열에너지를 저장하며 열펌프의 순환이 계속될수록 축열조의 온도는 상승하게 된다. 열펌프의 용량은 3 RT(Refrigeration ton)이며, 가스-냉매-물 방식이다. 실험결과 추출가스의 온도는 30-39℃를 나타났으며, 증발기에서는 평균 7.63 kW, 응축기에서는 평균 10.18 kW의 열량을 흡수하여 외기온도에 따라 증발기와 응축기 내에 유・출입되는 유체의 온도는 변화하였지만 안정적으로 열량을 흡수한 것으로 나타났다. 전력은 평균 3.1 kW가 소비된 것으로 나타났다. 열펌프의 난방성능계수(Coefficient of performance, COP)는 평균 3.2로 열펌프에 전력 1 kW 소비 시 3.2 kW의 열량을 발생시키는 것으로 나타났다. 기존 공기열원 열펌프는 외기온도가 낮은 동절기에는 COP가 낮아지는 문제점이 있으나 호기 성매립지의 경우에는 동절기에도 가스의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있기 때문에 외기온도 저하에 따른 COP저하는 크지 않을 것으로 판단된다.

2.5D 전자선 선량계산 알고리즘 개발

조병철,고영은,오도훈,배훈식 한국의학물리학회 1999 의학물리 Vol.10 No.3

본 연구에서는 외부조사 전자선에 대한 3 차원 선량계산 알고리즘 모델을 개발하기 위한 기초연구로서 기존의 2D 펜실빔 알고리즘을 확장시켜 3 차원 geometry를 적절히 고려할 수 있는 선량계산 모델을 개발하고자 한다. 선량계산 모듈은 IDL5.2(Reseach Systems Inc. 미국)를 사용하여 프로그램하였으며, Hogstrom의 펜실빔 모델에 의한 선량계산에 필요한 중심축 상의 깊이선량분포는 Siemens M6740의 12MeV 전자선에 대한 측정치를 사용하였고, 전자선의 공기 및 불에서의 선형저지능 (linear stopping power), 선형산란능 (linear scattering power) 은 ICRU 보고서 35로부터 인용하여 사용하였다. 선량계산의 정확도를 확인하기 위하여 정형 조사면에 대한 선량분포 공기 간격 효과 인체 외곽 보정에 대해 전리함, 필름 등을 사용하여 얻은 측정값과 비교, 분석하였다. PC(Pentium III 450MHz) 상에서 프로그램 실행 결과 단일 조사 빔에 대한 선량계산에 약 120초가 소요되어, 선량계산 알고리즘의 최적화를 통한 선량계산 시간 단축이 필요하다 하겠다. 선량 평가에 대한 비교 결과, 정형 및 비정형 조사변에 대한 선량분포는 선량변화가 급격한 반음영 (penumbra) 영역에서 $\pm$3mm 이내의 오차를 보였으며, 측방 선량분포에 따른 비교 결과, 측정치와 5% 이내에서 일치하였다. 또한 공기 간격 및 인체 외곽선 보정의 경우, $\pm$10% 내외에서 측정값과 일치하였다. 결론적으로, 전자선에 대한 2 차원 펜실빔 모델을 확장하여 3 차원 치료계획에 적합하게 3 차원상의 임의의 단변 선량계산이 가능하도록 구현되었다. 또한 비정형 조사변에 대한 선량계산 뿐만 아니라, 인체외곽 및 공기 간격 등과 같이 3 차원적 geometry에 대한 보정이 필요한 경우에 대하여도 이를 선량계산 시 적절히 고려함을 확인할 수 있었다. 추후, CT를 통한 비균질 보정방식을 구현할 계획이며, 이들 선량계산 모듈은 교육 및 연구용으로 적절히 활용할 수 있을 것으로 기대된다. In this paper, as a preliminary study for developing a full 3D electron dose calculation algorithm, We developed 2.5D electron dose calculation algorithm by extending 2D pencil-beam model to consider three dimensional geometry such as air-gap and obliquity appropriately. The dose calculation algorithm was implemented using the IDL5.2(Research Systems Inc., USA), For calculation of the Hogstrom's pencil-beam algorithm, the measured data of the central-axis depth-dose for 12 MeV(Siemens M6740) and the linear stopping power and the linear scattering power of water and air from ICRU report 35 was used. To evaluate the accuracy of the implemented program, we compared the calculated dose distribution with the film measurements in the three situations; the normal incident beam, the 45$^{\circ}$ oblique incident beam, and the beam incident on the pit-shaped phantom. As results, about 120 seconds had been required on the PC (Pentium III 450MHz) to calculate dose distribution of a single beam. It needs some optimizing methods to speed up the dose calculation. For the accuracy of dose calculation, in the case of the normal incident beam of the regular and irregular shaped field, at the rapid dose gradient region of penumbra, the errors were within $\pm$3 mm and the dose profiles were agreed within 5%. However, the discrepancy between the calculation and the measurement were about 10% for the oblique incident beam and the beam incident on the pit-shaped phantom. In conclusions, we expended 2D pencil-beam algorithm to take into account the three dimensional geometry of the patient. And also, as well as the dose calculation of irregular field, the irregular shaped body contour and the air-gap could be considered appropriately in the implemented program. In the near future, the more accurate algorithm will be implemented considering inhomogeneity correction using CT, and at that time, the program can be used as a tool for educational and research purpose. This study was supported by a grant (#HMP-98-G-1-016) of the HAN(Highly Advanced National) Project, Ministry of Health & Welfare, R.O.K.

해양미생물의 세계 - 박테리아의 삶과 죽음

조병철,Jo, Byeong-Cheol 한국과학기술단체총연합회 2002 과학과 기술 Vol.35 No.3

바닷물 속의 미생물세계는 매우 역동적이며 먹고 먹히는 긴박한 육상의 정글과 같다. 해양 박테리아를 위협하는 포식자와 기생자 그리고 먹고 먹히는 박테리아의 생존세계를 본다.

해양미생물의 세계 - 바닷물 1ℓ엔 바이러스 1백억개

조병철,Jo, Byeong-Cheol 한국과학기술단체총연합회 2002 과학과 기술 Vol.35 No.1

몬데카를로 기반 치료계획시스템의 성능평가

조병철 한국의학물리학회 2002 의학물리 Vol.13 No.3

한국의 외국인 노동자 문제에 관한 사회과 경제 교육 방안

조병철 韓國社會科敎育硏究會 1997 社會科敎育學硏究 Vol.- No.1

경기만 부근 갯벌의 생지화학적 연구: 서문

조병철,최중기,이동섭,안순모,현정호,Cho, B.C.,Choi, J.K.,Lee, T.S.,An, S.,Hyun, J.H. 한국해양학회 2005 바다 Vol.10 No.1

갯벌은 육상기원 유기물을 변환하거나 제거하는 정화능력을 갖고 있다고 여겨져 왔으며, 이러한 정화능이 갯벌을 보전해야 하는 매우 중요한 하나의 근거가 되어왔다. 그러나, 정화능의 정량화에 필수적인 갯벌에서의 유기물 생산과 분해에 관련된 저서 미세 생물에 대한 종합적인 생지화학적 연구는 그 필요성에도 불구하고 국내에서 전무한 상태이었다. 본 연구의 주 목적은 갯벌에서 물질의 순환을 주도하는 다양한 미세 생물에 의한 생지화학적 과정과 속도를 이해하며, 갯벌 미세생물이 갯벌의 유기물 및 영양염을 제거하는 과정에서 기여하는 정도를 추정하고자 함에 있었다. 연구지역으로는 비교적 자연 상태를 잘 보존하고 있는 강화도 갯벌과 유기물 오염이 심하게 진행되고 있는 인천 북항 갯벌을 선정하여, 두 환경의 생지화학적 과정들의 특성을 비교하고자 하였다. 본 연구진은 두 지역의 갯벌에서 박테리아의 유기물 분해에 관련된 주요 변수인 박테리아의 생산력 및 개체수, 효소 활동도, 탈질산화 속도 및 황산염 환원 속도, 그리고 유기물 생산과 관련된 일차생산력, 일차생산자의 생물량 및 군집구조를 측정하였다. 동시에 공극수 내 영양염의 수직 분포로부터 탈질산화 속도를 추정하고, 산소 미세전극을 이용한 일차생산 및 호흡율의 측정, 원생동물의 분포 및 섭식율 등 광범위한 조사를 3년에 걸쳐 실시하여, 각 과정의 주요 특징과 상호 작용들에 대하여 분석하였다. 이들 연구의 일부 결과들을 이번 호에 모아서 싣는다(나와 이, 2005; 목 등, 2005; 안, 2005; 양 등, 2005; 유와 최, 2005; 황과 조, 2005).변수로 동거가족이 2명인 경우를 기준으로 동거가족이 없거나 한명인 경우, 생활수준이 낮을수록 증상 경험이 많았다(p<0.05). 여자의 8가지 부위 중 어느 한군데라도 근골격계 증상을 경험한 유무는 신체비만지수, 주관적 건강상태, 주농사 유형에 따라 차이가 있었다. 즉, 신체비만지수가 높은 군에서, 주관적 건강상태가 나쁠수록, 주농사가 과수원이나 벼농사인 경우에 근골격계 증상 경험률이 높았다(p<0.05). 여자의 어느 한군데라도 근골격계 증상을 경험한 유무를 종속변수로 한 다중 로지스틱 회귀분석 결과, 신체비만지수가 높을수록, 주관적 건강상태가 허약 할수록 증상 경험이 많았고, 주농사가 축산인 경우가 벼농사인 경우보다 증상 경험이 적었다(p<0.05). 남자에 있어서, 근골격계 증상 경험자의 1년 중 증상 발생시기는 8군데 모두에서 농번기가 가장 높았고, 주 치료방법은 투약, 병의원 물리치료, 한방치료 등이었으며, 미치료율은 목부위를 제외하고는 30%가 넘어 높았는데, 엉덩이가 60.0%로 가장 높았다. 여자에 있어서 근골격계 증상 발생시기 역시 농번기가 가장 높았으며, 주 치료방법은 병의원 물리치료, 투약, 한방치료 등 이었다. 이상의 결과 대다수의 농민들이 근골격계 증상을 경험하고 있었으므로 근골격계 증상 경험 실태와 관련요인에 대한 체계적인 연구가 지속적으로 이루어져야 하겠다.-functional team)를 운영함으로써 동시적 엔지니어링(CE) 및 제품 및 공정 디자인의 개발이 제품 개발의 속도를 가속화하고 디자인 품질을 높이며 시장 성공을 보증할 수 있도록 해야 한다.임과 채팅은 긍정적인 Tidal flats have been regarded to carry out transformation and removal of land-derived organic matter, and this purifying capability of organic matter by tidal flats is one of very important reasons for their conservation. However, integral biogeochemical studies on production and decomposition of organic matter by benthic microbes in tidal flats have been absent in Korea, although the information is indispensable to quantification of the purifying capability. Our major goals in this multidisciplinary research were to understand major biogeochemical processes and rates mediated by diverse groups of microbes dominating material cycles in the tidal flats, and to assess the contribution of benthic microbes to removal of organic matter and nutrients in the tidal flats. Our study sites were Ganghwa and Incheon north-port tidal flats that had been regarded as naturally well reserved and organically polluted, respectively. Our research group measured over 3 years primary production, biomass and community structure of primary producers, abundance and production of bacteria, enzyme activities, distribution of protozoa and protozoan grazing rates, rates of denitrification and sulfate reduction, early sediment diagenesis, primary production and respiration based on oxygen microelectrode. We analyzed major features of each biogeochemical process and their interactions. The results are compiled in the following articles in this special issue: An (2005), Hwang and Cho (2005), Mok et at. (2005), Na and Lee (2005), Yang et at. (2005), and Yoo and Choi (2005).

디지털화재구성사진(Digitally Reconstructed Radiograph)을 이용한 정위방사선수술 및 치료의 치료위치 확인

조병철,오도훈,배훈식,Cho, Byung-Chul,Oh, Do-Hoon,Bae, Hoon-Sik 대한방사선종양학회 1999 Radiation Oncology Journal Vol.17 No.1

목적 : 정위방사선치료에서 디지털화재구성사진(Digitally Reconstructed Radiograph, DRR)과 조사문사진을 비교함으로써 환자의 치료위치를 직접 확인할 수 있는 방법을 개발킨 1명의 하고자 한다. 대상 및 방법 : 분할정위방사선치료를 위해 thermoplastic mask 틀에 고정시환자를 대상으로 4회 촬영한 전후 방향(AP) 및 측면 방향(lateral)에 대한 조사문사진과 DRR을 비교하였다. 치료위치 setup 후에, 혈관조영용 표적조준기와 같은 fiducial marker가 부착된 표적조준기를 정위수술용 틀에 부착한 후 치료용 원형 콜리메이터의 설치 전과 후에 겹조사 방식으로 촬영하여 전후방향 및 측면 방향의 조사문사진을 얻었다. 병변 및 중요 장기와 fiducial marker의 위치를 합성시킨 DRR 영상을 만들어 조사문사진과 동일한 확대율 및 크기로 투명 필름에 인쇄하여 비교하였다. 이로부터 DRR과 조사문사진상에 표시된 해부학적 구조와 치료중심점의 거리 오차(전체 치료 오차), 해부학적 구조와 fiducial marker간의 오차(환자고정 오차), 그리고 치료중심점과 fiducial marker간의 오차(치료조준 오차)를 각각 구하였다. 결과 : 치료조준 오차는 각각 1.5$\pm$0.3mm(AP), 0.9$\pm$0.3mm(lateral) 이었고, 환자고정 오차는 1.9$\pm$0.5mm(AP), 1.9$\pm$0.4mm(lateral), 그리고 전체 치료 오차는 AP 상에서 1.6$\pm$0.9mm, lateral 상에서 1.3$\pm$0.4mm 이었다. 또한 AP와 lateral 오차로 인해 발생될 수 있는 3차원 공간상의 최대 가능 오차($\sqrt{(\DeltaAP)^{2}+ (\Delta$Lat)^{2}$)는 치료조준 오차가 1.7$\pm$0.4mm, 환자고정 오차가 2.6$\pm$0.6mm, 그리고 전체 치료 오차는 $2.3\pm0.7mm$로 나타났다. 결론 : DRR 영상을 재구성하는 프로그램을 개발하였으며, DRR 영상을 조사문사진과 비교함으로써 정위방사선치료에서 직접적인 치료위치 확인이 가능하였다. Purpose :To develop a method for verifying a treatment setup in stereotactic radiotherapy by ma- tching portal images to DRRs. Materials and Methods : Four pairs of orthogonal portal images of one patient immobilized by a thermoplastic mask frame for fractionated stereotactic radiotherapy were compared with DRRs. Portal images are obtained in AP (anteriorfposterior) and lateral directions with a target localizer box containing fiducial markers attached to a stereotactic frame. DRRs superimposed over a planned iso-center and fiducial markers are printed out on transparent films. And then, they were overlaid over onhogonal penal images by matching anatomical structures. From three different kind of objects (isgcenter, fiducial markers, anatomical structure) on DRRs and portal images, the displacement error between anatomical structure and isocenters (overall setup error), the displacement error between anatomical structure and fiducial markers (irnrnobiliBation error), and the displacement error between fiducial markers and isocenters (localization error) were measured. Results : Localization error were 1.5$\pm$0.3 mm (AP), 0.9$\pm$0.3 mm (lateral), and immobilization errors were 1.9$\pm$0.5 mm (AP), 1.9$\pm$0.4 mm (lateral). In addition, overall setup errors were 1.0$\pm$0.9 mm (AP), 1.3$\pm$0.4 mm (lateral). From these orthogonal displacement errors, maximum 3D displacement errors($\sqrt{(\DeltaAP)^{2}+(\DeltaLat)^{2}$)) were found to be 1.7$\pm$0.4 mm for localization, 2.0$\pm$0.6 mm for immobilization, and 2.3$\pm$0.7 mm for overall treatment setup. Conclusion : By comparing orthogonal portal images with DRRs, we find out that it is possible to verify treatment setup directly in stereotactic radiotherapy.