우리나라는 현재 IMF라는 어려운 상황에 봉착해 있습니다. 동시에 21세기라는 새로운 천년을 맞이하는 시점에 있습니다. 이러한 시대상황하에서 에너지분야의 전문가가 담당해야 하는 시대적 소명이 있을 것입니다. 우리는 오늘 에너지와 관련한 많은 과제중에서 특히 동북아라는 지역에서의 에너지부문의 전망과 그 가능성에 대하여 논하고자 합니다.(중략)

석탄가스화기는 IGCC의 핵심으로서 석탄을 고온에서 열분해 연소 및 가스화하여 연료가스인 저/중열량 가스(CO,H$_2$)로 전환하는 장치이며, Texaco,Destec 및 Shell 등 분류층 가스화기가 발전용으로서 개발중에 있다. 전력연구원에서는 가압분류층 가스화기(Pressured Drop Tube Furnance)를 이용하여 석탄의 가스화 특성을 연구하고 있다. 석탄가스화 공정은 탄종과 운전조건에 따라 그 반응 특성의 편차가 매우 심하고 가스화 특성 실험시 탄종이 자국위주로 되어 있어 우리나라에 많이 수입되는 석탄에 대한 가스화특성에 대한 정보가 많지 않다. 따라서 본 연구는 상용가스화기의 운전조건을 모사한 분위기하에서 석탄가스화 특성을 결정하는 것이 목적이며, Adaro탄을 대상으로 15기압 가압하에서 반응온도 140$0^{\circ}C$, 산소/석탄비 0~l.5, 석탄입자 45~63$mu extrm{m}$, 그리고 석탄 공급율은 6g/min으로 실험조건을 주어 산소/석탄비 변화시 탄소전환율 및 냉가스효율에 대한 석탄가스화 반응 특성을 평가하였다.(중략)

가압 조건하에서의 석탄가스화 특성을 규명하기 위해, 온도, 압력, 산소/석탄비, 수증기/석탄비 등을 변화시켜가며 로토탄(Sub A)에 대하여 PDTF(Pressurized drop tube furnace) 실험을 수행하였다. 실험결과, 상압 조건에서보다 가압조건에서의 가스화가 탄소 전환율과 냉가스효율의 측면에서 더 유리한 것으로 측정되었다. 최대의 냉가스효율을 보이는 산소/석탄비(무게기준)는 0.5∼0.7(g/g)로 측정되었고, 온도가 충분히 높은 경우에만 수증기/석탄비의 증가가 냉가스효율의 증가를 가져왔다. 압력이 증가할수록 열분해에 의한 탄소전환의 비중은 감소하고 대신 기고반응(heterogeneous reaction)에 의한 탄소전환의 비중이 증가하였다.

CCT(Clean Coal Technology)의 응용분야인 IGCC, PFBC 및 MCFC 등 석탄을 이용한 새로운 발전기술에 활용될 것으로 예견되는 고온건식 탈황기술은 고온(35$0^{\circ}C$~$650^{\circ}C$)과 고압(약 20기압)상태에서 금속 산화물로 된 고체흡수제(고온건식 탈황제)를 이용하여 반응기(유동층, 고속유동층 및 고정층과 이동층 반응기 등)에서 흡수와 재생반응을 통하여 석탄가스중에 있는 H$_2$S 등 황화물을 효율적으로 제거하는 기술이다.(중략)

발전용 연료로 사용하는 석탄은 취급의 어려움과 가스 및 석유에 비해 품질이 낮은 단점이 있으나, 매장량이 풍부하고 가격이 저렴하여 발전용 연료로의 사용은 더욱 증대될 전망이다. 이에 따라 석탄의 안정적 수급 측면에서 구입원의 다양화가 예상되고 있으나, 현재 발전용 연료의 연소특성 평가는 주로 실험실적 기초 시험에 의존함에 따라 정확한 평가가 곤란한 실정이므로 시험연소로를 이용하여 각종 연소특성을 비교 평가하여 탄종별 최적 연소조건 규명과 적정 흔탄비에 대한 Data Base를 구축하고자 한다.(중략)

석탄가스화복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle)기술은 우수한 환경성능과 열성능을 지니고 있어 장래 미분탄화력을 대신할 수 있는 대체기술로서 각광을 받고 있다. IGCC는 석탄가스화, 정제, 복합발전계통 및 공기분리계통 등 그 구성요소가 복잡하여 이들간의 시스템 최적화 정도에 따라 경제성 및 플랜트 성능이 크게 좌우된다. 최근에 가스터빈과 공기분리설비(Air Separation Unit)를 연계시켜 IGCC플랜트 성능을 향상시키는 연구가 다수 진행되었다[1],[2],[3]. 본 연구에서는 가스터빈과 ASU 간의 연계시 공기추출량을 결정하는 인자들을 검토하고 Texaco quench 가스화공정을 채용한 IGCC 플랜트에 대해 GatecCyle code등 상용코드를 이용하여 모델링하고 가스터빈 압축기 공기추출량에 따른 IGCC 플랜트 성능을 분석하였다. 본 연구 결과를 통하여 대상 IGCC 플랜트의 적정 공기추출량을 결정하고 플랜트 성능을 계산하였다. 본 연구 결과는 전력연구원에서 수행중인 300MW급 IGCC 예비기본설계에 활용될 것이다.(중략)

석탄가스화복합발전시스템 설계기술 개발 연구의 일환으로 상용 공정설계 프로그램인 Aspen Plus, Tsweet, Gatecycle을 이용하여 계통구성 최적화 연구를 수행하였다. 석탄은 대동탄(Tatung Coal)을 사용하였으며 그 성상은 <표 1>과 같다. 대동탄은 국내화력발전설비에서 사용되고 있는 모든 석탄을 대상으로 석탄의 특성에 따른 가스화 반응특성을 분석한 결과, 석탄가스화에 가장 적합한 성상으로 나타난 바 있다.(중략)

최근 국내외적으로 지구온난화, 산성비, 오존층파괴 등의 환경문제가 심각하게 대두되기 시작하면서 화석연료 사용에 대한 규제가 점차적으로 강화되고 있다. 이와같은 상황에서 기존의 미분탄 화력발전시스템에 비해서 NOx, SOx, $CO_2$, 분진 등의 대기오염물질을 현저히 줄일 수 있으며 발전효율도 높아서 석탄 사용에 따른 지구의 환경오염 저감과 에너지의 효율적인 이용 측면에서 석탄가스화 복합발전 시스템은 청정석탄 이용기술로 크게 관심을 모으고 있어서 국내외적으로 관련연구가 활발히 진행중이다.(중략)

화석연료의 배기가스로부터 온실가스를 저감할 수 있는 기술은 아민 등의 용매를 사용하여 물리 및 화학적으로 제거하거나, 막분리 등을 통하여 분리하는 기술이 이미 상용화단계에 도달하고 있지만, 이러한 기술들은 이산화탄소의 분리를 위하여 많은 에너지를 필요로 하고, 시스템의 효율을 크게 저하시키는 단점들이 있는 것으로 나타나고 있다[1]. 본 연구에서는 발전시스템으로부터 이산화탄소를 분리할 수 있는 여러 개념들에 대한 시스템설계기술의 개발을 목적으로 수행되었다[2,3]. 첫 단계로서, 기존의 개념들에 대하여 보다 단순화되어 질 수 있는 이산화탄소를 고형화시켜 배기가스로부터 분리시키는 공정을 도입하는 경우에 대한 발전시스템의 성능분석을 수행하였다.(중략)

각종 산업체의 공정에서 혹은 석탄 혹은 석유를 사용하는 화력발전설비에서 다량 발생되는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)의 배출규제가 점점 강화되어 감에 따라 배출량 절감이 절실히 요구된다. 기존의 배기가스 정화장치는 처리대상에 따라 다양한 방법들이 사용되는데 황산화물의 경우 습식, 반건식, 건식세정법에 의해, 질소산화물은 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction)과 선택적 무촉매환원법(Selective Non Catalytic Reduction)이 널리 이용되고 있다.(중략)

순환유동층은 주탑에서 비말 동반된 입자를 cyclone과 같은 입자 포집장치에서 회수하여 다시 주탑으로 재 주입함으로써 입자의 순환이 일어나는 외부 순환계와 종래의 유동층내에 원형관(Draft tube)이나 평판을 설치하여 두개의 층으로 분리한 후 가스 분산판 위의 간격을 통해 입자들을 두 구역 사이로 강제 순환시키는 내부순환계로 분류할 수 있다. 드래프트 관을 갖는 내부순환유동층 반응기는 기체와 고체의 적절한 접촉을 통해 반응이 이루어지는 반응기 형태이다.(중략)

순환유동층 (Circulating Fluidized Bed : CFB) 은 기존의 기포유동층에 비하여 높은 유속에서 조업되는 반응기로, 고속의 기체와 크기가 작은 고체 입자간의 긴밀한 접촉을 통하여 비교적 대규모의 여러 가지 화학적, 물리적 작업을 수행하는 유동층기술의 한 분야이다. 순환유동층은 1940년부터 공업적으로 이용되기 시작하였으며 현재에는 가솔린의 제조, 석탄의 연소, 가스화 등에 널리 사용되고 있다.(중략)

석탄가스화 복합발전(IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle)은 고효율, 청정 전력 생산 기술로 차세대 석탄이용 발전 기술의 대안으로 제시되고 있다. 기존 석탄화력발전소의 발전 효율인 36-38%보다 적어도 2-6% 우수한 효율을 나타내고 있으며 21세기 석탄 이용시 적용될 환경 규제치를 가장 현실적으로 만족시킬 수 있는 차세대 석탄화력발전 시스템으로 평가받고 있다. 고청정 환경성의 측면에서 석탄가스화 복합발전설비는 기존의 유연탄 화력발전 방식에 비해서 SOx, NOx 및 분진 등의 배출량을 크게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 재(ash)를 분진형태가 아닌 용융된 후 엉긴 슬랙형태로 수거하므로 환경적으로 안전하며, 슬랙과 탈황공정에서 만들어지는 황원소를 회수하여 경제성 있는 부산물로 활용할 수 있다는 장점이 있다.(중략)

Experimental studies are conducted to investigate the flame stability and the thermal/fuel NOx formation characteristics of the low calorific value(LCV) gas fuel. Synthetic LCV fuel gas is produced through mixing carbon monoxide, hydrogen, nitrogen and ammonia on the basis that the thermal input of the syngas fuel into a burner is identical to that of natural gas, and then the syngas mixture is fed to and burnt with air on flat flame burner. Flame behaviors are observed to identify flame instability due to blow-off or flash-back when burning the LCV fuel gas at various equivalence ratio conditions. Measurements of NOx in combustion gas are made for comparing thermal and fuel NOx emissions from the LCV syngas combustion with those of the natural gas one, and for analyzing ammonia to NOx conversion mechanism. In addition, the nitrogen dilution of the LCV syngas is preliminarily attempted as a NOx reduction technique.

One of the unsolved problems of the natural gas dual fuel engine is that there is too much exhaust of Total Hydrogen Carbon(THC) at a low equivalent mixture ratio. To fix it, a natural gas mixed with hydrohen was applied to engine test. The results showed that the higher the mixture ratio of hydrogen to natural gas, the higher the combustion efficiency. And when the amount of the intake air is reached to 90% of WOT, the combustion efficiency was promoted. But, like a case making the injection timing earlier, the equivalent mixture ratio for the nocking limit decreases and the produce of NOx increases.

감손우라늄(depleted uranium, DU)은 천연 우라늄에서 핵분열 물질인 U-235를 농축하는 과정에서 발생한다. U-235의 농도가 0.45%인 감손우라늄의 비방사능은 천연우라늄의 약70.8%에 분과하나 감손우라늄은 밀도가 19g/㎤으로 높고 천연우라늄에 비해 U-235의 농도가 상대적으로 낮기 때문에 외국의 경우는 방사선의 차폐체, 비행기나 헬리콥터 및 미사일의 무게중심제(counter-weight)로 사용되며 또한 플라이 휠 등 큰 내부에너지 저장을 위한 장치 등에 널리 이용되고 있다.(중략)

AMBIDEXTER(Advanced Molten-salt Break-even Inherently-safe Dual-mission Experimental & Test Reactor) 핵연료계통은 Th/$^{233U}$ 불화용융염으로 구성되어 있으며, 핵분열생성물질의 운전중 연속재처리가 가능하여 운전상태에 따라 원자로내 연료물질의 농도분포를 정확하게 계산하는 것은 원자로 설계에 있어 주요 기술이다.(중략)

AMBIDEXTER(Advanced Molten-salt Break-even Inherently-safe Dual-mission Experimental and TEst Reactor)는 고온저압의 Th/$^{233}$ U 불화용융염을 핵연료로 사용하므로 피복관이나 독립된 냉각재 없이 핵연료 자체가 열수송 매체로서 순환하는 원자로시스템개념으로서 저농축 $^{235}$ U 고체 핵연료를 사용하는 기존의 원자력 발전시스템이 안고있는 핵확산과 안전성 등의 고유문제를 해결할 수 있는 혁신형 차세대 원자력 발전시스템이다.(중략)

농축우라늄 고체핵연료를 사용하는 기존의 발전용 원자로 개념에서는 냉각기능의 상실 또는 반응도 상실사고와 같은 극심한 열적 불균형에 의해 핵연료의 온도가 급격히 증가하고, 결과적으로 핵연료의 파손 및 용융으로 발전할 수 있다. 본 연구는 이러한 기존 발전로의 고유 안정성 문제를 획기적으로 해결할 수 있는 혁신형으로서 Th/$^{233}$ U 용융염핵연료주기를 사용하며 원자로계통 전체를 원자로용기에 내장하는 일체형 원자로개념의 AMBIDEXTER (Advanced Molten-salt Break-even Inherently-safe Dual-mission Experimental and TEst Reactor) 원자력 에너지시스템의 동특성을 해석하기 위해 수행되고 있다.(중략)

우리나라의 도시폐기물 소각로는 화격자 위에 폐기물을 공급하고 화격자 밑에서 공기를 공급하는 스토커식 소각로를 대부분 채택하고 있다. 이러한 스토커 소각로 연소실내에서는 매우 복잡한 연소현상이 발생하는데, 연소실로 투입된 쓰레기는 먼저 건조부에서 수분의 건조가 일어나고, 화격자의 구동에 의해 쓰레기가 혼합 및 이송되면서 열분해, 가스화, 가연성분의 탈휘발화 및 연소, 일부 고정탄소의 표면연소 등의 반응이 일어난다. 그리고 1,2차 연소실에서는 휘발분 및 비산된 고체의 연소가 일어나는데, 이때 대류 및 복사열전달 등의 복잡한 현상을 수반하는 유동장이 형성된다. 더욱이 불균질한 특성을 갖는 쓰레기층 내에서의 복잡한 현상으로 인하여 발생하는 경계조건 설정의 불확실성으로 연소실내의 연소 현상을 전산해석하는 데에는 상당한 어려움이 있다.(중략)

바람의 변화가 심한 풍력발전에 응용하기 위한 발전기는 동기속도 이상과 이하에서 발전이 가능하여야 한다. DFIG(Doubly Fed Induction Generator) 시스템의 경우 회전자 여자제어를 통한여 운전점을 이동시킬 수 있으며, 이를 통하여 운전영역의 확장이 가능하고 동기속도의 이상과 이하의 범위에서 발전이 가능하다.(중략)

이땅에 근대화, 산업화가 시작되면서 전력수요량은 계속 증가 일로를 건고 있다. 최근에 IMF의 영향으로 전력수요의 증가세가 주춤한 것은 사실이나 점차 회복기에 들고 있는 우리 경제 사정을 감안할 때 그 수요가 계속 증가할 것임은 명약관화하다. 또한 전력 수요의 분포가 겨울보다는 여름에, 야간보다는 주간에 집중하는 전력수요의 편중현상도 뚜렷해지고 있다.(중략)

As proven petroleum reserves decline through continued production. exploration for new oil and gas resources will extend into environments which present significant economic risks arid technical hurdles. Since safety is one of the biggest concerns in drilling operations. the oil industry routinely trains its personnel in areas which are critical for safe and economical drilling procedures. One of these major areas is well control. A kick is defined as an unscheduled flow of formation fluids into a wellhole. A kick occurs whenever the resultant wellbore pressure is less than the formation pressure in an exposed zone capable of producing kick fluids. The typical causes of reduced wellbore pressure are insufficient mud weight. inadequate fluid level in the hole, and swabbing.(omitted)

원심 펌프내 3차원 유동 특성을 고찰하기 위하여 혼류형 원심펌프의 내부유동특성을 수치적 고찰하였다. 회전차 내의 유동현상에 대한 상세한 해석과 이해는 원심펌프의 주요 요소들에 대한 성능 예측에 있어 매우 중요하다. 회전차 내부의 유동은 3차원 점성효과가 지배적이기 때문에 펌프 성능에 중대한 영향을 준다. 회전차내의 3차원 점성유동은 주 영역인 등엔트로피 유동과 원심력과 Coriolis힘에 의한 경계층의 변화, 벽면의 전단응력, 2차 유동(secondary flow)등의 영향에 의한 비가역 영역으로 구분한다. 저 운동량 영역을 만드는 회진차 내부의 점성 유동은 정체영역(blockage)과 실속(stall)이라는 비가역 영역을 만들게 되는데, 결과적으로 펌프의 성능과 효율저하를 유발시킨다. 특히 Coriolis힘과 원심력은 비가역 영역을 증대시키는 가장 큰 힘이라는 사실을 알았다.

PTC (Positive Temperature Coefficient of Resistivity) 소자는 티탄산 바륨 (barium titanate) 계열의 페로브스카이트 (perovskite) 구조를 가지는 물질을 반도체화시켰을 때 큐리온도 부근에서 저항이 1,000배 이상 증가하는 물질을 가리킨다. 처음에는 BaTiO$_3$를 대상으로 12$0^{\circ}C$ 부근에서 발생하는 PTC 현상을 연구하였으나, BaTiO$_3$에 SrTiO$_3$, PbTiO$_3$를 첨가하면, 큐리온도를 낮출 수도 있고, 높일 수도 있어서 PTC 소자의 사용 영역이 넓어졌다. PTC 소자의 응용분야는 1) 천연색 텔레비젼 수상기와 모니터에 사용하는 degausser와 같은 스위칭 소자, 2) 냉장고용 컴프레서등에 사용되는 모터 기동용 소자, 3) 자동차 연료조기증발용 히타와 같은 세라믹 히타 소자로 크게 구분된다.(중략)

Palladium membranes have high selectivity of separation and removal of hydrogen to chemical process at high temperature. For the development of hydrogen permeable membrane, palladium was deposited on porous stainless steel support by electroless plating method. In this work, the activation effect on the surface of stainless steel support has been investigated for the effective palladium plating. The morphology and microstructure were characterized by SEM and the composition was analyzed by EDX. It is found that the composition of deposited nuclei on the stainless steel support was changed in accordance with activation cycles. It is also observed that Sn-enriched nuclei has been changed to Pd-enriched nuclei over the fifteenth activation. The uniform deposition of the dense palladium layer on porous stainless steel support has been performing with Sn-enriched nuclei and comparing with Pd-enriched nuclei.

Nondestructive inspection and accompanying life analysis based on fracture mechanics were the major conventional methods for evaluating remaining life of critical high temperature components in power plants. By using these conventional methods, it has been difficult to perform in-service inspection for life prediction. Also, quantitative damage evaluation due to unexpected abrupt changes in operating temperature was almost impossible. Thus, many efforts have been made for evaluating remaining life during operation of the plants and predicting real-time life usage values based on the shape of structures, operating history, and material properties. In this study, a core software for on-line life monitoring system which carries out real-time life evaluation of a critical component in power boiler(high temperature steam headers) is developed. The software is capable of evaluating creep and fatigue life usage from the real-time stress data calculated by using temperature/stress transfer Green functions derived for the specific headers and by counting transient cycles. The major benefits of the developed software lie in determining future operating schedule, inspection interval, and replacement plan by monitoring real-time life usage based on prior operating history.

감압증발의 효율을 향상시키기 위한 방법으로 액주내의 기포생성에 의한 자기 미립화를 수반하는 과열액분류의 증발을 분사 감압증발이라고 하며, 특히 적절한 방법으로 액체내에 기포핵을 공급하는 경우에는 매우 좋은 증발성능이 얻어 진다는 것이 보고되어 있다. 따라서 본 연구에서는 온배수를 감압증발시켜 저온저압의 증기를 제조하여 MVR로부터 승온승압에 의해 고온의 증기를 얻기위한 것이 연구의 목적이므로, 증발효율향상을 위해 기포핵 공급용 전해전류장치를 설치하고, 감압증발용의 노즐을 원통형 튜브로 대체하기위해 튜브형 노즐로 부터 과열액을 급격히 감압시켜 자기미립화에 의한 증발을 유도하여 전해전류가 증발효율에 미치는 영향을 실험적으로 연구하고자 작동액체로써 물을 사용하고, 액체온도, 액체유량, 과열도 및 기포핵 공급용의 전해전류량을 변화시켜 실험을 수행하였다.(중략)

An air-conditioning system based on the chemical heat storage principle was considered. $H_2O$ was chosen as the reaction gas and the working fluid as well. Na$_2$S, CaCl$_2$, MnCl$_2$, BaCl$_2$, MgCl$_2$, Fe$_2$(SO$_4$)$_3$ and MnSO$_4$ were tested as the solid reactants by using Cahn pressure balance. Na$_2$S was superior to other salts in respect of high capability of absorption of water gas, 5 moles of $H_2O$ per unit mole of Na$_2$S, and adequate temperature of adsorption, $65^{\circ}C$ at 7torr, and of desorption, 13$0^{\circ}C$ at 76torr. Clausius-Clapeyron diagram of Na$_2$S was obtained via adsorption experiments at several vapor pressures of water gas. To enhance heat and mass transfer characteristics, usually below 1W/m K, of the reactor bed of general adsorption systems, expanded graphite block was adapted as the support of Na$_2$S salt. Expanded graphite blocks had thermal conductivity values of 20~80W/mK with respect to 100~400kg/㎥ of block bulk density. Permeability values of expanded graphite blocks were 10$^{-13}$ ~ 10$^{-14}$ $m^2$ with respect to 100~300kg/㎥ of block bulk density showing highly decreasing values of permeability, below 10$^{-l4}$$m^2$, in the range of above 150kg/㎥ of block bulk density.y.

This paper describes one dimensional transient modeling of encapsulated ice storage tank and its experimental validation. This model simulates the performance of tile tank for charge and discharge process with brine mass flow operating conditions.

소형 히트파이프에서 ？을 구리망사 또는 그루브를 적용할 수 있고 그루브 형상은 U, V 등 다양하다. 망사？은 모세압이 큰 잇점이 있어나 제작 단가가 높다. 그루브？은 대량생산이 용이하나 전밀 가공 기술이 요구된다. 현재까지 국내에서는 노트북 PC의 CPU 냉각에 사용한 소형 히트파이프의 전량을 해외에서 구매하고 있다. 본 연구에서는 직경 7 mm U형 그루브 관을 인발하여 관직경을 축소한 결과 내경 3.6 mm의 외경 4mm 의 V형 그루브관을 얻을 수 있었다. 이 관을 이용하여 소형 히트파이프를 제작하고 열전달 성능 시험을 수행하였다. 열전달 한계는 40~6$0^{\circ}C$ 범위작동온도 경사각 0$^{\circ}$ 에서 3 W를 얻을 수 있었다. U형 그루브 히트파이프에 비하여 모세압 저하로 인하여 낮은 값을 나타내었다. 열저항을 약 0.7~l.3 $^{\circ}C$/W 로 U형 그루브와 유사하였다.

화학반응이 일어나는 고정층 반응기의 성능을 모사하고 해석하기 위해서는 반응베드의 열 및 물질전달 특성을 정확히 아는 것이 중요하다. 본 연구에서는 화학열펌프에 사용되는 금속염-팽창흑연 다공성 반응매체의 유효열전도도와 기체투과도를 측정하였다. 유효열전도도는 전이 일차원 열류기법을 이용하여 측정하였고, 기체투과도는 Darcy's law를 이용하여 측정하였다. 팽창흑연이 함유된 반응베드의 유효열전도도와 기체투과도는 흑연을 기준으로 한 겉보기밀도에 따라 각각 14.1-36.5 W/mK, 8.0x$10^{-15}$-$10^{-12}$ $m^2$의 범위에 있었다.

용융탄산염 연료전지 (MCFC) 스택의 운전시에 가장 문제가 되는 사항들 중의 하나는 전지 반응에 의해 생성되는 많은 열량으로서, 이로 인해 내부 온도가 상승하고 심한 온도 분포가 존재하게 되며 이는 출력 전압 또는 전류의 불균일을 초래하는 동시에 전지 성능 열화(degradation)를 가속시켜 장기 운전에 큰 장애 요인이 된다. 현재 국내에서 개발중인 100kW급 MCFC 발전 시스템의 스택은 전극 면적이 6,000 $ extrm{cm}^2$ 혹은 그 이상에 이르며 25 kW 모듈당 적층되는 전지는 40장으로서 운전시의 발열량 조절이 매우 큰 문제로 등장한다.(중략)

1993년부터 시작한 선도기술개발 사업의 1단계 사업은 용융탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell ; MCFC) 기초 기술기반을 확립하기 위하여 단위전지 요소기술 제작, 소규모 스택의 운전 및 운용 등을 중심으로 연구개발이 진행되어 1996년에는 2 kW급 MCFC 시스템을 개발 3,250 시간 장기 운전평가를 실시 하므로써 소기의 목적을 달성하였다.(중략)

MCFC의 장수명화를 위해 기존의 Li$_2$CO$_3$-K$_2$CO$_3$계 전해질을 Li$_2$CO$_3$-$Na_2$CO$_3$계 용융탄산염으로 대체함으로써, 전지 수명을 단축시키는 NiO의 용출을 억제하고자하는 연구가 진행중에 있다. 이러한 대체 Li$_2$CO$_3$-$Na_2$CO$_3$ 전해질은 실제 전지에서 사용되고 있는 분리판 재료인 스테인레스강의 안정성에도 기존의 Li$_2$CO$_3$-K$_2$CO$_3$ 혼합염과는 다른 경향을 보이는 것으로 알려져 있다.(중략)

외부개질형 MCFC 시스템에서 개질기는 시스템을 구성하는 주요장치 중의 하나이다. MCFC용 개질기는 연료전지 스택의 Anode와 Cathode에 수소 및 $CO_2$를 공급하는 역할을 담당해야 할 뿐 아니라 저발열량(500Kcal/N㎥)의 Anode 배가스를 개질반응의 열원으로 사용해야 하기 때문에 스택의 부하변화에 빠르게 대응할 수 있는 우수한 동적 응답특성이 요구되며, 열전달이 잘 이루어지는 소형이면서 간단한 구조를 가지고 있어야 한다. 이런 특징들이 MCFC용 개질기가 화학공업에 사용되는 통상의 개질기 즉, 정상상태에서 운전되는 단순한 수소공급 장치와 구별되는 중요한 차이점이며 설계시 고려해야할 제약조건이 된다.(중략)

고분자 연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)) 시스템은 연료전지 스택, 연료공급부, 공기공급부, 냉각부, 운전 제어부, 전자부하 및 데이터 획득부 그리고 인버터 등으로 구성된다. 이 가운데 가장 중요한 구성요소인 고분자 연료전지 스택의 성능은 전극과 전해질막 접합체의 성능뿐만 아니라 스택의 구조와 유로형상에도 크게 의존한다. 따라서 보다 고성능의 전해질막과 전극을 개발하고 소형화, 경량화가 가능한 스택의 구조와 유로형상을 찾는 것이 고분자 연료전지 스택의 개발에 있어 매우 중요하다.(중략)

고분자전해질 연료전지는 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 크고 구조가 간단하며 전해질의 누출이나 손실의 염려가 없어 수송용 무공해 차량의 동력원으로서 아주 적합한 시스템이다. 또한 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있고 연료로 수소 이외에도 메탄올이나 천연가스를 개질하여 사용할 수 있다는 장점이 있다 [1, 2]. 고분자전해질 연료전지는 원래 우주선, 군사용 등 특수 목적으로 사용되던 것이 1980년대 말에 이르러 도심지 대기오염을 저감시키기 위한 전기 자동차의 동력원 및 이동용 전원으로 사용될 것이 기대됨에 따라 전세계적으로 다시 연구 개발의 활기를 찾게 되었다.(중략)