내부순환유동층이란 전형적인 기-고체 유동층 내부에 보조장치로서 원형관(draft tube) 또는 평판(partition plate)을 삽입하여 단일용기를 두 개의 층으로 분리하고 층 사이의 개방면적(opening area)을 통하여 입자의 순환이 일어나도록 하는 반응기 형태이다. (중략)

연료전지 발전기술은 에너지 절약 및 환경보호 측면에서의 우수한 특성으로 인해 새로운 발전기술로서 평가되고 있다. 여러가지 연료전지 기술중 인산형 연료전지는 기술적으로 가장 성숙되어 있는 상태이며, 상용화를 눈앞에 두고 있다. 본 고에서는 인산형 연료전지에 대한 최근의 기술동향 및 상용화 노력을 소개하고자 한다. 미국과 일본의 개발노력 및 기술상태를 비교 분석하였으며, 향후 기술 개발 방향 등에 대해서도 언급하고자 한다.

수송용 에너지 수요변화에 대한 요인분석을 시도하고자 에너지 수요함수를 추정하고, 이에 따라 수요변화에 대한 각 요인별 기여도를 산출하였다. 여기서, 에너지 수요를 결정하는 요인으로 가격, 경기, 수송활동 및 연료전환 등의 변수를 채 택하였다. 기여도 분석 결과 나타난 시사점을 몇 가지로 요약할 수 있다. 1) 가격요인의 기여도는 최근의 경우보다 증대되고 경기요인의 기여도는 현재 수준보다 작아지는 것이 바람직하다. 2) 수송활동 요인의 ＋효과가 증대되는 시점에서 연료경제 향상 및 에너지절약적 교통체계 개선노력이 중요시되고 있다. 3) 연료전환요인의 휘발유로의 ＋효과가 커지고 있기 때문에 에너지 이용효율이 높은 대중 교통수단의 이용을 증대시키기 위한 정책적 노력이 지속되어야 할 것이다.

기술업무의 효율적인 수행과 신뢰성을 확보하기 위하여 우리회사에서는 전산프로그램을 개발하거나 도입하여 설계 및 분석능력의 배양을 통한 조속한 기술자립과 보유 전산프로그램의 활용 극대화로 경제성 증진을 도모하고 있다. 이런 점에서 발전소 운전상황의 변화로 야기되는 중장기 과도현상을 효율적이며 보다 쉽게 수행하기 위해 미국의 EPRI에서 개발한 전산프로그램 MMS를 도입하였다. 본고에서는 MMS를 이용하여 영광 3, 4호 계통과 기기설계값 및 제어개념을 반영한 1,000 MWe 급 원전의 동적성능 분석용 표준모델을 작성하고, 응용기법과 절차를 확립하기 위해 최대 보증정격 운전중 10% 계단 부하 감발운전모드를 사례연구로 수행하여 해석사례와 분석의견을 수록하였다. 작성된 표준모델에는 증기발생기를 포함한 2차측 전체계통의 주요기기와 제어계통이 반영되어 있으므로 계통구성이나 발전출력이 다른 발전소라 하더라도 개발된 모델에 부분적인 수정 및 보완으로 손쉽게 동적성능 분석을 수행할 수 있으리라 판단된다.

Electromagnetic seawater thrusters may be classified into four general categories : internal duct dc, external field dc, internal peristaltic ac, and external peristaltic ac. Internal duct dc thrusters offer the advantages of low magnetic field leakage, simple construction, and potentially high reliability. The most efficient internal duct configuration consists of converging inlet nozzle and a straight discharge duct. Ideal efficiency calculations based on the one-dimensional Bernoulli equation show that thrusters should be designed with large cross-sectional areas and operate at low discharge velocities. In practice, this may be accomplished by using multiple thruster ducts. Conductivity enhancement, high magnetic fields, and long electrodes will also improve efficiency.

연료전지의 R&D 평가에 있어 현재의 불확실한 상황하에서 미래의 의사결정에 유용한 결과를 제공할 수 있는 방법론을 고찰해 보았다. 시뮬레이션을 이용한 사례연구는 기초 입력자료가 동일하다는 가정하에 일정상의 선후관계만을 고려한 경우(Case 1), 동등 및 배제 하위프로젝트를 고려한 경우(Case 2) 및 각 단계의 병렬수행을 허용한 경우(Case 3)에 대하여 수행하였으며, 이를 통하여 병행된 연구의 단계별 성공확률은 서로 상관관계를 갖고 있으며 각 프로젝트의 성공확률은 Case 1, Case 2, Case 3 순으로 향상되었고 상업화 성공시기는 Case 3 에서 현저하게 단축됨을 확인할 수 있었다.

CC1$_4$/CH$_4$/공기로 이루어진 예혼합 화염에 대한 2종류의 난류반응 모델을 Dow 케미칼사의 3차원 로타리 킬른 소각로에 적용하여 그 타당성을 확인하였다. 첫번째 난류반응 모델은 반응률이 반응물질의 난류혼합 속도에 지배된다는 fast chemistry 모델(모델 1)이고, 두번째 모델은 비평형 난류반응 모델(모델 2)로서 열량이 낮고 화염 억제 작용이 있는 산업폐기물인, CC1$_4$존재에 따른 반응감속을 연소속도 자료에 의해 고려한 모델이다. 수치해석의 결과에 의하면 CC1$_4$의 화염억제 작용을 적절히 고려한 두번째 비평형 난류반응 모델은 Dow 케미칼사 로타리 킬른의 출구에서 실험적으로 나타나는 농도 성층화 현상을 정성적으로 규명할 수 있었으며, CC1$_4$/CH$_4$몰비 변화에 따른 연소반응 지연 양상도 확인할 수 있었다. 기타 두 모델에 대한 비교 및 유동의 결과를 자세히 제시하였다.

본 연구에서는 감압잔사유의 활용을 극대화하는 것을 목적으로 초임계 용매 추출법을 이용하여 탈아스팔트오일을 추출하였다. 초임계 용매로 n-pentane을 사용하였으며 온도와 압력 변화에 따른 추출수율과 추출된 오일 중 금속성분 및 황성분 함량의 변화가 조사되었다. 탈아스팔트오일의 추출수율은 사용한 용매의 초임계 영역에서 밀도에 크게 좌우됨이 조사되었고 추출유의 금속성분 함량은 감압잔사유에 비하여 크게 제거되었으나, 황성분 제거율은 낮았다.

상용 모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 천연가스를 사용하는 50 ㎾ 인산형 연료전지시스템의 정상상태 전산모사를 실시하였다. 연료전지 본체의 모사를 위하여 USER 블럭과 FORTRAN 블럭을 작성하였다. 여러가지 조업조건에 따른 수소의 수율 변화를 살펴봄으로써 개질기의 효율을 최대로 하는 조업범위를 찾았고, 실제 경우와 근사한 결과를 얻었다. 이로부터 향후 실용화될 국내의 연료전지시스템에 대한 기본 자료와 최적조건을 제시할 수 있다. 기존의 발전효율을 얻기 위하여는 수소이용률이 50%, 이상으로 유지되어야 하며, 고온으로 조작되는 개질기와 연료전지 본체에서 발생되는 고온의 열을 효율적으로 회수하여 이용함으로써 공정의 에너지효율을 높일 수 있다.

엑서지의 개념을 이용하여 에너지변환시스템의 성능을 분석함으로써 시스템의 최적화의 시스템효율을 향상시킬 수 있는 방안을 모색하였다. 복합화력 열병합 발전 시스템을 운전방식에 따라 3가지 시스템조합으로 구분하고 이에 대한 엑서지효율, 그리고 시스템조합의 각 흐름들에 대한 엑서지량과 엑서지 손실량을 계산하였다. 또한 이 양들에 대한 경제적 가치를 평가하고 엑서지 효율이 낮고 비용이 많이 드는 장치를 규명하여 써브시스템의 교체와 보수·유지에 대한 우선 순위를 결정하였다. 이러한 결과는 에너지 변환시스템의 효율향상과 경제적 운영을 위한 계획수립에 도움을 줄 수 있다.

열전반도체를 이용한 소형열펌프의 개념 설계를 시도하고, 열역학적인 해석을 통하여 시스템의 성능을 예측하였으며 각 변수들이 시스템에 미치는 영향을 조사하였다. 일정한 조건 즉, $\mu$(=nν), J(=nI) 및 물의 유입 온도(Twi)가 주어졌을 때 대기의 온도 T$_{a}$ 가 증가할수록 성능계수와 냉방용량은 감소한다. 일정 냉방용량의 시스템을 설계하는 문제는 대기 온도와 물의 입구온도가 주어지면 $\mu$, J를 결정하는 문제로 귀결되며 기 제작된 열전소자를 사용한다면 v는 제작할 때 정해지므로 결국 n, ν, I의 최적 조합을 구하는 문제가 된다. 냉방용량 및 물의 온도가 주어졌을 때 $\mu$가 증가할수록 J가 증가하는 경향을 보인다. $\mu$-J 곡선과 최적 $\mu$값으로부터 최적 전류를 계산한다. 냉방 용량이 일정할 때 유량이 증가함에 따라 성능계수가 증가하며 COP$_{R}$ 증가의 경향은 대기온도가 낮을 수록 뚜렷하다. 흡열부보다 방열부의 열전달 계수가 시스템의 성능에 미치는 영항이 크다.

전력수요의 지속적인 증가와 부하율이 점차 낮아짐에 따라 전력사용을 합리적이고 경제적으로 운용할 필요가 있다. 이를 위하여는 고속응성과 분산배치가 가능한 전력저장 시스템의 전력계통에의 적용 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 이와 같은 배경에서 전력저장 전지시스템의 전력계통에의 적용 가능성을 확인하기 위하여 시뮬레이터 형태의 20 kVA 전력저장 전지시스템의 설계, 제작 및 그 특성시험을 수행한 결과를 기술하였다. 전력저장 전지시스템은 전력을 직류로 저장하는 전지부와 전력을 직 ·교류 변화하고 계통과 연계하는 직·교변환부 그리고 이를 제어하는 제어부로 구성되어 있다. 전지부에서는 전력저장용의 새로운 연축전지 시스템을 설계·제작하였으며, 직·교변환부에서는 양방향 인버터 시스템을 적용하여 전지에의 충전과 방전을 글일 시스템으로 하여 충전기와 인버터 기능을 동시에 수행하도록 하였다. 또한 4상한 운전을 가능하게 하여 무효전력보상 기능도 수행하도록 하였다. 이 시스템은 MW시스템의 시뮬레이터 형태로 제작된 것으로 이 연구로부터 얻은 특성 시험 결과를 바탕으로 MW 시스템의 개념설계가 가능하다. 앞으로 전력저장 전지시스템은 수십 MW 시스템까지 구축될 전망이어서 본 연구는 이를 위한 준비 단계라고 할 수 있다.

A model describing the reaction rate and catalyst deactivation in a simplified reaction system was developed to investigate the significance of catalyst pore structure in terms of porosities, porosity ratios, and size ratios of reactants to pores. The model showed that the unimodal catalyst could give a better performance than the bimodal in certain circumstances and the crossover found in the reactivity curves resulted from a trade-off between surface area and diffusivity. Under the assumption of uniform coke buildup, the bimodal catalyst appeared to provide better resistance to deactation than unimodal catalyst.

알콜 발효액으로부터 순수 에탄올을 분리하기 위하여 이용되는 증류공정에 대한 에너지 절약형 모델이 여러 가지 제시되고 있다. 본 연구에서는 이들 중 개발가능성이 가장 높은 가압-감압 증류공정의 설계를 위한 컴퓨터 프로그램을 개발하고 이를 이용하여 증류탑의 최적 운전 조건을 규명하였을 뿐만 아니라 가압-감압 증류공정 및 상압증류 공정에 대한 고정 비용 및 분리 에너지 비용을 비교, 분석하였다. 본 연구에서 고려한 운전 압력은 상압 증류 공정인 경우 760 mmHg, 가압-감압 증류 공정인 경우 3103-760 mmHg, 31034-450mmHg, 및 3130-160 mmHg이였다. 각 운전압력에서 년간 고정비용과 년간 에너지 소비 비용의 합이 최소가 되는 최적 환류비는 운전압력이 상압일때는 3.8554, 가압-감압이 3130-760 mmHg일 때는 3.7475, 2.9111, 가압-감압이 3130-450 mmHg일 때는 3.8814, 2.9712, 가압-감압이 3103-160 mmHg일 때는 3.0783과 2.2400 이였다. 또한 가압-감압 증류공정에 소요되는 에너지 비용은 상압증류공정에 대하여 가압-감압 운전압력이 3103-760 mmHg인 경우에는 45.4%. 운전압력이 3130-450 mmHg인 경우에는 46.9%, 운전압력이 3103-160 mmHg인 경우에는 42%에 불과하였다.