• Journal of the KSME
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• v.43 no.4
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• pp.46-50
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• 2003

최근 주목을 받고 있는 고분자전해질 연료전지를 이용한 가정용 연료전지 코제너레이션 시스템에 대한 소개 및 작동원리에 대해서 알아보고, 기술 개발 동향을 살펴본다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.287-287
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• 2009

연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.

• KIPE Magazine
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• v.15 no.3
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• pp.47-53
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• 2010

최근 녹색성장의 기조하에 신재생에너지에 대한 투자가 증대되고 있으며, 특히 태양 에너지를 전기에너지로 바꾸는 태양광 발전시스템에 대한 관심이 많아지고 있다. 이와 같은 기조하에 태양광 발전 시스템은 소용량의 가정용에서 부터 대규모 발전용까지 폭넓게 개발이 진행되고 있으며, 이와 함께 태양광 PCS의 개발이 활발해 지고 있다. 이같은 태양광 발전용 PCS의 경우 전력전자 기술을 바탕으로 제어를 통한 계통에 연계를 기본기술로 하고 있다. 이와 같이 다양한 태양광 PCS에 대한 많은 선행기술 확보를 위한 연구의 노력들과 다양한 태양광 PCS의 기술개발 현황에 대해 소개하고자 한다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2005.07a
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• pp.291-296
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• 2005

고정식 연료전지 발전시스템 설치 시 고려해야 할 잠재적 위험성과 설치 방법상의 문제점을 도출하고 그에 대한 해결책을 제시함으로써 운전시의 안전성을 확보하는데 본 연구의 목적이 있다. 연구 대상은 가정용 고정식 고분자 연료전지 발전시스템으로 실증 연구 중에 있는 FCP(Fuel Cell Power)의 1kW급 연료전지 시스템으로 하였다. 본 연구를 위해 위험 요소를 파악하고 위험 요소를 제거하기 위해 필요한 설치 시 요구사항을 도출하여 실제 설치 시에 적용함으로써 신뢰성과 적용 용이성을 확인하였다. 본 연구를 통해 가정용 고정식 연료전지 발전시스템의 설치 시 고려해야 할 요소들을 찾아낼 수 있었고 위험 요소를 제거하여 설치 안전성을 확보할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.24-27
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• 2007

한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 본 고에서는 연료처리 시스템의 운전 시 모사 연료극 가스 공급이 미치는 영향에 대해 고찰하고, 부하 변동 시 각 단위 공정의 온도 변화와 CO 농도 변화 현상에 대처하기 위한 방법을 제시하고자 한다.

• THE INDUSTRY AND TECHNOLOGY OF GAS
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• v.6 no.1 s.7
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• pp.80-85
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• 2003

• Ceramist
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• v.7 no.6
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• pp.8-19
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• 2004

• 열병합발전
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• s.75
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• pp.16-20
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• 2010

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.3 no.2
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• pp.55-62
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• 2017

전기차 보급의 확대에 따라 배터리의 사용연한 도래 시 폐배터리의 누적규모도 전기차 판매량에 비례하여 증가할 것으로 보인다. 국가 별 규제로 인해 배터리의 재활용(Recycle) 의무가 있는 자동차 제조사를 중심으로 폐배터리를 재사용(Battery Second Use: B2U)한 ESS(Energy Storage System) 제품을 출시하거나 이를 활용한 실증 과제를 운영 중에 있다. 전기차 배터리의 성능 보증 수준은 통상 초기용량의 80%로, 보증이 완료된 폐배터리를 낮은 가격으로 매입하여 ESS로 활용할 경우 초기용량의 60%까지 사용 후 폐기할 수 있다. 따라서 B2U 제품은 신규 배터리 셀을 사용하는 ESS 제품 대비 가격은 저렴하나, 20년 이상 사용하는 태양광 시스템과 연계 시 4~6회 교체가 필요하다. 이러한 배경에서 본 고에서는 가정용 태양광 시스템에 신규 배터리를 사용한 가정용 ESS 제품과 B2U ESS 제품 연계 시 에너지 균등화 비용(Levelized Cost of Energy: LCOE)을 비교하여 B2U 제품의 경제적 타당성을 추정한다.

• 기계와재료
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• v.26 no.1
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• pp.28-36
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• 2014

소형 스털링엔진 발전시스템은 전력을 생산하기 위해 스털링엔진을 적용하는 시스템으로, 천연가스가 풍부한 북유럽 국가들을 중심으로 난방, 온수와 전기에너지를 동시에 공급할 수 있는 가정용 소형 열병합 발전시스템으로 각광받고 있다. 외연기관인 스털링엔진은 연료의 종류에 제한을 받지 않기 때문에, 태양열, 폐열, 천연가스 등의 다양한 열원을 이용한 발전시스템에 적용이 가능하다. 수 kW급의 스털링엔진을 적용한 소형 열병합 발전시스템의 기술개발 동향을 소개하고자 한다.