기후환경챔버를 활용한 도로포장재별 표면온도 및 공기온도 저감 성능평가

나문수,배우빈,김용길,김상래 대한환경공학회 2019 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.12

마이크로그리드에서 신재생에너지의 최적 용량 및 위치 선정

나문수,김진오 한국신·재생에너지학회 2019 신재생에너지 Vol.15 No.1

Currently, with the increasing interest in renewable energy sources (RES), their penetration in the power system is expected to increase considerably. South Korea plans to increase the proportion of renewable energy to 20% by 2029 based on the 7th basic plan for long-term electricity supply and demand. On the other hand, expanding the penetration of renewable energy sources is a new challenge for conventional power systems. Most renewable energy sources, such as photovoltaic and wind power, are intermittent, and thus difficult to control without a loss of power. In addition, the intermittent characteristics leads to an imbalance ofpower and load. This can be solved by combining renewable energies because the output characteristics of wind power and solar are different. A reliability assessment is an appropriate method for achieving the optimal combination of renewable energy sources. Therefore, this paper proposes the optimal sizing and location of renewable energy sources in a microgrid based on a reliability assessment. In addition, a stochastic method for LOLE (Loss of Load Expectation) is also proposed to evaluate the reliability. In this case study, optimal sizing and locations are determined by the minimum LOLE and power loss in an IEEE 34-bus system.

기후환경챔버를 이용한 IoT 기반 스마트 제설시스템의 저온운용 및 제설 성능평가

나문수,오민근,오한진,배우빈 한국도로학회 2023 한국도로학회논문집 Vol.25 No.6

PURPOSES : The number of snowfall and the amount of snowfall are gradually increasing, and due to the characteristics of Seoul, which has a lot of traffic, it is difficult to respond quickly with a snow removal method that relies on snow removal vehicles. Therefore, it is necessary to develop an IoT based eco-friendly snow removal system that can respond to unexpected heavy snow in winter. In this study, the low temperature operation and snow removal performance of the IoT road condition snow removal detector and the snow removal system using CNT and PCM are evaluated in the climatic environment chamber. METHODS : To make artificial snow, it consists of an climatic environment chamber that can simulate a low temperature environment and equipment that can supply compressed air and cold water. Depending on the usage characteristics of the climatic environment chamber, use an air-water type snow maker. In order to make artificial snow, wet temperature, which takes into account the actual air temperature and the amount of moisture in the air, acts as the most important variable and is suitable for making snow, below –1.5 ℃. The lower the water temperature, the easier it is to freeze, so the water source was continuously supplied at 0 ℃ to 4 ℃. One of the two different pipes is connected to the water tank to supply water, and the other pipe is connected to the compressor to supply high-pressure air. Water is dispersed by compressed air in the form of many small droplets. The sprayed microscopic water particles freeze quickly in the low temperature environmental climatic chamber air and naturally fall to the floor, forming snow. Based on the KS C IEC 60068-2-1 cold resistance test standard, an integrated environmental test procedure was prepared to apply to IoT-based snow removal systems and performance evaluation was performed accordingly. The IoT based eco-friendly snow removal system is needed to in winter, so visual check and inspect the operation at the climatic chamber before setting up it to the actual site. In addition, grid type equipment was manufactured for consistent and reliable snow removal performance evaluation under controlled environmental conditions. RESULTS : The IoT-based eco-friendly snow removal system normally carried out the task of acquiring data and images without damaging the appearance or freezing in a low temperature environment. It showed clear snow removal performance in areas where PCM and CNT heating technology were applied to the concrete slab. This experiment shows that normal snow removal tasks can be carried out in low temperature environments in winter. CONCLUSIONS : The integrated environmental test procedures and grid type evaluation equipment are applied to low temperature operation and snow removal performance evaluation of snow removal systems. In the climatic environment chamber, where low temperature environments can be simulated, artificial snow is created regardless of the season to derive quantitative experimental results on snow removal performance. PCM and CNT heating technology showed high snow removal performance. The system is expected to be applied to road site situations to preemptively respond to unexpected heavy snow in winter.

도로살얼음 발생 저감 성능평가 장비 및 방법 개발

나문수,배우빈,박윤미,김상래,김용길 한국환경과학회 2020 한국환경과학회 학술발표회 발표논문집 Vol.2020 No.11

신뢰도 평가와 전력손실 최소화에 의한 신재생에너지 용량 및 위치 선정

나문수,이종혁,김진오 한국에너지학회 2019 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2019 No.5

Design and Performance Analysis of Conical Solar Concentrator

나문수,황준열,황성근,이주희,이귀현 한국농업기계학회 2018 바이오시스템공학 Vol.43 No.1

Purpose: The objective of this study is to evaluate the performance of the conical solar concentrator (CSC) system, whose design is focused on increasing its collecting efficiency by determining the optimal conical angle through a theoretical study. Methods: The design and thermal performance analysis of a solar concentrator system based on a 45° conical concentrator were conducted utilizing different mass flow rates. For an accurate comparison of these flow rates, three equivalent systems were tested under the same operating conditions, such as the incident direct solar radiation, and ambient and inlet temperatures. In order to minimize heat loss, the optimal double tube absorber length was selected by considering the law of reflection. A series of experiments utilizing water as operating fluid and two-axis solar tracking systems were performed under a clear or cloudless sky. Results: The analysis results of the CSC system according to varying mass flow rates showed that the collecting efficiency tended to increase as the flow rate increased. However, the collecting efficiency decreased as the flow rate increased beyond the optimal value. In order to optimize the collecting efficiency, the conical angle, which is a design factor of CSC, was selected to be 45° because its use theoretically yielded a low heat loss. The collecting efficiency was observed to be lowest at 0.03 kg/s and highest at 0.06 kg/s. All efficiencies were reduced over time because of variations in ambient and inlet temperatures throughout the day. The maximum efficiency calculated at an optimum flow rate of 0.06 kg/s was 85%, which is higher than those of the other flow rates. Conclusions: It was reasonable to set the conical angle and mass flow rate to achieve the maximum CSC system efficiency in this study at 45° and 0.06 kg/s, respectively.

원추형 집광기를 이용한 태양광-열(CPV/T) 복합시스템 개발

나문수 ( Mun Soo Na ),이귀현 ( Gwi Hyun Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

본 연구에서 원추형 집광기와 CPV셀을 기반으로 한 태양광-열(CPV/T) 복합시스템의 설계 및 제작과정을 다룬다. 원추형 집광기의 경우, 이론적 해석을 통하여 최고의 집열효율을 갖는 원추각 45도의 집광기 4개를 결합하여 사용하였다. 원추형 복합시스템은 태양에너지를 집열하여 열에너지를 생산하는 집광기와 작동유체의 순환을 위해 이중 구조로 제작된 흡수기, 집광된 태양으로부터 전기에너지를 생산하는 CPV셀 등으로 구성되어 있다. 효율적인 태양복사열 집광을 위해 태양 위치에 따라 고도각과 방위각을 추적할 수 있는 2축 태양추적장치를 설비하였다. CPV셀은 원추형 집광기의 중심부에 위치한 이중 흡수관의 고집광부인 상단부에 위치하였으며, CPV셀의 결함을 방지하고, 부가적 태양광 집광을 위해 2차 보조 집광기를 부착하였다. 본 논문에서 소개하는 원추형 CPV/T 복합 시스템은 기존 원추형 시스템에 CPV셀을 부착하여 전기와 열을 동시에 생산 할 수 있으며, 생산된 전기에너지와 열에너지를 이용하여 온실재배의 난방 문제, 운영비용 절약 등 다양하게 농업 분야에 적용가능하다. 특히, 원추형 복합시스템은 설계 및 제작에 있어 쉽고 간결하며, 제작 단가가 낮다는 점에서 보급에 이점이 있을 것으로 사료된다.

원추형 태양열 집광시스템을 이용한 농산물 건조장치

나문수 ( Mun Soo Na ),황성근 ( Seong Geun Hwang ),이귀현 ( Gwi Hyun Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

현재 대기오염이나 온실가스로 인한 환경파괴를 막기 위해 신재생에너지의 사용과 에너지 절약형 설비 등을 다각적으로 연구하고 있다. 신재생에너지로서 이용가치가 높은 태양에너지는 우리나라의 지리적인 위치와 계절적 기후조건으로 인해 에너지 이용에 유리하다. 하지만 일조시간 동안만 공급되어 지속적인 에너지이용에 제약이 있다. 본 연구에서는 태양에너지를 집열하여 열에너지를 생산하는 원추형 태양열 집광시스템과 일조시간에 제약을 받지 않고 지속적인 에너지 이용을 위한 축열시스템으로 구성된 농산물건조장치의 설계 및 제작과정을 다룬다. 4개의 원추형 집광기로 구성된 원추형 태양열 집광시스템은 태양의 위치에 따라 고도각과 방위각을 추적하여 효율적으로 집광할 수 있도록 2축 태양추적장치에 설비되었다. 농산물 건조를 위한 에너지는 태양에너지와 보조 열원을위한 전기에너지를 복합적으로 사용함으로 에너지 절약이 크게 기대되며, 건조 대상 농산물의 적정 건조온도에 따라 제어할 수 있도록 설계하였다. 특히, 원추형 태양열 집광시스템의 태양에너지 이용 면에서 볼 때 대체로 중·저온의 건조온도를 요하는 농산물 건조에 특화될 수 있을 것으로 사료된다.

유량 변화에 따른 원추형 태양열 집광기의 집열효율 분석

나문수 ( Mun Soo Na ),황준열 ( Joon Yeal Hwang ),이귀현 ( Gwi Hyun Lee ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

원추형 집광기의 성능 향상을 위해 다양한 원추각도에 따른 집광비 분석 통하여 최고의 집열효율을 갖는 원추 각은 45도로 판단하였다. 따라서 45도의 원추각을 갖는 원추형 집광기를 설계 및 제작하여 성능분석을 수행하였다. 원추형 집광 시스템은 태양에너지를 집열하는 집광기, 열매체축열을 위한 축열조, 유량 측정을 위한 유량계, 열매체의 강제순환을 위한 펌프로 구성되어있다. 또한 원추형 집광기는 태양의 위치에 따라 고도각과 방위각을 추적하여 태양 복사열을 효율적으로 집광할 수 있도록 2축 태양추적장치 위에 설비하였다. 원추형 집광기의 중심부에는 집열된 태양 복사에너지를 흡수하는 흡수관이 설비되어 있으며, 흡수관은 열매체의 순환을 위해 이중열교환기 구조로 제작하였다. 또한, 흡수관의 열손실을 최소화하기 위해 흡수관의 길이를 집광기의 높이와 동일하게 설계 및 설비하였으며, 태양 복사열의 흡수율을 높이기 위하여 흡수관 표면을 검은색으로 도색하였다. 원추형 태양광 집광시스템의 최적 순환유량을 분석하기 위해 청명한 날, 유량을 2, 4, 6L/min으로 변화시켜 3회 반복 성능실험을 수행하여 유량변화에 따른 집열효율을 분석하였다. 실험결과 4L/min의 유량에서 원추형 집광시스템 효율이 약 74%∼85%으로 가장 우수한 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 유량이 증가함에 따라 집열효율이 상승하지만 임계유량 이상이 되면 집열효율이 감소한다는 것을 알 수 있었다.

신뢰도 관점에서의 소수력 발전의 운영 평가 및 적정 보유수량 산정

나문수(Moon-Su Na),신제석(Je-Seok Shin),서대원(Dae-Won Seo),오상원(Sang-Won Oh),김진오(Jin-O Kim) 대한전기학회 2017 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2017 No.11