석유고갈시대의 에너지위기와 안보: 가상 시나리오 분석

허태회,윤영미 한국동북아학회 2009 한국동북아논총 Vol.14 No.2

Last year, due to high oil prices, oil shock effects spread to the overall economy of Korea, and our government provides "Ultra-high oil price policy response" as measures. This paper from the sense of this problem to raise the awareness and a more positive response to the energy crisis is aimed to explore into the expected damage of the energy crisis on the national security through a simulation analysis. If oil prices reach $ 200 and exceed $ 300, and long-term problems with energy transport by the step-by-step scenario analysis of the response system, the political, economic, and social impact could be very serious. In particular, such as last summer due to high oil prices, the energy production in the international conflict, and sea transport such as containment, Korea could develop into a state of national emergency. In case of the energy crisis, the government takes various steps in order to prevent it from escalating into the national emergency in terms of a crisis management. However, the current oil crisis management system is separated by several department of government and tends to be ill-functioned. Even though, 20-30 years later, the long-term measures are important, prepared for coming soon to the energy crisis, an emergency situation, a short-term and effective energy crisis measures" are urgently needed. Related to energy security, an advanced energy crisis management system including the fuel-saving skills training model and high-efficiency energy structure of the military system should be developed in a hurry. 최근 신고유가로 인해 우리 경제가 심각한 후유증을 겪었지만 이러한 에너지위기상황은 세계 에너지수요 급증 및 불확실한 석유시장 상황, 급변하는 에너지 여건 및 국제에너지 환경, 자원민족주의 심화 등과 같은 구조적 요인들과 맞물려 있어 단 기간에 쉽게 개선될 여지가 없다. 특히 심각한 해외 에너지의존 상황과 미흡한 대체에너지 개발 상황에 비추어 볼 때 언제든지 닥칠 수 있는 “에너지 위기 상황”에 대비하여 정부차원에서 중장기 에너지안보 대책을 마련하고 에너지 위기관리체계를 정비하는 것은 우리 국가의 안보와 생존이 걸린 매우 중요한 사안이라고 하겠다. 따라서 현재 에너지 안보환경 및 여건의 변화에 부합하는 우리나라의 에너지 정책이나 에너지위기 대응 시스템 하에 위와 같은 에너지 위기상황이 발생하였을 경우, 군 전력 및 안보에 어떤 문제가 발생할 것인지에 대해 가상실험분석을 통해 구체적으로 살펴보는 것도 매우 의미 있는 일이라고 하겠다. 이런 맥락에서 본 논문은 가상시나리오의 분석을 토대로 에너지 위기상황이 안보분야에 미치는 단계별 예상 피해와 파장, 문제점 및 향후 대책방안을 분석하였다. 본 연구의 결과 정부차원의 대책으로 각 기관별, 세대별 에너지 소비절약분에 대한 보상제의 검토, 전력․가스공급망의 정비 및 확충사업 추진, 하절기 서머타임제도 도입 (연간 2조 8천억원의 생산유발 및 원유절감 효과 기대됨), 에너지 고효율제품 인센티브제 도입, 원유수급 위기에 대한 국제정보 입수․전파 및 조기 탐지 등을 제안하면서 특히 군 차원의 대책으로는 에너지 고효율 구조로 군 구조 혁신, 유류 절약형 부대 운영 및 훈련모델 개발, 해군력 증강과 같은 에너지수송 안보능력의 강화, 독자적인 자체 대체에너지원 개발 및 활용, 정찰, 감시, 경계 등에 첨단 IT기술 활용한 대체방안 등등을 제안한다. 지금까지 다행이도 고유가 및 원유 수급관련 위기에 대해서 현재의 위기대응체계로 잘 대응하고 극복했지만 향후 자원민족주의 심화 및 강대국들의 에너지 확보경쟁과 같은 험난한 여건과 우리가 처한 심각한 해외 에너지의존 상황을 고려한다면 고유가 및 원유 수급관련 위기발생에 대비하여 국가에너지기본계획과 같은 중장기 대책과 함께 단기적이며 실질적인 에너지위기 사전대비책도 마련할 필요가 있다. 우리도 이제 에너지문제를 단순하게 “낙관적-시장중심적인 태도”로 접근할 것이 아니라 본격적으로 “위기관리 및 안보차원”에서 접근하여 민관군이 함께 공동협력하고 대응하는 종합적, 총괄․조정 시스템으로서의 “선진 에너지안보체계의 구축과 운용” 을 고려해야 할 것이다.

도시의 지속가능성을 위한 주택 건물에너지 분석 연구: 에너지 소비특성과 소비절감 행위모델 분석을 중심으로

이소라 (재) 인천연구원 2018 도시연구 Vol.- No.14

To prepare for climate change and energy depletion, Korea has been striving to strengthen its greenhouse gas reduction targets and minimize national energy consumption. Concerning the construction sector, improvements in the energy efficiency of buildings have been promoted by the implementation of the ‘Total Energy Use Rate Restriction for Buildings’ in 2011, the ‘Obligation for Meeting Passive House Standards’ in 2017, as well as the upcoming ‘Obligation for Realizing Zero-energy Housing’ in 2025. The consecutive implementation of new regulations necessitates a review of how these regulations and systems can be utilized effectively to realize the goal of minimizing energy consumption, especially in terms of construction. Korea’s goal is to achieve a 33% reduction in greenhouse gas emissions by 2030 through improvements in the energy efficiency of buildings and the construction sector. In this study, we propose a system utility plan and policy for improving the energy efficiency of residential buildings for a sustainable city based on a survey regarding the characteristics of energy use in buildings. The survey was conducted on 500 individuals via the internet, and the results were analyzed using structural equation modeling(SEM) and the theory of planned behavior(TPB). Analysis results show that improvement in the energy efficiency of buildings is heavily influenced by home ownership. Among the factors for minimizing energy use in buildings, ‘energy saving practice’ was highlighted as the most important factor, while ‘effective energy policy’ was found to have the most significant influence coefficient. According to the TPB analysis, improvements in the energy efficiency of buildings are affected at similar levels by three factors: attitude, subjective norms, and behavioral awareness. The intention to use high-efficiency products and adopt energy-saving practices were most impacted by individual attitudes. Based on these findings, we present strategies to improve the system, such as implementing a policy that provides different levels of support depending on home ownership, providing incentive and support to the efforts for improvement of building efficiency, and establishing specific programs for promoting the use of high-efficiency products and energy-saving practices. 우리나라는 기후변화와 에너지 고갈에 대비하기 위해 온실가스 감축 목표를 강화하고 에너지 이용을 줄이고자 노력하고 있다. 2011년 ‘건축물 에너지소비총량제’를 시행하였고 2017년 ‘패시브 주택 의무화’를 시작으로 2025년 ‘제로에너지 주택 의무화’ 등을 목표로 하여 건축부문 에너지 효율 개선을 촉진하고 있다. 이에 에너지 소비 절감을 위해서는 제도와 설비 시스템을 어떻게 활용해야 효과적인지 정리할 필요성이 있다. 또한 건물부문의 2030년 온실가스 감축률 목표가 약 33%에 이르기 때문에 에너지 효율화 유도가 반드시 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 설문조사를 실시하여 주택 부분 건물에너지 소비특성을 분석하고, 도시 내에서 지속가능한 건물에너지 효율 개선방안을 제시하였다. 설문조사는 인터넷을 통해 전국적으로 500명을 선정하여 진행했으며, 구조방정식 모형(SEM)과 계획행위이론(TPB)을 활용하여 결과를 분석하였다. 분석결과, 건물부문 효율 개선은 주택 소유 여부에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 건물에너지 소비 절감을 위한 요소의 중요도 조사 결과, ‘에너지 절약 실천’이 가장 중요한 것으로 분석되었으며, 영향계수는 ‘효율적인 에너지 정책’이 가장 큰 것으로 나타났다. 계획행위이론에 의한 분석 결과, 건물부문 효율 개선은 ‘태도’, ‘주관적 규범’, ‘행위에 대한 인식’의 3가지 요소가 비슷한 영향을 보이며, 고효율 제품 사용과 에너지 절약 실천과 관련해서는 본인의 ‘태도’가 ‘의도’에 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 한 제도의 개선방안으로는 주택 소유 여부에 따른 차등적 지원 정책, 건물부문 효율 개선 촉구를 위한 인센티브 및 지원 제도, 고효율 제품 보급 및 사용, 에너지 절약 실천을 위한 구체적 홍보 등이 있다.

석유고갈 시대의 에너지위기와 위기관리: 모의실험 분석

허태회,정영근 국가안보전략연구원 2009 국가안보와 전략 Vol.9 No.1

Last year, due to high oil prices, oil shock effects spread to the overall economy of Korea, and our government provides“ Ultra-high oil price policy response”as measures. This paper from the sense of this problem to raise the awareness and a more positive response to the energy crisis would like to urge the energy crisis and the expected damage and the possibility through a simulation analysis. If oil prices reach $200 and exceed $300, and long-term problems with energy transport by the step-by-step scenario analysis of the response system, the political, economic, and social impact could be very serious. In particular, such as last summer due to high oil prices, the energy production in the international conflict, and sea transport such as containment, Korea could develop into a state of emergency. In case of the energy crisis, the government prepares in advance the prevention and crisis management. However, the current oil crisis management system is separated by several department of government. Even though, 20~30 years later, the long-term measures are important, prepared for coming soon to the energy crisis, an emergency situation, a short-term and effective energy crisis measures" are urgently needed. Related to energy security, the fuel-saving skills training model and high-efficiency energy structure of the military system will be called when needed. 지난해 고유가로 인한 유가충격이 한국경제 전반에 파급효과를 미치면서 우리 정부도“초고유가 대응책”을 마련하는 등 나름대로 대책마련에 부심 하였으나 이러한 정부의 대책에도 불구하고 우리가 처한 심각한 해외 에너 지의존 상황이나 에너지환경의 변화, 미흡한 대체에너지 개발상황에 비추어 볼 때 아직도 우리 국민의 에너지절약 의식이나 정부의 에너지안보대책은 미흡한 것이 사실이다. 본 논문은 이런 문제의식에서 출발하여 차제에 국민 들에게 에너지위기상황에 대한 경각심을 고취시키고 정부의 보다 적극적인 에너지위기 대응책 마련을 촉구하고자 에너지 위기의 가능성과 그 예상피 해 및 파장을 가상 모의실험을 통해 분석해보았다. 즉 국제유가가 200불에 도달할 경우, 300불을 넘어설 경우, 그리고 에너지 수송로에 문제가 생겨 장기적으로 원유수급차질이 생길 경우의 단계별 가상 시나리오를 통해 분 석한 결과 현재 우리나라의 에너지위기 대응 시스템 하에 에너지 위기상황 이 발생하였을 경우, 우리 사회 전반에 걸쳐 매우 심각한 충격이 올 수 있 는 것으로 나타났다. 특히 지난여름과 같이 고유가로 인한 유가충격도 문제 지만 석유에너지 대부분을 특정지역에만 의존하고 있는 우리의 에너지 수 급구조상 에너지 생산지역에서의 국제분쟁, 또는 해상운송로 봉쇄와 같은 비상상황이 발생할 경우 국가 비상사태로까지 발전될 수도 있다. 국가 핵심 기반 분야에 대한“에너지위기”의 충격은 심각하여 환율 및 수입물가 급등, 주식 폭락 등으로 사실상 금융부문 전반에 걸쳐 비상사태가 발생할 수 있 으며 항공운수업의 원유수급차질과 수익성악화로 관련 산업인 관광, 호텔, 여행 사업의 연쇄 도산을 초래할 수 있다. 또한 갑작스러운 유가 상승으로 인해 물류파동 및 화물연대 파업과 정전사태로 인한 폭동이 발생하여 사회 전역에 치안불안이 확산될 수도 있다. 이와 같은 에너지 위기가 발생할 경 우에 대비하여 우리 정부도 나름대로 위기관리 차원에서 사전 예방 및 대 비정책을 마련해 놓고 있다. 그러나 현재의 원유수급 관련 위기관리 체계는 부처 고유 기능에 근거한 분산적 위기관리 체계로서 원유수급 문제를 에너 지 안보차원에서 총괄 기획·조정하는 기능이 미흡하며 미래 에너지안보 강 화를 위한 전략적 마인드도 부족하다. 따라서 20~30년 후를 내다보는 장기적인 대책마련도 중요하겠지만 당 장 조만간 닥칠 수 있는“에너지위기 비상상황”에 대비하여 민관군이 함께 전략적으로 준비하는“단기적이고 효과적인 에너지위기대책”을 시급히 마련 할 필요가 있다. 에너지 안보와 관련 정부는 에너지 안보강화를 위한 인프 라의 구축과 전략 마련에 주도적인 역할을 하는 한편, 민간기업차원에서는 에너지위기발생 시에도 충격을 견뎌낼 수 있는 에너지 저소비형 산업으로 체질을 개선해 나가고 군 또한“유류절약형 훈련모델 개발 및 에너지수송 안보능력의 제고 등”을 통해 에너지 고효율 구조로 혁신해 나가는 등 민관 군이 함께 공동협력하고 대응하는“선진 에너지안보 시스템의 구축과 운용” 이 필요한 시점이라 하겠다.

도시폐기물의 에너지 회수: 고효율 소각기술 동향

박상우 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회지 Vol.31 No.2

This study describes the design and corrosion-resistant materials for a high-efficiency waste-to-energy (WtE) plant. WtEtechnology is one of the most robust and effective alternative energy options to reduce CO2 emissions and to conservelimited fossil fuel resources, which are used by traditional power plants. The recently published 3rd edition of the CEWEP(confederation of european waste-to-energy plants) energy efficiency report demonstrated the energy efficiency criterion(R1 formula) that was introduced in the waste framework directive and has proven to be an incentive for WtE plants inEurope to improve their energy efficiency. The design combines the optimal use of the corrosion resistant properties ofinconel with an efficient boiler design (Amsterdam) and turbine layout. It uses a steam-steam reheater to realize thisefficiency as well as high availability and low maintenance. The high-efficiency WtE plant is an economical choice thatmakes a very positive contribution to sustainable electricity production.

BIM프로그램을 이용한 초고층건축물의 유형별 에너지 효율성분석

노준석,박상민,권종욱 대한건축학회지회연합회 2016 대한건축학회연합논문집 Vol.18 No.4

지속가능한 도시환경을 위해서는 효율적인 구조시스템에 더하여 에너지 효율성이 최적화된 초고층건축물의 형태에 대한 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 초고층건축물이 건립된 주요도시의 기후대별로 BIM기반의 시뮬레이션을 통하여 에너지 효율이 최적화된 형태유형을 제시하는 것이다. 2016년 현재 완공된 300m 이상 101개 건축물을 지역별, 기후대별로 분류하여 현황을 파악하였다. 그리고 선행연구를 바탕으로 기준층 평면형상과 입면형상을 유형별로 분류하였으며 대표적인 초고층건축물의 도시이면서 상이한 기후조건을 가지고 있는 두바이, 뉴욕, 광저우, 시카고를 대상으로 유형별 에너지 성능분석을 실시한 결과, 원형의 기준층 평면형상을 가진 초고층건축물의 에너지 성능이 가장 우수하며 입면형상의 측면에서는 셋백형이 가장 우수한 것으로 나타났다. In addition to the study on the efficient structural systems, more studies on the forms of high-rise buildings which are optimized in terms of energy efficiency are necessary. The purpose of this study is to propose a typology on the form of high-rise building with optimized energy efficiency through climatic conditions of major high-rise cities. First of all, 101 cases of high-rise buildings that are higher than 300m are chosen and classified by location and their climatic zones. The typology of high-rise buildings are separated into the type of typical floor plan shape of and that of elevation shape. shape. From the energy performance analysis of 4 major cities like Dubai, New York, Guangzhou, and Chicago that belong to different climatic zone, typical floor plan of circle shape and elevation of set-back shape are proved to be the most efficient for energy performance.

BUILDING INFORMATION MODELING (BIM)-BASED DESIGN OF ENERGY EFFICIENT BUILDINGS

ChungSuk Cho,Don Chen,Sungkwon Woo 한국BIM학회 2012 KIBIM Magazine Vol.2 No.1

With the increased awareness of energy consumption as well as the environmental impact of building operations, architects, designers and planners are required to place more consideration on sustainability and energy performance of the building. To ensure most of those considerations are reflected in the building performance, critical design decisions should be made by key stakeholders early during the design development stage. The application of BIM during building energy simulations has profoundly improved the energy analysis process and thus this approach has gained momentum. However, despite rapid advances in BIM-based processes, the question still remains how ordinary building stakeholders can perform energy performance analysis, which has previously been conducted predominantly by professionals, to maximize energy efficient building performance. To address this issue, we identified two leading building performance analysis software programs, Energy Plus and IES <Virtual Environment> (IES <VE>), and compared their effectiveness and suitability as BIM-based energy simulation tools. To facilitate this study, we examined a case study on Building Performance Model (BPM) of a single story building with one door, multiple windows on each wall, a slab and a roof. We focused particularly on building energy performance by differing building orientation and window sizes and compared how effectively these two software programs analyzed the performance. We also looked at typical decision-making processes implementing building energy simulation program during the early design stages in the U.S. Finally, conclusions were drawn as to how to conduct BIM-based building energy performance evaluations more efficiently. Suggestions for further avenues of research are also made.

Analyzing and optimizing the performance and energy efficiency of transactional scientific applications on large-scale NUMA systems with HTM support

Park, Jinsu,Baek, Woongki Elsevier 2019 Journal of parallel and distributed computing Vol.127 No.-

<P><B>Abstract</B></P> <P>Hardware transactional memory (HTM) is widely supported by commodity processors. While the effectiveness of HTM has been evaluated based on small-scale multi-core systems, it still remains unexplored to quantify the performance and energy efficiency of HTM for scientific workloads on large-scale NUMA systems, which have been increasingly adopted to high-performance computing. To bridge this gap, this work investigates the performance and energy-efficiency impact of HTM on scientific applications on large-scale NUMA systems. Specifically, we quantify the performance and energy efficiency of HTM for scientific workloads based on the widely-used CLOMP-TM benchmark. We then discuss a set of generic software optimizations, which effectively improve the performance and energy efficiency of transactional scientific workloads on large-scale NUMA systems. Further, we present case studies in which we apply a set of the performance and energy-efficiency optimizations to representative transactional scientific applications and investigate the potential for high-performance and energy-efficient runtime support.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> We investigate the performance sensitivity of CLOMP-TM to various TM settings. </LI> <LI> We quantify the impact of HTM on scientific workloads on large-scale NUMA systems. </LI> <LI> We propose a set of generic software optimizations. </LI> <LI> We present a case study to show the effectiveness of the proposed optimizations. </LI> <LI> We present a case study to demonstrate the potential for efficient runtime support. </LI> </UL> </P>

An Input-Powered High-Efficiency Interface Circuit with Zero Standby Power in Energy Harvesting Systems

Li, Yani,Zhu, Zhangming,Yang, Yintang,Zhang, Chaolin The Korean Institute of Power Electronics 2015 JOURNAL OF POWER ELECTRONICS Vol.15 No.4

This study presents an input-powered high-efficiency interface circuit for energy harvesting systems, and introduces a zero standby power design to reduce power consumption significantly while removing the external power supply. This interface circuit is composed of two stages. The first stage voltage doubler uses a positive feedback control loop to improve considerably the conversion speed and efficiency, and boost the output voltage. The second stage active diode adopts a common-grid operational amplifier (op-amp) to remove the influence of offset voltage in the traditional comparator, which eliminates leakage current and broadens bandwidth with low power consumption. The system supplies itself with the harvested energy, which enables it to enter the zero standby mode near the zero crossing points of the input current. Thereafter, high system efficiency and stability are achieved, which saves power consumption. The validity and feasibility of this design is verified by the simulation results based on the 65 nm CMOS process. The minimum input voltage is down to 0.3 V, the maximum voltage efficiency is 99.6% with a DC output current of 75.6 μA, the maximum power efficiency is 98.2% with a DC output current of 40.4 μA, and the maximum output power is 60.48 μW. The power loss of the entire interface circuit is only 18.65 μW, among which, the op-amp consumes only 2.65 μW.

화학 산업단지 FEMS 구축 연구

유수민(Soo-Min Yoo),백수웅(Soo-Woong Back),임정민(Jung-Min Lim),문채주(Chae-Joo Moon) 한국전자통신학회 2023 한국전자통신학회 논문지 Vol.18 No.2

소규모 기업이 산재한 산업단지는 에너지 관리시스템을 구현하기가 쉽지 않아 에너지관련 데이터를 수집하여 조정하는 방법을 주로 사용한다. FEMS는 수동적 에너지 관리 방식에서 IoT와 ICT를 활용하는 능동적 에너지 관리 방식으로의 패러다임 변화 요구에 대응하는 시스템이다. 본 연구에서는 화학산업단지에 소재하고 있는 중소기업을 대상으로 공장에너지 관리시스템을 설계한다. 각 기업에 구축된 설비의 전력에너지를 대상으로 FEMS를 통하여 에너지를 절감하는 방안과 효율을 검토하여 효율성을 확인하였다. FEMS의 비용 효과성은 수용 기업의 업무 프로세스 내에서 책임과 권한이 부여된 인력에 의해 활용될 때 창출된다. 따라서 기업의 조직과 에너지경영 목표 달성을 위한 에너지 경영 시스템의 기획, 지원, 운영 및 평가, 그리고 지속적 개선에 적용할 수 있는 EMS를 활용하는 것이 필요하다. It is not easy to implement an energy management system in an industrial complex where small businesses are scattered, so the method of collecting and adjusting energy-related data is mainly used. FEMS is a system that responds to the demand for a paradigm shift from a passive energy management method to an active energy management method using IoT and ICT. In this study, a factory energy management system(FEMS) is designed for small and medium-sized enterprises located in chemical industrial complexes. Efficiency was confirmed by reviewing energy saving measures and efficiencies through FEMS for the electric energy of facilities built in each company. The cost effectiveness of FEMS is created when it is utilized by responsible and empowered personnel within the business processes of the host company. Therefore, it is necessary to utilize EMS that can be applied to the planning, support, operation and evaluation, and continuous improvement of the energy management system to achieve corporate organization and energy management goals.

SiC계 세라믹을 이용한 면상발열 판넬 개발에 관한 연구

조현섭(Hyun-Seob Cho) 한국정보전자통신기술학회 2016 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.9 No.6

최근 난방장치에 대한 에너지의 효율적 사용측면에서 경제성과 안정성을 높이기위한 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다. 특히 고성능 및 신기능 소재에 대한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 논문은 에너지 전달특성이 우수한 발열제품 개발에 관한 것으로 침구류나 매트리스 등에 사용되는 발열체는 전열선을 사용하는 것으로서 전열선이 가늘기 때문에 열의 분포가 전열선 주변에서만 집중되어 전열선에서 떨어진 부분과 온도 편차가 심하게 발생되는 단점이 있다. 또한 전자기가 유도되어 인체에 유해하고 에너지 소비도 많다. 따라서 원적외선, 음이온 등이 방사되어 인체에 이로우면서도 무해할 뿐 아니라 열전도가 우수하여 에너지 효율을 높일 수 있는 SiC계 세라믹을 이용한 면상발열판넬을 개발하고자 한다. In recent years, research and development has been carried out in order to increase the economical efficiency and stability in terms of efficient use of energy for the heating apparatus. Especially, technology development for high performance and new functional materials is actively being carried out. This paper focuses on the development of exothermic products with excellent energy transfer characteristics. The heating element used for bedding or mattress uses a heating wire. Since the heating wire is thin, the distribution of heat is concentrated only around the heating wire, . In addition, electromagnetic induction is harmful to the human body and energy consumption is high. Therefore, it is aimed to develop a planar heating panel using SiC ceramics which can radiate far-infrared rays and anions to be harmless to the human body, but also has excellent heat conduction to enhance energy efficiency.