• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.32 no.2
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• pp.284-291
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• 2008

This study presents an aerodynamic design and numerical analysis of a centrifugal compressor in gas turbines for SOFC-gas turbine hybrid system application. Total-to-total pressure ratio of the compressor is 3.6:1 that could be used widely for small and large SOFC-gas turbine systems. The compressor consists of a centrifugal impeller and a wedge diffuser. Conceptual design and aerodynamic design with mean line analysis and quasi-3D analysis are performed, and aerodynamic parameters as well as design variables are discussed from the design results. A numerical analysis based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes equation was performed for the flow analysis of the compressor. The results show that the centrifugal compressor designed meets the design target, and the aerodynamic parameters and results of the compressor can be used for the aerodynamic design of centrifugal compressors and the feasibility study of SOFC-gas turbine system design.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.24 no.4
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• pp.95-103
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• 2016

The objective of this study was to investigate feasibility of semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure and to evaluate solidified fuel value of semi-dry anaerobic digestate. To evaluate semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure, 950 mL bottle type anaerobic reactor was set in the constant temperature room maintained at $35^{\circ}C$. To produce anaerobic digestate for making solidified fuel, acrylic cylindrical anaerobic digester(1,000 mm width ${\times}$ 450 mm height) was set in the constant room temperature to carry out batch test of semi-dry anaerobic digestion using same dairy cattle manure. Moisture content of dairy cattle manure and inoculum solution for anaerobic digestion were 80.64% and 96.83%, respectively. The dairy cattle manure and the inoculum solution was mixed by 1:1 ratio(v/v) for anaerobic digestion. Water content and VS/TS(Volatile Solids/Total Solids) of mixture of substrate and inoculum were 89.74% and 83.35%, respectively. In case of non-inoculated anaerobic digester, the biogas was not produced. By the semi-dry anaerobic digestion, the calorific value of the digestate was reduced by 20% compare to fresh dairy cattle manure. In other hand, ash content increased from 15% to 18.4%. The contents of Cr, Pb, Cd and S of pellet produced from anaerobically digested dairy cattle manure were not against the standard regulation for livestock manure solidified fuel. Therefore, it can be used as fuel that anaerobic digestate produced after semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.166-166
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• 2011

연료전지 핵심 부품 가운데 하나인 분리판(Bipolar plate)는 막전극체(MEA), 기체확산층(GDL)과 함께 발생한 전류의 수집 및 전달, 반응 가스의 수송, 반응/생성물의 수송 및 제거, 반응열 제거 등을 위한 냉각수 전달 등의 다양한 역할을 담당한다. 이러한 역할을 위하여 분리판은 우수한 전기전도성, 열전도성, 화학적 안정성이 요구되어 진다. 기존의 연료전지용 분리판은 흑연계 소재 및 수지와 흑연을 혼합한 복합 흑연 재료를 통해 제조하여 요구 되어지는 물성을 만족시켜 왔으나 흑연계 분리판의 경우 강도 및 가스 밀폐성 측면에서 낮은 특성을 보이며 특히 고가의 제조 공정 비용과 낮은 양산성으로 인하여 자동차 연료전지 상용화에 수많은 해결 과제를 안고 있었다. 흑연계 분리판의 이러한 문제점을 대체하기 위한 연구로 최근 금속계 분리판의 적용 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히 금속계 분리판은 양산 제조 공정이 적용 가능하여 대량생산이 가능하며 자동차 연료전지 스택의 경량화 및 박판화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 박판의 스테인리스강을 소재로 적용한 금속분리판의 양산을 위하여 반드시 선행되어야 할 연구가 바로 금형 코팅 연구이다. 일반 자동차 생산 금형을 평균 약 50만타로 예측한다면 연료전지 금속계 분리판 성형 금형의 현재 수명은 약 10만타로 추정 가능하다. 이러한 원인은 고하중의 프레스 사용과 정밀 금형으로 인한 극한 공정 조건으로 야기된 결과이며 문제 해결을 위하여 성형 금형에 PVD 코팅 적용 연구를 진행하였다. 성형 금형의 PVD 코팅 적용을 통하여 금형 교체 주기 감소를 통한 생산 원가 절감 및 이형성 개선을 통한 성형성 확보를 목표로 본 연구를 진행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.224.2-224.2
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• 2010

연료개질기는 연료전지 시스템의 핵심 구성요소 중의 하나로 도시가스로부터 수소를 생산하는 역할을 담당한다. 연료개질기는 주로 탈황, 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 반응의 4단계로 구성되어 있으며 이 중 상온 탈황부분을 제외한 나머지 부분은 일체화 설계를 통해 제작된다. 탈황의 경우 도시가스에 포함된 부취제인 황화합물를 제거하여 후단에 위치한 촉매층이 황에 의해 피독되는 것을 막는 역할을 하며 주로 상온흡착식 탈황제를 사용한다. 황이 제거된 도시가스는 물과 함께 연료개질기로 도입되어 수증기 개질반응을 통하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 소량의 메탄과 미반응 수증기로 구성된 개질가스로 전환된다. 이후의 수성가스 전이반응에서는 일산화탄소가 물과 반응하여 수소 생산량을 늘리며 동시에 일산화탄소의 농도를 낮추게 된다. 또한 고분자 전해질 연료전지에 공급되는 개질가스는 선택적 산화반응을 통하여 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 유지하게 된다. 이러한 기능의 연료개질기 개발의 주요 이슈로는 컴팩트화 및 고효율화이며 이 두가지 요소를 고려하여 연료개질기를 설계하여야 한다. 연료전지 시스템의 전체부피를 줄이기 위한 노력의 일환으로 연료개질기의 컴팩트화가 요구되는데 가정용 연료전지 기술 선진국인 일본 제품의 경우 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 부피는 20L정도로 알려져 있다. 또한 연료전지 시스템의 효율은 연료개질기의 개질효율과 연료전지 스택의 발전효율의 곱으로 계산되기 때문에 연료개질기의 연료개질 효율은 전체 시스템의 효율에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 한국에너지기술연구원에서는 수소생산량 기준 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 개발을 완료하였으며 크기 및 효율면에서 선진국 제품과 비교하여 동등 또는 우위의 수준을 달성하였다. 연료개질기 내부의 혼합 및 분배 구조를 개선하고 각 촉매층의 최적 배치를 통해 연료개질기의 부피를 최소화 하였으며 연료개질기 내부에서 고온부위와 저온부위 사이의 최적 열교환을 통해 열효율을 극대화 시켰다. 현재 개발된 $1Nm^3/h$급 개질기의 단열 후 부피는 13.5L 그리고 단독운전 시 열효율은 80%(LHV)로 측정되었다. 또한 $1Nm^3/h$급의 연료개질기의 스케일-업 설계를 통하여 수소생산량 3, $5Nm^3/h$ 규모의 연료개질기를 개발하였으며 성능평가가 진행 중이다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.211-217
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• 2003

A liquid rocket engine(LRE) Using LO$_2$/LNG(Liquefied Natural Gas) propellants was experimentally evaluated. The purpose of this study was to investigate the performance of the LO$_2$/LNG rocket combustor that is composed of three sect ions(igniter spacer, cylinder and nozzle section), especially focused on the influence of regenerative cool ing effect in association with the phase of regenerative coolant Series of tests were conducted under the conditions of water cool ing and regenerative cool ing with LNG in the cylinder section and independent cool ing with water in the igniter spacer and nozzle sections. Parametric studies on the variation of a chamber pressure and mixture ratio were undertaken. In addition, effect of propellant(LNG) composition and its enthalpy on the performance is examined.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.182-189
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• 2005

In order to investigate the effect of premixed gasoline, diesel fuel, and n-heptane charges on the combustion and exhaust emission characteristics in a direct injection (DI) diesel engine, the experimental studies are performed. The premixed fuels are injected into the premixing chamber that installed upstream of the intake port in order to minimize the inhomogeneity effect of premixed charge. The injection nozzle for directly injected fuel is equipped in the center of the combustion chamber. The air temperature control system is equipped in the intake manifold to examine the effect of air temperature. The experimental results of this study show premixing fuel is effective method to reduce the NOx and soot emissions of diesel engine. NOx emissions are linearly decreased with increasing premixed ratio for the three kinds of premixed fuels. The heating of intake air $(80^{\circ}C)$ reduced the deterioration of BSFC in high premixed ratio, because it promotes evaporation of premixed diesel droplet in the premixing chamber.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.9
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• pp.945-951
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• 2012

A water emulsion fuel can be used to reduce soot and NOx emissions simultaneously because it has a lower combustion temperature and better fuel atomization owing to the evaporative latent heat and microexplosion of water. Moreover, it can be used without making special modifications to conventional diesel engines. Therefore, this fuel has attracted considerable research attention. In addition, lower-grade fuels are being considered for use in conventional engines because of an increase in oil prices. In this study, we investigated the combustion and exhaust characteristics of MDO (marine diesel oil), which has a lower grade than common diesel oil, and ME (MDO water emulsion) under various test conditions in an automotive diesel engine.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.884-887
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• 2009

최근에 경기악화에 따른 석유수요 감소로 우리가 주로 수입하는 두바이유는 배럴당 56 달러선이지만, 유가가 배럴당 100~120 달러로 오를 경우, 원유 대체 및 신규 에너지원 확보를 위해 Bitumen, Oil Shale, 중질잔사유 등 고점도 액상연료를 이용하기 위한 기술개발이 활발히 진행될 것으로 예상된다. 그리고 이에 따라 연소효율이 떨어지는 고점도 저급연료를 이용하여 연소효율을 극대화시키기 위해 계면활성제를 이용하여 화학적으로 유화시키는 기술들이 개발되어 있다. 본 연구에서는 고점도 유체에 대해 계면활성제를 이용하지 않고 캐비테이션 방식을 이용하여 고점도 유체를 에멀젼화 하는 기술을 연구하였다. 에멀젼화 기술은 저급연료유에 물을 혼합하여 안정적으로 장기간 유수분리가 일어나지 않으며, 복합연료로서 반응로에서 연소시킴으로써 연소율을 개선시킬수 있는 기술인데, 발전소의 보일러, 선박, 소각로 등에 적용할 수 있으며 중질잔사유를 사용하는 가스화 발전에도 본 기술이 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.38 no.7
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• pp.799-805
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• 2014

Recently, the regulations of the Local and Global for a variety of air pollution prevention has been enhanced by the steep rise in fuel oil prices. So, the appearance of Gas Fuelled Ships became necessary. In this study, we configured a regasification system which uses Eglycol water as a heating medium to evaporate before being supply fuel to the DF engine, then we analysed the system properties according to the Eglycol water mixing ratio. The results were as follows. When pressure, temperature, and flux of natural gas(NG) which are supplied to DF engines are uniformly kept, the higher mixing ratio of Eglycol is, the lower mixing specific heat of Eglycol water. And the cycle flux and electric power were 1.65 and 1.54 times more required. respectively, than water was used as the heating medium. Basic variables including mass flux according to the mixing ratio of Eglycol water, required electric power of operating fluid pumps, the temperature of natural gas which is supplied to the engine, and the heat exchanger's capacity were drawn from the gotten results.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.23-33
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• 1999

용융탄산염 연료전지의 대형화에 관한 기본 기술을 확립하기 위하여 전극의 유효면적이 625 $\textrm{cm}^2$인 단위전지를 20단 적층한 내부 분배형 용융탄산염 연료전지 스택을 제작하고 그 성능을 살펴보았다. 연료로 72% H2/18% CO2/10% H2O를 , 산화제로는 70% air/30% CO2의 혼합 기체를 사용하여 운전한 결과 전류밀도가 150 mA/$\textrm{cm}^2$이고 연료 및 산화제의 이용율이 0.4일 때, 스택 전압이 16.62 V로 1.56 kW의 높은 초기출력을 나타내었다. 스택 내 분리판에서의 온도 분포는 가스 흐름 방향으로 온도가 증가하였으며 스택출력이 높아질수록 가스 배출 부분의 온도가 상승하였다. 스택 내 각 단위전지간의 성능 분포는 균일하지 않았으며, 가스이용율에 따라 그 편차가 증가하였다. 연속 운전 300시간 후부터 스택의 성능이 감소하였으며, 그 원인을 분석한 겨로가 탄소 석출과 부식 생성물에 의한 전기 단락 때문으로 밝혀졌다. 본 연구를 통하여 anode 출구에서의 가스 조성을 분석함으로써 전기 단락에 의한 전압 손실량을 계산하는 기법을 확립하였다. 또한 본 연구에서 얻은 결과를 통하여 향후 스택의 대형화와 장수명화에 대한 대책을 제시하였다.