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고분자전해질 연료전지 분리판을 위한 Ni-P-rGO 무전해 복합도금층의 미세조직 분석
김연재(Yeonjae Kim),김정수(Jungsoo Kim),장재호(Jaeho Jang),박원욱(Won-Wook Park),남대근(Dae-Geun Nam) 한국표면공학회 2015 한국표면공학회지 Vol.48 No.5
Recently, fuel cell is a good alternative for energy source. Separator is a important component for fuel cell. In this study, The surface of separator was modified for corrosion resistance and electric conductivity. Reduced graphene oxide (rGO) was made by Staudenmaier’s method. Nickel, phosphorus and rGO were coated on 6061 aluminum alloy as a separator of proton exchange membrane fuel cell by composite electroless plating. Scanning electron microscope, energy-dispersive X-ray spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were used to examine the morphology of Ni-P-rGO. Surface images were shown that the rGO was dispersed on the surface of Ni-P electroless plating, and nickel was combined with the un-reduced oxygen functional group of rGO.
지표수 우선 활용을 위한 ICT기반 관수제어 시스템 개발 및 현장 적용
추연재 ( Yeonjae Choo ),김황희 ( Hwanghee Kim ),오리온 ( Rion Oh ),박성기 ( Sungki Park ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
최근 경지면적 추세는 논 면적은 감소하며, 밭 면적은 증가하고 있다. 논 면적 감소에 의한 여분의 지표수를 밭관개용수로 사용하여 기존 수리시설의 활용도 제고, 농업용수의 사용 절감, 신규 개발비 절약 등의 효과를 얻게 될 수 있도록 농업용수의 다목적 이용방안이 필요하다. 따라서 기존의 지하수 사용 위주였던 자동 관수제어 시스템을 본 연구에서는 지표수 활용이 가능한 ICT기반 다기능 저류조 시스템의 개발 및 현장 적용하였다. 본 연구에서는 지표수 우선 활용을 위하여 ICT기반 관수제어 시스템을 구축하였다. Test-bed는 충남 예산에 위치한 사과밭으로 지표수 활용이 가능한 용수로가 설치되어 있어서 별도의 추가시설 없이 펌프만을 이용하여 관개용수로 사용이 가능하며, 상류 저수지에서 내려오는 용수로 수질이 양호한 편이다. ICT기반 관수제어 시스템은 용수로에 수위 및 수질센서를 설치하여 데이터를 측정하고, 설정된 수위와 수질 범위에 도달하면 지표수 용수공급 펌프가 작동되어 다기능 저류조에 용수를 공급한다. 다기능 저류조에 용수가 채워지거나 용수로의 수위가 설정된 수위 이하 및 수질 범위로 떨어지게 되면 용수로의 지표수 용수공급 펌프는 자동으로 정지한다. 지표수의 특성상 SS, 유기물 및 영양염류의 처리가 요구되어, 다기능 저류조 내부에는 수질개선을 위한 수처리시설 및 UV 램프가 설치되어 용수공급 전 SS 및 영양염류 제거, 대장균군 등 미생물을 소독한다. 그리고 농지에 설치된 토양수분센서를 활용하여 실시간 토양수분함량을 확인하고 설정된 토양수분함량에 도달하면 다기능 저류조 용수공급 펌프가 작동하여 관개용수를 공급한다. 일정 관개시간 이후 실시간 토양수분함량이 설정된 값에 도달하게 되면 다기능 저류조 용수공급 펌프는 자동으로 관개를 중지한다. 또한, 안정적인 용수공급을 위해 지표수 이용이 불가 시 지하수 용수공급 펌프가 작동되어 지하수 공급이 가능하게 되어있다. 그리고 영농인이 강우량계나 일기예보를 확인하여 펌프를 수동으로 제어하여 관수 공급을 중단할 수 있게 설정했으며, 설치한 센서들은 모바일이나 PC를 통하여 실시간 모니터링 및 제어가 가능하다. 현재 Test-bed 구축을 완료하였으며, 6월 중순부터 7월 말까지 모니터링 결과 용수로에서 다기능 저류조로 용수공급이 가능한 시간은 최소 5시간, 최대 하루 정도 펌프 가동이 가능하여 지표수를 공급하는데 충분한 유량을 확보한 것으로 판단되며, 지속적인 모니터링을 통해 문제점을 개선할 계획이다.
지표수 활용을 위한 ICT기반 관개용수시스템 개발 연구
김황희 ( Hwanghee Kim ),오리온 ( Rion Oh ),추연재 ( Yeonjae Choo ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-
최근 경지면적 추이를 보면 논 면적은 감소하고, 밭 면적은 증가하고 있는 추세이다. 논 면적 감소에 따른 여분의 지표수를 밭관개용수로 사용하여 기존 수리시설의 활용도 제고, 농업용수 사용의 절감, 신규 개발비 절약 등의 효과를 얻을 수 있도록 농업용수의 다목적 이용방안이 필요한 실정이다. 또한, 미래 사회의 고령화, 기후변화, 자원고갈 등 21세기인류의 식량 안보를 위협하는 지구 환경 변화에 적절히 대응하기 위한 노력의 일환으로, 4차 산업혁명의 핵심인 정보통신기술(Information and Communications Technologies)을 농업에 접목시켜 농업의 생산성 및 효율성을 높이기 위한 움직임이 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 농업에 ICT 기술을 접목한 대표적인 사례는 스마트 팜(Smart Farm)으로 비닐하우스, 축사, 과수원 등에 ICT를 접목해 원격·자동으로 작물과 가축의 생육환경을 제어하여, 노동력과 에너지, 양분 등을 기존의 관리 방식보다 적게 투입하고도 품질향상 및 생산성을 높일 수 있는 기술이다. 그러나 현재 적용 중인 스마트 팜 시스템은 주로 지하수를 사용하고 있으며, 지표수를 활용한 연구내용과 그 사례는 미비한 실정이다. 지표수는 저수지나 하천에서 취수하여 콘크리트 또는 토공수로를 통해 공급되어 그 특성상 부유물질 유입이 많으므로, 지표수를 밭관개용수로 활용하기 위해서는 수량 및 수질을 실시간으로 모니터링을 할 수 있는 시스템 구축과 동시에 원격자동 관수시스템 필요하다. 따라서 활용하고자 하는 지표수의 수량 및 수질을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 센서를 설치하여 현장 모니터링을 통한 DB구축 및 관수시스템 운영 알고리즘을 개발하는 연구를 하고자 한다.
오리온 ( Rion Oh ),김황희 ( Hwanghee Kim ),추연재 ( Yeonjae Choo ),이건희 ( Gunhee Lee ),권오현 ( Ohhyun Kwon ),박찬기 ( Changi Park ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
국내 농업용수 공급시스템은 수요예측, 취수량 제어, 누수관리, 수질관리, 시설물관리 등에 대한 통합관리 및 연계운영 등 효율적인 물관리가 어려운 실정으로 최신 기술을 활용한 ICT 기반의 실시간 운영 및 유지관리 및 지능형 검침이 가능한 지능형 물관리 시스템 도입이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 ICT 기반의 관수로 실시간 운영 및 유지관리 시스템 개발에 앞서 농업용 관수로 모형시스템을 통해 실시간 유량, 수압을 측정하고 동일 조건으로 관망해석모형 프로그램(EPANET) 모델링하여 누수 모니터링을 실시하였다. 농업용 관수로 모형시스템은 설계면적 2.8 ha, 설계유량 0.0102 ㎥/s, 관로 직경 80 ㎜, 연장 45 m이며, 실시간 데이터 확보를 위하여 유량계, 압력계 등을 설치하였다. 유량계 및 압력계는 유입부와 유출부에 각각 설치하여 유수율 및 누수율을 판단하며, 3개의 누수밸브를 설치하여 누수 발생 시 누수량, 유량, 수압 변화를 모니터링하였다. 또한, 압력 관망 내에서 절점별, 시간별 수리적 특성인 유량과 압력을 계산할 수 있는 관망해석모형 프로그램인 EPANET을 활용하여 농업용 관수로 모형시스템 제원 및 실험변수와 동일 조건으로 모델링하였다. 관수로 모형시스템 실험결과, 누수발생 시 유량변화가 발생하였으나 누수량이 미비하여 누수량 증가 및 정확한 누수량 계측을 위해 초음파 유량계 설치가 필요할 것으로 판단되었다. EPANET 모델링 결과는 모형시스템 실험결과와 약간 차이가 있었으며, 이는 유량, 수압 계측기의 민감도가 떨어져 정밀한 수압 및 유량 변화 분석이 어려웠다. 따라서, 누수 모니터링을 위한 정밀 비교분석은 누수량 증가와 다량의 데이터가 요구되어 추가적인 실험 진행 후 모델링을 진행할 예정이며, 관수로 모형실험 데이터와 EPANET 모델링 데이터는 추후 ICT 기반 관수로 실시간 운영 및 유지관리 시스템의 운영 알고리즘 결정에 활용하고자 한다.