• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.2
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• pp.153-160
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• 2001

본 연구에서는 고온 분위기 온도 및 대기압 하에서 액적의 급속가열과 연소가 가능한 고온 연소로 장치와 고속도 비디오 카메라를 이용하여 다조성 단일 액적 연소에 대해 고찰하였다. 그 결과 저비점 성분을 혼합한 경유의 액적은 기본적으로 입경의 2승 법칙에 의해서 감소되었으며, 그 과정에서 입경이 일시적으로 급속히 감소하는 현상이 보여짐과 더불어 연소기간도 단축되었다. 즉, 저비점 성분을 혼합한 경유의 액적은 미세폭발 현상에 의해 기존 디젤 연료에 비해 더 빨리 증발되고 연소가 되었다. 또한, 순수 파라핀계 및 함산소계 연료의 화염은 전체 연소기간동안 기존 경유의 화염에 비해 푸른색을 띠고 있어, 매연이 없는 연소를 입증해 주었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1082-1083
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• 2015

연료전지의 경우 신재생에너지원 중 기후 조건에 영향을 받지 않고 안정적으로 전력공급이 가능하다. 또한, 타 신재생에너지원에 비하여 입지선정이 비교적 자유롭고 작은 공간에 설치가 가능한 장점이 있다. 또한, 단독발전 효율이 47%의 고효율이기 때문에 운영시 경제적인 이점이 있다. 연료전지의 경우 이러한 장점이 있으나 수소를 사용한다는 점에서 위험하다는 인식과 설치비용이 비싸다는 점에서 보급화 진행이 늦춰지고 있는 실정이다. 이러한 시점에서 본 논문에서는 연료전지의 전기적 안전사항에 대하여 검토하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.207.2-207.2
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• 2010

자원자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 폐기물 고형연료에 관한 조항 등 폐기물 고형연료에 관한 제반 규정이 도임된 2006년 이후 폐기물 고형연료 에너지화에 대한 관심이 크게 대두되고 정부 및 산업계의 사업추진이 활발하게 진행되어 오고 있다. 본 연구는 국내에서 최초로 RDF를 전용으로 연소하는 pilot plant급 순환유동층 보일러를 제작 건설하고 RDF 연료를 연소하여 성능특성과 운전특성을 연구 분석한 것이다. 연구 과정에서 8ton/h급 순환유동층 보일러를 독자적으로 설계하고 건설하였으며, 건설 전 과정을 연구진이 감리하고 관리하였다. 보일러의 스팀사양은 $450^{\circ}C$와 38ata로 하였다. 또한 시운전 및 정상운전을 위한 운전체계를 자체적으로 수립하였다. 설치된 보일러는 장시간의 운전과 반복 실험을 통해 상용 규모 보일러의 설계 자료를 확보하였다. 운전특성을 파악하기 위하여 국내에서 생산되는 RPF와 RDF 각 일종을 입수하여 연소실험을 수행하고 그 특성 자료를 비교하였다. 폐기물 고형연료는 순환유동층 보일러에서 뛰어난 연소 특성을 나타내었으며 배연특성도 양호하였다. 성형된 RDF는 장기간의 운전에서도 안정적인 연소특성을 나타내었다. 다만 HCl의 배출 특성은 환경 규제치를 넘어 섰으며 별도의 배가스 처리기술을 적용하여 환경기준을 맞출 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 60ton/h급 상용규모 RDF 전용 순환유동층 보일러를 설계하였다. 보일러의 용량은 10MWe 발전과 12ton/h 증기 공급에 적합한 규모로 산업체나 지역난방용 열병합 보일러에 적합한 사양이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.200-200
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• 2003

고체산화물 연료전지(SOFC)에서 사용되는 연결재의 주 기능은 각 단위 셀의 연료극과 다음 셀의 공기극을 전기적으로 연결하여, 공기와 사용연료의 분리역할을 하기 위하여 사용된다. SOFC용 연결재는 다른 구성요소 소재보다, 높은 전자 전도성, 낮은 이온전도성, 우수한 기계 적강도가 요구되며, SOFC는 고온에서 작동되기 때문에, 상온에서 작동온도까지 다른 요소 소재들과 유사한 열팽창계수와 물리, 화학적으로 안정성이 요구된다. 현재 연결재 제조기술은 EVD, CVD, plasma spraying, tape casting 등 다양하게 연구되고 있으며, 본 연구는 세라믹 연결재 증착방법 중 저렴한 비용으로 대량 생산이 용이한 습식법(dip coaling)을 적용하여, 연료극 지지체식 flat-tube형 고체산화물 연료전지의 지지체를 위해 세라믹 연결재를 제조하고, 그 특성을 연구하였다. 세라믹 연결재로써 선정한 합성조성은 LaCr $O_3$에 Ca이 치환 고용된 L $a_{0.6}$C $a_{0.41}$Cr $O_3$으로 pechini법으로 합성하였다. 합성된 조성은 100$0^{\circ}C$에서 5시간 하소후 가속 Ball Milling하여 0.5$\mu\textrm{m}$의 평균입자크기를 얻을 수 있었다. XRD 상분석결과 perovskite상 (L $a_{1-x}$ Ca/x/Cr $O_3$)과 CaCr $O_4$를 얻을 수 있었다. slurry를 제조하여 막의 밀착성을 증진시키기 위해 sand blasting시킨 flat tube지지체에 진공펌프를 이용하여 소재내부와 외부의 압력차로 dip coating한 후, 140$0^{\circ}C$로 소결 하였다. coating 결과 박리현상은 없었으나, 표면과 단면의 SEM분석결과 다소 porous한 박막층이 형성되었으며, Ca이온이 지지체로 permeation되는 현상이 발생하였다. 이와 같은 결과로부터 보다 치밀한 박막생성을 위해, slurry 제조조건을 변화시켰으며, Ca이온의 migration을 막기 위해 barrier layer를 이용하였다 완전 소결된 지지체는 가스투과도와 전기전도도측정을 통하여 특성을 평가하였다.였다.다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.186.2-186.2
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• 2011

RDF 연료의 열이용은 2003 폐플라스틱 고형연료 사용에 관한 고시가 나온이후 생산과 이용이 꾸준히 증가하는 추세이며 최근에는 원주, 대구, 부산 등 각 지역의 RDF 생산시설 구축 및 열병합 보일러 건설사업의 추진으로 더욱 활발하게 진행되고 있다. 본 연구는 순환유동층 시범 연소로에서 RDF를 전용으로 연소하여 그 연소특성을 고찰하고 상용 보일러 설계를 위한 연소자료를 축적하는 데 있다. 본 연구는 실험을 위하여 자체로 건설한 순환유동층 보일러에서 수행하였다. 연소 연구에서는 연소특성과 더불어, 환경기술과 연소로의 부식방지에 관한 기술을 고찰하였다. 보일러의 스팀사양은 $300^{\circ}C$와 15ata 이상으로 하였다. 설치된 보일러는 장시간의 운전과 반복 실험을 통해 상용 규모 보일러의 설계에 적용할 연소자료를 확보하였다. 또한 연료특성을 파악하기 위하여 국내에서 생산되는 RPF와 RDF 각 일종을 입수하여 성분을 분석하고 그 특성 자료를 비교하였다. RDF는 순환유동층 보일러에서 뛰어난 연소 효율을 나타내었으며 배연특성도 연소하는 동안 일정하게 배출되었다. 온도나 압력등 연소 변수는 RDF는 연소실험 동한 안정적인 값을 나타내었다. 대부분의 배연물질은 환경기준을 충족할 수 있었다. 다만 HCl의 배출 특성은 환경 규제치를 넘어 섰으며 별도의 배가스 처리기술을 적용하여 환경기준을 맞출 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.49-56
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• 2006

The single droplet combustion characteristics of multicomponent fuel such as diesel-oxygenate and diesel-paraffin blends under high ambient temperature and atmospheric pressure were investigated in the study. The results of the study may be concluded as follows : In the combustion of diesel fuel droplet with additive of oxygenate and paraffin, the dimensionless droplet size of $(D/D_o)^2$ was linearly decreased with time. A fuel droplet with low boiling temperature additives and in high boiling temperature diesel fuel evaporates and burns faster than usual diesel fuel. This rapid burning may result from so-called "micro-explosion" and its burning intensity varies with the types of additives. The results above may suggest that rapid evaporation of oxygenate additive in the middle stage of combustion can contribute much to combustion improvement of blended fuels. When compared to ordinary diesel fuel, neat oxygenate and paraffin fuels show blue flame during entire combustion which prove smokeless combustion.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2002.07a
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• pp.117-122
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• 2002

고체산화물 연료전지의 구성요소인 양극(공기극)을 GNP와 Pechini 법을 이용하여 $(La{1-x}Sr_x)MnO_3$ 양극을 합성하여 합성한 분말의 특성과 단위전지로 사용하기 위한 조건에서의 특성을 측정하였다. GNP로 합성한 분말의 경우 직접 $(LaSr)MnO_3$ 단일 결정상을 얻을 수 있었으나, Pechini 법으로 합성한 분말의 경우는 비정질이었다. 또한 각각의 방법으로 합성한 분말의 입자형태는 구형이었고 1차상 입자크기는 GNP가 40nm, Pechini, 법으로 합성한 경우 20nm 정도의 크기를 갖고 있었다. GNP로 합성한 분말의 입자크기와 비표면적의 경우 glycine의 첨가량이 증가함에 따라 입자크기는 감소하였으나 최적 glycine 첨가량은 2.0mole 였고, 이 때 평균2차상의 입자크기는 $13.24{\mu}m$로 agglomeration 되어있었다. 최적 cathode조성은 GNP법으로 합성한 $(La_{0.9}Sr_{0.1}MnO_3$로서 가능하였고, 이 조성에서의 열팽창계수는 $9.89\times10^{-6}/^{\circ}C$이고, 전기전도도($1200^{\circ}C$에서 2시간소결)는 110 S/cm을 나타내었다.

• The Journal of Engineering Research
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• v.2 no.1
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• pp.133-138
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• 1997

The conventional process in synthesizing mullite powder required high temperature ($1300^{\circ}C$) and long chemical reaction time. Thus the combustion process was used to synthesize the mullite powder in order to reduce the reaction time and temperature. The mixture of metal nitrate, fine silica, and fuel was used as the redox compounds under various experimental conditions. The combustion fire in hot plate experiment in rich, lean and stoichiometry fuel does not produce mullite. However, the obvious mullite, small amount of alumina and cristobalite was observed in the $500^{\circ}C$ pre-heat treatment furnace experiment. The components such as silica, urea, aluminm nitrate should be stoichiometry in order to make a perfect mullite crystal.

• 월간 기계설비
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• no.11 s.220
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• pp.29-37
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• 2008

최근들어 국제 유가가 급등하고 지구 온난화 등 환경문제가 부각되면서 기존의 에너지를 대체하는 대안으로 신재생 에너지가 전 세계적으로 뜨거운 이슈로 떠오르고 있다. 더구나 온실가스 감축 등 본격적인 환경경제 시대가 도래하면서 환경친화적이고 고갈 염려가 없는 신재생에너지가 효과적인 대안으로 주목받고 있다. 또한 고유가 및 기술개발 가속화도 신재성에너지 시장 확대를 부채질하고 있어 신재생에너지에 대한 관심이 신성장동력으로 집중되고 있다. 이처럼 환경문제 해결에 대한 관심은 '선택'이 아닌 '필수'가 되었다. 우리나라도 국가 차원에서 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 '저탄소 녹색성장' 정책을 마련하면서 신재생에너지 확대 보급을 위한 제도 및 대책이 새롭게 마련되고 있다. 건설산업은 대표적인 에너지 다소비업종에 속하기 때문에 이산화탄소 저감을 위해 에너지 저소비형 건축물 연구에 많은 투자를 하고 있으며, 신재생에너지를 이용한 생태토시 조성 등에 노력을 기울이고 있다. 특히 에너지를 다루는 기계설비는 이러한 신재생에너지와 밀접한 관련이 있기에 더욱 관심을 기울이고 있다. 태앙광을 비롯하며 지열, 풍력, 바이오 등 신재생에너지 개발은 물론 빗물이용 시스템 쓰레기 이송 설비와 같은 첨단과 환경이 조화를 이루는 아파트의 보급도 차츰 늘어나고 있는 추세다. '누구의 영역도 아닌' 곳이자 '누구의 영역도 될 수 있는' 신재생에너지가 설비건설업계에 확대, 보급되기 위해서는 설비건설업계의 관심이 집중되어야하며, 기술개발을 활발히 하여 선점경쟁에서 유리 한 고지를 접할 수 있을 것이다. 그렇다면 국내 신재생에너지의 개발 수준은 어디까지 왔을까? 이번 호는 그 현황을 집중 조명해 보고, 다음 호에는 풍력, 바이오에너지, 지열, 연료전자 수소 등을 하나씩 분석해 본다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.250.1-250.1
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• 2010

최근 석유공급 불안정성과 이산화탄소 배출 규제 움직임에 대응하기 위한 수단으로 바이오연료의 공급이 전세계적으로 증가하고 있다. 이와 같은 바이오디젤의 보급 활성화는 식물성 기름의 가격 상승과 수급 불안정 문제, 그리고 식량자원과의 충돌 문제를 야기하고 있다. 국내 바이오디젤 생산 원료로 사용되는 대두, 유채, 해바라기, 팜 등은 모두 식용시장과 수급 균형을 형성하고 있어 바이오디젤의 생산이 증가하게 되면 식용 오일 시장의 수급균형이 깨져 오일곡물 가격의 변동을 초래하게 될 것이다. 과거에는 수거비용을 들여 폐기하던 폐식용유 마저 이제는 돈을 주고 구입해야하는 실정에 다다랐다. 바이오디젤 생산비의 70~80%를 차지하는 원료유의 부족 현상에 따라 바이오디젤 업계에서는 soapstock, trapped grease, 폐식용유 등의 저급유지 활용 방안을 강구하고 있으며 자트로파와 같은 비식용 작물의 해외플랜테이션도 진행하고 있다. 본 연구에서는 커피찌거기에 남아 있는 오일을 속슬렛추출장치를 이용해 추출하고 전이에스테르화 반응을 수행하여 반응 특성과 커피오일 바이오디젤의 지방산 조성을 알아보고 바이오디젤 원료유로서의 사용가능성에 대해 알아보았다. 석유에테르를 용매로 속슬렛 추출장치를 이용해 추출시 원료대비 약 17%(w/w)의 오일을 추출할 수 있었다. 추출된 오일의 산가는 18.79mgKOH/g으로 매우 높아 직접 전이에스테르화 반응이 불가능하다. 고체 산 촉매 하에서 전처리 반응을 실시하여 유리지방산을 전환 제거한 후 염기촉매를 이용해 전이에스테르화 반응을 진행한 결과 약 80%의 바이오디젤(FAME) 함량을 얻을 수 있었다. 지방산 조성 분석 결과 리놀레익산(Linoleic acid, C18:2), 올레익산(Oleic acid, C18:1), 팔미틱산(Palmitic acid, C16:0)이 대부분을 차지하며 이 중에서도 리놀레익산이 44.17%로 가장 많은 함량을 보였다. 이는 커피찌꺼기 추출 오일이 바이오디젤 원료유로 활용 가능성을 나타내는 결과로, 색소성분 등의 불순물을 효율적으로 제거하여 증류정제 전단계에서의 바이오디젤 순도와 생산 수율을 증대시키기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다.