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박선용 ( Sunyong Park ),이상열 ( Sangyeol Lee ),주상연 ( Sangyeon Joo ),조라훈 ( Lahoon Cho ),오광철 ( Kwagcheol Oh ),이서현 ( Seohyeon Lee ),정인선 ( Inseon Jeong ),이충건 ( Chunggeon Lee ),홍수진 ( Soojin Hong ),김석준 ( Seokjun 한국신·재생에너지학회 2017 신재생에너지 Vol.13 No.4
In this study, a mass reduction model during the torrefaction process was established and characteristics as fuel were analyzed. A naturally-dried pepper stem sample was crushed and thermogravimetric analysis was performed. Based on the experimental results, activation energy and frequency factor were induced and then the rate constant was driven. Mass decrease was predicted at 200℃, 230℃, 270℃ by mathematical model and compared with the experimental results. To investigate the properties of pepper stem as fuel, elementary analysis (EA) and Calorimetric measurement were performed. Result of elementary analysis, composition of carbon was increased from 40.11% at raw material to 57.3% at 270℃ 40min process, but case of oxygen and hydrogen, they were decreased from 35.12%, 5.7% at raw materials to 20.5%, 5.7% at 270℃ 40min process respectively. Caloric value was increased from 4,405 cal/g to 6,038 cal/g. But higher caloric value, less energy yield was shown by mass reduction during process.
펠티어 소자와 아두이노를 이용한 가정용 식물재배기 개발
조라훈 ( Lahoon Cho ),박주영 ( Juyoung Park ),박재형 ( Jaehyung Park ),이주광 ( Jukwang Lee ),김석준 ( Seokjun Kim ),이충건 ( Chunggeon Lee ),박선용 ( Seonyong Park ),김대현 ( Daehyun Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
전 세계적으로 웰빙(Well-being)과 헬스 케어 등의 분야에 관한 관심이 증가함에 따라 해당분야에관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 식재료는 인류의 건강과 밀접한 관계를 지니고 있으며 그 중 유기농 녹색식품을 사시사철 공급할 수 있는 방법에 관한 연구가 각광받고 있다. 하지만 대부분의 연구가 중ㆍ대형의 농가에만 집중되어 진행되고 있어 소규모 텃밭이나 가정용을 위한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가정 내에서 채소류를 재배할 수 있는 식물 재배기를 제작하였다. 외부 복사 에너지의 영향을 차단하고자 흑색의 포맥스를 이용하여 외형을 제작하였고, 내부에는 광합성을 위해 LED를 설치하여 빛을 공급하였다. 또한 내부온도를 일정하게 유지하기 위하여 펠티어 소자를 이용한 냉ㆍ난방 시스템을 구성 및 설치하였다. 재배기 내 설치된 시스템의 광량, 내부 온ㆍ습도, 수분 공급 등을 적절하게 제어하기 위하여 아두이노(Arduino)를 이용한 시스템을 추가적으로 구성하였다. 더불어 시스템 내부의 열 유동을 확인하기 위하여 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 열 역학적 시뮬레이션을 진행하였고, 결과를 바탕으로 배풍기의 크기, 위치풍속 등을 조절하였다. 향 후 개발된 가정용 재배기를 이용한 실제 작물재배를 통해 본 시스템을 검증하고자 한다.
유한요소법을 적용한 표면탄화 목재칩 질량감소 예측모델 개발 및 검증
김석준 ( Seokjun Kim ),오광철 ( Kwangcheol Oh ),박선용 ( Sunyong Park ),조라훈 ( Lahoon Cho ),이충건 ( Chunggeon Lee ),전영광 ( Young Kwang Jeon ),김대현 ( Daehyun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
화석연료는 난방, 발전, 운송 등 다양한 범위에 사용되고 있으며 화석연료의 지속적인 사용은 온실가스(CO2, CH4 등) 및 대기오염물질 방출, 지구온난화와 같은 문제를 초래한다. 화석연료 사용을 줄이기 위해 파리기후변화협정과 같이 전 세계적으로 공동 대응하고 있으며 우리나라는 2030년 온실가스 배출량을 2017년 대비 24.4% 감축 목표로 계획하였다. 또한, 전 세계적으로 화석연료를 대체할 대체에너지 자원개발의 필요성을 언급하며 연구가 활발히 진행되고 있다. 대체에너지 자원 중 재생에너지에 해당하는 목질계 바이오매스는 연소시 CO2 배출량이 화석연료에 비해 상대적으로 낮고 유한한 화석연료에 비해 재생산이 얼마든지 가능한 탄소중립 연료이다. 하지만 목질계 바이오매스는 친수성이 강하고 화석연료 대비 발열량이 낮아 연료특성 개선이 필요하며 이를 위해 선행연구를 통해 개발된 열화학적 전환방법인 표면탄화 공정을 적용하였다. 표면탄화 공정이란 300~500℃ 온도 범위에서 5분 이내로 열처리하는 공정으로 내수성이 증가하고 발열량이 증대되어 연료특성이 개선된다. 본 연구에서는 표면탄화 공정조건에 따라 다르게 나타나는 질량감소를 효율적으로 확인 및 제시하기 위해 유한요소법(FEM:Finte Element Method) 및 아레니우스 경험식을 적용한 표면탄화 질량감소예측모델을 개발하였다. 공시재료로는 벌도 후 발생하는 임목부산물을 파쇄한 침엽수 및 활엽수 목재칩을 활용하였으며 실험 및 시뮬레이션 간 비교ㆍ검증 결과 R2, RMSE는 각각 0.84, 2.15, 0.86, 0.69로 나타났다.
미이용 산림바이오매스의 산소조건에서의 반탄화를 통한 고형연료로서 이용가능성 평가
박선용 ( Sunyong Park ),김석준 ( Seok Jun Kim ),오광철 ( Kwang Cheol Oh ),조라훈 ( La Hung Cho ),전영광 ( Youngkwang Jeon ),이충건 ( Chunggeon Lee ),김대현 ( Daehyun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
In order to utilize unused forest biomass as an energy source, it was torrefaction under oxygen conditions and confirmed its possibility of being used as a solid fuel. Wood chips of 2 types of softwood and 2 types of hardwood were used. After torrefaction, elemental analysis and calorific value measurement were performed using wood chips. As a result of analyzing the elements in the wood chip with the progress of the torrefaction process, it was found that the carbon ratio increases as the process temperature increases, and oxygen and hydrogen decrease. In case of the calorific value, 270℃ oxygen condition, which is the highest temperature, made 41.6% increase, which is the largest increase. The higher the calorific value is, the reduced the mass yield, which was lower under the maximally 26.5%p oxygen condition, according to the experiment. It was confirmed that the energy yield also decreased in proportion to the mass yield. Based on these results, it was judged that unused forest biomass that had undergone a torrefaction process under oxygen conditions is highly likely to be used as a solid fuel.
농업부산물 바이오차 시비를 통한 방울토마토의 생육 변화 분석
박선용 ( Sunyong Park ),김석준 ( Seok Jun Kim ),오광철 ( Kwang Cheol Oh ),조라훈 ( La Hung Cho ),전영광 ( Youngkwang Jeon ),이충건 ( Chunggeon Lee ),김대현 ( Daehyun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
지구 환경 문제로 인해 온실가스의 저감 또는 격리에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히 탄소 격리를 통해 이산화탄소를 저감 할 수 있는 바이오차가 주목받고 있다. 또한 이러한 바이오차를 농지에 시비하면 농업생산력이 높아진다는 연구 결과들이 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 미사용 농업부산물을 바이오차로 전환하여 사용할 경우 식물의 생장 증가함을 확인하였다. 본 연구에서는 농업부산물로 고춧대, 들깻대 및 왕겨를 이용하였다. 고춧대와 들깻대는 펠릿화하여 바이오차로 전환하였다. 원예용상토만 이용한 것을 음성대조군으로 사용하였고, 원예용상토를 상업용 바이오차와 혼합한 토양을 양성대조군으로 하였다. 각각의 토양에서 방울토마토를 이식하여 생육하였다. 각 바이오차는 원예용상토에 0.5%(w/w) 또는 1%(w/w) 혼합하여 사용하였다. 방울토마토는 바이오차가 있는 토양에서 더 많이 생산되었으나 음성대조군과 유의미한 차이는 없었다. 식물의 길이는 고춧대 바이오차 처리군을 제외하고 바이오차 처리군과 음성 대조군 사이에 유의한 차이를 보였다. 음성대조군의 총탄소는 13.26%, 바이오숯 처리군의 총탄소는 15.27%~26.44%였다. 원예용상토가 아닌 일반 농경지에서 바이오차 시비시 상당한 차이가 나타날 것으로 판단된다.
농업부산물 바이오차 시비를 통한 방울토마토의 생육 변화 분석
박선용 ( Sunyong Park ),김석준 ( Seok Jun Kim ),오광철 ( Kwang Cheol Oh ),조라훈 ( La Hung Cho ),전영광 ( Youngkwang Jeon ),이충건 ( Chunggeon Lee ),김대현 ( Daehyun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
지구 환경 문제로 인해 온실가스의 저감 또는 격리에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히 탄소 격리를 통해 이산화탄소를 저감 할 수 있는 바이오차가 주목받고 있다. 또한 이러한 바이오차를 농지에 시비하면 농업생산력이 높아진다는 연구 결과들이 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 미사용 농업부산물을 바이오차로 전환하여 사용할 경우 식물의 생장 증가함을 확인하였다. 본 연구에서는 농업부산물로 고춧대, 들깻대 및 왕겨를 이용하였다. 고춧대와 들깻대는 펠릿화하여 바이오차로 전환하였다. 원예용상토만 이용한 것을 음성대조군으로 사용하였고, 원예용상토를 상업용 바이오차와 혼합한 토양을 양성대조군으로 하였다. 각각의 토양에서 방울토마토를 이식하여 생육하였다. 각 바이오차는 원예용상토에 0.5%(w/w) 또는 1%(w/w) 혼합하여 사용하였다. 방울토마토는 바이오차가 있는 토양에서 더 많이 생산되었으나 음성대조군과 유의미한 차이는 없었다. 식물의 길이는 고춧대 바이오차 처리군을 제외하고 바이오차 처리군과 음성 대조군 사이에 유의한 차이를 보였다. 음성대조군의 총탄소는 13.26%, 바이오숯 처리군의 총탄소는 15.27%~26.44%였다. 원예용상토가 아닌 일반 농경지에서 바이오차 시비시 상당한 차이가 나타날 것으로 판단된다.
미이용 산림바이오매스의 산소조건에서의 반탄화를 통한 고형연료로서 이용가능성 평가
박선용 ( Sunyong Park ),김석준 ( Seok Jun Kim ),오광철 ( Kwang Cheol Oh ),조라훈 ( La Hung Cho ),전영광 ( Youngkwang Jeon ),이충건 ( Chunggeon Lee ),김대현 ( Daehyun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
In order to utilize unused forest biomass as an energy source, it was torrefaction under oxygen conditions and confirmed its possibility of being used as a solid fuel. Wood chips of 2 types of softwood and 2 types of hardwood were used. After torrefaction, elemental analysis and calorific value measurement were performed using wood chips. As a result of analyzing the elements in the wood chip with the progress of the torrefaction process, it was found that the carbon ratio increases as the process temperature increases, and oxygen and hydrogen decrease. In case of the calorific value, 270℃ oxygen condition, which is the highest temperature, made 41.6% increase, which is the largest increase. The higher the calorific value is, the reduced the mass yield, which was lower under the maximally 26.5%p oxygen condition, according to the experiment. It was confirmed that the energy yield also decreased in proportion to the mass yield. Based on these results, it was judged that unused forest biomass that had undergone a torrefaction process under oxygen conditions is highly likely to be used as a solid fuel.