드론과 LiDAR를 활용한 3D 모델 기반 음영 분석 기술 개발 및 태양광 발전 적합지 평가

이충현 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2024 국내석사

온실가스 감축을 위해 전 세계적으로 신재생에너지의 보급과 확대 정책이 추진되고 있다. 신재생에너지는 대표적으로 바람을 이용한 풍력 에너지, 물을 이용한 수력에너지, 태양열을 이용한 태양광 에너지 등이 있으며, 최근에는 수소에너지가 새로운 에너지 체계를 구축할 것으로 기대받고 있다. 그러나 일반적으로 신재생에너지는 초기 투자비용 대비 발전 효율성이 떨어진다는 단점이 있다. 가장 대중적인 신재생에너지 중에 하나인 태양광 발전은 최근 급격하게 보급이 증가하고 있으나 도심지나 산간 지역 등에 무분별하게 설치되어 다양한 문제를 유발하고 있다. 따라서 효율적인 태양광 발전과 환경 문제 최소화를 위해서는 태양의 입사각, 태양광 모듈의 온도, 주변 사물에 의한 음영 등을 고려하여 발전효율을 높이고 태양광 모듈을 지속적으로 관리할 필요가 있다. 그중 음영에 따른 발전 효율 또한 전체 발전량에 큰 영향을 미치는 중요한 요인이다. 따라서 잘못된 위치에 발전 시스템을 설치하면 건물이나 주변의 차폐물로 인한 음영이 발생하여 발전효율이 떨어지게 된다. 특히 도심지에서의 건물이나 나무 등으로 인한 음영은 태양광 발전효율에 큰 영향을 끼치므로 태양광 발전 적합지 평가를 위해 음영을 고려한 태양광 에너지 입사 비율 계산이 필요하다. 3D 모델을 이용하면 입체적 공간을 고려하여 태양광의 입사 여부를 파악할 수 있으며, 향후 최적의 태양광 모듈 설치를 위해 음영 구간에서의 태양광의 입사 여부에 대한 분석이 필요하다 판단하였다. 본 연구에서는 강원도에 위치한 강원대학교 삼척캠퍼스를 연구지역으로 선정하였으며, 3D 모델 기반 음영 분석과 이미지 기반 음영 분석을 수행하였다. 연구지역의 3D 모델을 제작하기 위해 DJI 社의 M300 RTK 드론에 ZENMUSE L1 LiDAR를 사용하여 레이저 스캐닝을 수행하였고, MAVIC3 드론을 사용하여 연구 지역에 대해 사진 측량을 수행하였다. 사진 측량 기반의 모델링을 수행하기 위해 스위스의 Pix4D 사에서 제작한 Pix4DMapper 프로그램을 사용하였고, 드론 LiDAR를 이용한 모델링을 위해 TerraSolid 소프트웨어와 Cloudcompare 소프트웨어를 사용하였다. 이후 3D 모델 분석 결과를 2D GIS 기반 분석, 극좌표 형태의 분석과 비교하였으며, 추가로 LiDAR 기반 3D 모델과 이미지 기반 3D 모델의 음영 분석을 비교하였다. 최종적으로 3D 모델상에서 태양광 발전 적합지 평가를 위해 연구지역 내에 가상의 부지 선정 후 일사량 분석을 진행하였다. 본 연구에서는 일반적인 3D 모델에 적용하여 신속하게 Solar Access를 분석할 수 있는 알고리즘을 개발하였으며, 이미지 기반의 분석 알고리즘도 작성하여 그 결과를 비교하였다. 개발한 기술의 적용성을 검증하기 위해서 강원대학교 삼척캠퍼스의 건물과 나무 등을 대상으로 실험을 수행하였다. 본 연구를 통해 향후 도심지의 3D 구축 데이터가 늘어나고 태양광 발전 시스템의 보급이 늘어날 것을 고려하면 개발한 기술이 매우 유용하게 활용될 것이다.

급성 흉통 환자를 위한 인공지능 기반 개인 맞춤형 삼중 배제 컴퓨터단층촬영 혈관조영술의 영상 화질 및 유용성 평가

김연준 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내석사

Surface Functionalization of MXene with Amphiphilic Alkoxysilane Oligomers Toward Multifunctional Printable Inks for Energy Device Applications

즈엉 투 투이 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내박사

MXenes, a family of two-dimensional transition metal carbides and nitrides, exhibit exceptional electrical conductivity, high surface area, and versatile electrochemical properties, making them promising candidates for a wide range of applications, including energy storage, energy harvesting, sensing, catalysis, and electronic devices. However, their practical use is often limited by poor dispersibility in solvents, easily to oxidation, and weak adhesion to various substrates, which typically necessitate polymeric binders or conductive additives. In this thesis, amphiphilic alkoxysilane functionalization was developed to overcome these limitations. The surface-modified MXene exhibited stable dispersion across diverse solvents and strong adhesion on flexible substrates, enabling facile integration into complex device architectures. The modified MXene was demonstrated in three representative platforms: (i) as symmetric supercapacitor electrodes, achieving high capacitance and excellent cycling stability; (ii) as asymmetric microsupercapacitors fabricated via additive-free direct EHD printing; and (iii) in triboelectric nanogenerators (TENGs), where the well-dispersed MXene within a PVDF matrix promoted highly ordered β-phase crystallinity and enhanced charge trapping, thereby improving energy-harvesting efficiency. Overall, this thesis demonstrates a versatile interfacial engineering strategy for MXenes, addressing key limitations in dispersion, adhesion, and enabling the formulation of highly tunable MXene-based inks compatible with multiple printing and patterning techniques. This universal platform supports the development of next-generation energy-storage, biosensing, and energy- harvesting devices, offering both fundamental insights and practical design guidelines for diverse technological applications.

RAMMS를 이용한 토석류 이동과 확산범위 산정에 관한 연구

탁원준 강원대학교 삼척캠퍼스 방재전문대학원 2015 국내석사

본 연구에서는 토석류의 이동과 확산범위를 산정하기 위해 토석류 발생전과 발생후의 지형변화 분석과 수치모형 해석을 수행하였다. 지형변화 분석을 위해서는 지상 LiDAR를 이용하여 실제 토석류 발생현장에서 3D 스캐닝을 수행한 후 지형자료를 구축하였으며, 수치모형 해석을 위해 RAMMS 모형을 적용하고 토석류 이동과 확산범위 산정에 관하여 분석하였다. RAMMS 모형에 입력되는 지형자료인 DEM은 지상 LiDAR로 측정된 자료를 토대로 고정밀도 DEM을 생성하여 활용하였으며, 토사유출량의 경우 수치지도와 고정밀도 DEM의 연산을 통해 산정하였고, 토석류 피크유량은 일본국토교통성에서 제시한 식에 근거하여 산정하였다. 또한 토석류의 유속의 경우 Prochaska가 제시한 토석류 유하거리-유속관계에 따라 산정하였다. RAMMS 모형의 매개변수 값들을 결정한 후 연구 대상지역에 모형을 적용하여 토석류의 확산면적, 유동심, 이동시간에 따른 피해범위 등을 분석하였다. 분석 방법으로는 토석류가 발생하는 지점을 Case A∼D로 총 4가지의 시나리오를 적용하여 실제 측정된 토석류의 확산면적과 비교·분석하였다. 그 결과 CaseD<CaseA<CaseB<Case C의 크기순으로 확산면적 차이가 발생하여 토석류 발생지점 기준으로 오차가 가장 적게 발생한 시나리오는 Case D로 결정되었다. 토석류 발생지점으로 선정된 Case D를 적용하여 토석류 퇴적부의 확산범위에 따른 대피경로 및 소요시간에 관하여 분석을 실시한 결과 토석류 발생 지점부터 퇴적부가 시작되는 지점까지의 이동시간은 4분 10초가 소요되었으며, 퇴적부가 시작되는 지점에서 대피지역까지의 도보를 통한 대피시간은 9분 53초로 분석되었다. 따라서 토석류의 이동시간이 대피지역까지의 대피시간 보다 빠르게 진행됨으로 대상지역의 경우 토석류의 사전 예경보 시스템이 구축되어져야 할 것으로 판단된다.

SiH₄와 CO₂ 레이저빔을 이용한 실리콘 나노입자 합성공정의 반응영역 에너지 특성에 관한 연구

우성윤 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내석사

Hydrodeoxygenation of BHET/DMT on Bimetal catalysts as the Model Compounds of Polyester Waste and Fast Pyrolysis of Polyethylene Terephthalate

이데이야 앳 시아리프 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내박사

The worldwide increase of plastic trash, especially polyethylene terephthalate (PET), has raised significant environmental and economic issues. Among emerging strategies, catalytic pyrolysis and hydrodeoxygenation has shown great promise for the direct conversion of PET into valuable aromatic hydrocarbons under thermal conditions. This study investigates the hydrodeoxygenation (HDO) of bis(2-hydroxyethyl) terephthalate (BHET), a model compound representing polyethylene terephthalate (PET) waste, using Ni–Fe bimetallic catalysts supported on γ-Al2O3 synthesized via spray pyrolysis. The objective was to enhance deoxygenation efficiency and aromatic hydrocarbon selectivity under atmospheric pressure conditions. Catalysts with different Ni/Fe ratios were analyzed using XRD, XPS, BET, TPR, and NH₃-TPD to investigate the structural, electrical, and acidic aspects affecting catalytic performance. Among all tested catalysts, Ni5-Fe15 exhibited the highest performance, achieving 99.79% BHET conversion and a 76.57% degree of deoxygenation at 500 °C. GC–MS analysis revealed dominant formation of benzene (37.21 area%), naphthalene (30.21 area%), and biphenyl (13.21 area%), confirming efficient C–O bond cleavage through synergistic Ni–Fe alloy interactions. Gas analysis indicated balanced H2 (47.49 mol%), CO (24.85 mol%), and CO2 (21.60 mol%) selectivity, suggesting concurrent decarbonylation and decarboxylation pathways. The spray pyrolysis synthesis provided uniform metal dispersion and enhanced acidity, resulting in superior catalytic stability and minimized coke formation. Overall, this work establishes Ni–Fe/γ-Al2O3 as a cost-effective and sustainable catalyst for converting PET-derived oxygenated intermediates into valuable aromatic hydrocarbons, contributing to the advancement of green catalysis and circular economy-based plastic recycling technologies. The selective HDO of BHET, a model compound had been tested using bimetallic Pt-Sn/γ- Al2O3 catalysts. The objective was to enhance deoxygenation efficiency and aromatic selectivity under mild, atmospheric conditions. Catalysts with different Pt/Sn ratios (Pt7Sn3, Pt7.5Sn2.5, Pt8Sn2, and Pt8.5Sn1.5) were synthesized using incipient wetness impregnation and studied using XRD, BET, H₂-TPR, NH₃-TPD, SEM-EDX, and XPS to clarify structure–function correlations. The Pt7.5Sn2.5 catalyst exhibited best performance, achieving 100% BHET conversion and a 94.24% degree of deoxygenation at 400 °C, with high selectivity toward benzene (45.42%), ethylbenzene (40.56%), and toluene (7.59%). This optimal behavior results from the synergistic electronic and structural interactions between Pt and Sn, which facilitate C–O bond cleavage while suppressing excessive hydrogenation and cracking. Reaction pathway analysis revealed that BHET transformation proceeds via benzoic acid and benzaldehyde intermediates, leading to fully deoxygenated aromatics. These findings highlight the potential of Pt–Sn/γ-Al₂O₃ catalysts for efficient, low-pressure chemical upcycling of PET-derived compounds. The proposed catalytic strategy provides a sustainable and scalable pathway for transforming polyester waste into valuable aromatic hydrocarbons, contributing to the advancement of circular economy and green chemical recycling technologies. The investigates the selective hydrodeoxygenation (HDO) of dimethyl terephthalate (DMT) a primary PET depolymerization intermediate into benzene, toluene, and xylene (BTX) over Co– Fe/SiO2 catalysts using tetralin as an in situ hydrogen donor. Bimetallic catalysts with varying Co/Fe ratios were synthesized via wet impregnation and characterized by BET, XRD, SEM-EDX, NH₃-TPD, H2-TPR, and XPS to correlate physicochemical properties with catalytic performance. The 5 wt% Co–15 wt% Fe/SiO2 catalyst exhibited the highest efficiency, achieving 99% DMT conversion, 28.9% benzene yield, and 95.1% deoxygenation degree at 450 °C after 1 h. The enhanced activity was attributed to strong Co–Fe alloy interactions that improved reducibility, dispersion, and acid–metal balance, facilitating selective C–O bond cleavage while preserving aromatic rings. Methyl benzoate was identified as a key intermediate, transforming via decarbonylation, decarboxylation, and methylation pathways. Reaction temperature and time significantly influenced selectivity, while tetralin effectively provided hydrogen without external supply. These findings highlight the potential of Co–Fe alloy catalysts and hydrogen-donor solvents to convert PET-derived intermediates into sustainable aromatic chemicals, offering a promising and scalable route for circular carbon utilization and reduced dependence on fossil-based aromatics. The study investigates of catalytic fast pyrolysis of waste polyethylene terephthalate (PET) conducted in a bubbling fluidized-bed reactor, emphasizing the effect of natural dolomite (CaMg(CO3)2) on product distribution and deoxygenation behavior. Calcined dolomite was characterized by XRD, BET, SEM-EDX, ICP-OES, and TGA, confirming its crystalline CaO–MgO phases, mesoporous texture (13.23 m²/g), and bifunctional basic–acidic surface active for C–O bond cleavage. Fast pyrolysis experiments were performed between 475–550 °C and at different fluidization velocities (2.0–3.0×Umf) to evaluate product yields of major products . At optimal conditions (500 °C, 2.5×Umf), catalytic pyrolysis produced a liquid yield of 35.66 wt%, biphenyl yield of 5.53 wt%, and decreased gas yield (37.87 wt%), outperforming non-catalytic reactions. The presence of dolomite increased the aromatic hydrocarbon peak area from 12.89% to 20.15%, enhanced H2 evolution (up to 9.65 mol%), and reduced CO2 selectivity from 51.94 mol% to 41.60 mol%, confirming its role in deoxygenation and CO2 sorption. Elemental analysis and FTIR/UV–Vis spectra of recovered terephthalic acid (rTPA) showed high structural similarity to pure TPA, indicating effective depolymerization and reformation. The study demonstrates that dolomite catalysis promotes deoxygenation and aromatic formation during PET pyrolysis, establishing a sustainable and cost-effective route for plastic waste valorization and green aromatic chemical production.

Ho 첨가량에 따른 In₂O₃ 나노섬유 기반 센서의 습도저항성 영향

양재훈 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내석사

산화물 반도체 가스 센서는 다른 가스 센서 대비 간단한 구조와 생산, 대량생산에 용이하고 초소형 장치 제작이 가능하다는 장점을 가지며 현재까지 산업 현장, 독성가스, VOCs(휘발성 유기화합물) 등 다양한 가스 감지에 활용된다. 하지만 실제 환경에서 센서의 안정적이고 정확한 작동을 위해서라면 습도 변화에 대한 낮은 의존성이 필요하다. 금속 산화물 반도체(MOS)기반 화학 저항식 가스 센서는 빠른 응답 속도와 넓은 가스 검출 범위의 장점을 가짐에도 불구하고 습도 환경에서는 습도 간섭으로 인해서 성능이 저하되는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 습도로 인해 센서의 성능 저하를 방지하기 위해 희토류 금속인 홀뮴(Holmium)을 도핑 해 In₂O₃ 가스 센서의 습도 안정성을 향상시키는 것을 목표로 연구를 진행했다. 가스 감지 성능을 평가하기 위해 희토류 금속인 홀뮴을 0.5wt%, 1wt%, 2wt%, 5wt%, 10wt% 조건으로 나노 섬유 복합체를 제작하였다. 홀뮴을 도핑 함으로서 홀뮴이 센서 표면에서 물 분자와 산소 음이온사이의 복잡한 상호작용을 발생시켜 전기적 특성을 변화시키고 가스 반응을 조절하여 센서의 기본 저항과 가스 반응이 안정적으로 유지될 수 있도록 한다. 이를 위해 본 연구에서는 전기방사로 높은 비표면적을 가진 In₂O₃ 나노 섬유를 합성하고 이를 기반으로 가스 센서를 제작했다. 소자의 전극은 스퍼터링 기법을 이용해 금(Au)을 증착 하여 제작하였고 전극 위 합성된 In₂O₃ 나노 섬유를 막 두께 및 면적을 정밀하게 제어할 수 있고 전극 패턴 위 특정 영역에만 물질을 올려 재현성이 높은 소자 제작이 가능한 Screen-printing(스크린 프린팅) 방식을 사용해 센서 소자를 제작하였다. 센서는 여러 타겟 가스(H₂, NH₃, NO₂ 등)에 대해 다양한 상대 습도(0RH%~90RH%) 조건에서 측정하였다. 또한 Bare In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서의 최적의 작동 온도를 찾기 위해 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃ 여러 온도에서 실험을 진행하였다.실험 결과, 150℃에서 가장 우수한 감지 성능을 보였고 Bare In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서는 다른 가스들에 비해 NO₂에 대해 높은 감도를 보였다. 홀뮴을 도핑 한 In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서의 감도는 Bare In₂O₃ 대비 감소하였다. SEM 이미지에서는 도핑한 홀뮴이 관찰되지는 않았지만 TEM, XRD 분석을 통해 도핑이 되었다는 것을 확인할 수 있었다. 습도 조건에서는 Bare In₂O₃의 가스 감응도가 급격히 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 홀뮴을 도핑한 In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서의 감도는 습도 구간(20RH%, 60RH%, 90RH%)에서 습도에 대한 영향이 감소한 것을 알 수 있었고 특히 홀뮴을 10wt% 도핑 한 In₂O₃ 가스 센서는 습도 변화에 관계없이 일정한 가스 반응 감도를 유지하였고 Bare In₂O₃와 달리 실제 환경에 적용하기 유리한 낮은 습도 의존성을 나타냈다. 반면 2wt% 도핑 농도에서는 습도가 증가함에 따라 감도가 비례적으로 증가해 습도 변화에 높은 민감도를 보였다.본 연구는 전기방사를 통해 합성된 홀뮴(Holmium)을 도핑 한 In₂O₃나노섬유가 가스 선택성과 낮은 습도 의존성 가스 센서 개발을 위한 소재임을 확인하였다.이 결과는 습도 변화가 빈번한 실제 환경에서 활용될 수 있는 가능성을 보여준다. □ 핵심 주제어 가스 센서, 습도저항성, 나노 섬유, 금속산화물, 홀뮴

파랑에너지 활용을 위한 연직각판형 회전 부이 Heave-Pitch 상관관계 분석

천재연 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2025 국내석사

파랑에너지는 해양에서 발생하는 파도의 운동 에너지를 활용하는 재생에너지원으로, 다양한 구조물 형태를 통해 에너지를 변환할 수 있다. 구조물에 작용하는 파랑하중은 형상과 파 주기에 따라 Heave, Pitch 등 여러 형태의 운동이 발생하며, 이러한 응답을 정량적으로 분석하는 것은 파랑에너지 변환 시스템의 응답 특성을 파악하는 데 중요하다. 특히 회전형 부이의 구조는 두가지 운동이 복합적으로 발생하는 경향을 보이며, 주기별 운동 특성을 실험적으로 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 부유식 방파제 전면에 연직각판형 회전 부이를 설치한 모형을 제작하고, 규칙파 조건에서의 운동 응답 특성을 분석하기 위한 수리모형실험을 수행하였다. 실험은 Froude 상사법칙을 적용하여 1/30 축척으로 축소 제작된 모형을 기반으로 하였으며, 실험 수조 내에서 다양한 규칙파 조건을 설정하여 부이의 운동 변화를 분석하였다. 부이의 움직임은 수조 외부에 설치된 고해상도 카메라로 촬영된 영상을 기반으로 측정되었으며, 영상 분석에는 Tracker 프로그램을 사용하여 마커 위치의 좌표를 프레임 단위로 추출하였다. Heave 응답은 부이에 설치된 풀리(Pulley) 기준점의 y축 평균 진폭을 기준으로 산정하였고, Pitch 응답은 부이의 하단 마커와 풀리 상단 기준점 간 상대적 위치 변화를 바탕으로 회전각(rad)을 계산하였다. 좌표 변화는 시계열 데이터로 변환되어 각 주기 조건에 따라 운동 진폭을 산정하였고, 해당 진폭을 입사파 진폭과 정규화하여 RAO(Response Amplitude Operator)를 계산하였다. 산정된 RAO는 주기별 운동 응답 특성을 비교 분석하는 데 활용되었으며, 각 운동 성분의 상대적인 응답 기여도와 주기변화에 따른 특성 차이를 정리하였다.

레이저 열탄소환원으로 합성된 실리콘 나노입자의 물분해 수소생산 및 부산물 재이용에 대한 연구

전상헌 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내석사

몸통 정렬 기반 어깨뼈 가동성 훈련이 만성 뇌졸중 환자의 선 자세에서의 안정성 한계, 몸통 근긴장도 및 상지 운동기능에 미치는 영향

이민지 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내석사

본 연구는 뇌졸중 환자를 대상으로 몸통 정렬 기반 어깨뼈 가동성 훈련이 만성 뇌졸중환자의 선 자세에서의 안정성 한계, 몸통 근긴장도 및 상지 운동기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 2025년 3월부터 12월까지의 연구 기간 동안 경기도 하남에 위치한 B병원에서입원 치료를 받고 있는 뇌졸중 환자 20명을 대상으로 몸통 안정화 기반 팔 뻗기 훈련군10 명, 전통적 작업치료 훈련군 10명으로 나누어 중재를 실시하였다. 중재 전 선 자세에서의 좌우 대칭성, 몸통 근긴장도 및 상지 운동기능을 평가하였으며, 중재는 4주간 주 4회, 30분씩중재를 시행하였고, 중재 후 동일한 평가를 실시하였다. 중재 전 각 종속변수에 대한 정규성및 분산 검정을 위해 샤피로-윌크 검정, 레빈 등분산 검정 실시하였고, 두 그룹 내 사전,사후 검사 비교를 위해 윌콕슨 부호순위 검정 실시하였으며, 만-휘트니 U 검정을 통해 두그룹간 차이 확인하였다. 또한 안정성 한계, 몸통 근긴장도 및 상지 운동기능의 변화량간의 상관성을 분석하기 위해 상관분석을 실시하였다. 모든 자료의 통계적 유의 수준은 α=0.05로하였다. 연구 결과, 몸통 정렬 기반 어깨뼈 가동성 훈련에서 중재 전,후의 선 자세에서의 좌우대칭성, 몸통 근긴장도 및 상지 운동기능에서 더 유의미한 차이를 확인하였고, 몸통정렬기반 어깨뼈 가동성 훈련군은 전통적 작업치료 훈련군에 비해 몸통 근긴장도 중 위팔두갈래근과 척추세움근, 좌우 대칭성 및 상지 운동기능에서 긍정적인 차이를 확인하였다. 본 연구의 결과를 통하여 몸통 정렬 기반 어깨뼈 훈련이 만성 뇌졸중 환자의 상지 운동기능에 긍정적인 영향을 줄 수 있다고 사료된다.