• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.226-232
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• 2013

소형 무인항공기의 동력장치로 연료전지 시스템을 적용하기 위해 화학수소화합물 수소 저장방법을 이용한 소형 수소 발생 제어장치를 설계하였다. 효율이 높은 소형/경량 수소 발생 제어장치를 설계하기 위하여 $NaBH_4$ 수용액 공급 유량에 따른 Co-B 촉매의 수소 전환율을 확인하였고, 100W 스택의 최대 수소 발생량에 적합한 Co-B 촉매양을 제안하였다. 효율적인 연료 소모를 위해 Dead-end 방식의 스택을 선택하였고, 수소 발생 제어장치 내부 압력을 이용한 펌프 on/off 제어로 수소 생성량을 제어하였다. 소형 수소 발생 제어장치를 이용한 연료전지 시스템의 각 작동구간에서 안정된 운전을 확인하였다. 장시간 운전 실험을 통하여 최대 7시간 운전이 가능하며, 임의의 비행 프로화일에 요구되는 추력 프로화일은 최소 4시간 이상 조정 가능함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.76-83
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• 2005

화석연료의 점진적인 고갈과 그 사용에 따라 발생하는 환경오염 문제의 해결 및 에너지 안보 차원에서 세계 각국은 수소경제로의 이동을 준비 중이며 현재 기술개발을 통해 상업화의 시기를 앞당기는 노력을 하고 있다. 국내에서는 2003년부터 본격적으로 정부 주도의 기술개발 및 실용화 사업을 추진하고 있으며 민간 부문에서는 국내 대기업들을 위주로 해외 전문업체와의 제휴를 통해 차세대 수종 사업으로 수소 연료전치 기술개발을 추진 중이나, 아직까지 기술력이 세계수준에는 이르지 못하고 있는 실정이다. SK는 산업자원부와 에너지관리공단에서 주관하는 대체에너지 기술개발 사업 중 수소연료전지 분야의 '수소스테이션(Hydrogen Station) 국산화 기술개발' 사업의 주관 기관으로서, 독자 기술로 개발한 수소 발생 장치를 중심으로 하여 2007년 수소스테이션 건설을 목표로 연구를 수행하고 있다. 수소스테이션 국산화 기술 개발은 2004년부터 2009년까지 총 5년간에 걸쳐 진행되며, 주관 연구기관인 SK는 수소 발생 장치의 개발과 이를 중심으로 한 수소스테이션의 건설을 총괄하고 있으며, 3개 국책 연구 기관 및 4개 대학이 위탁연구 기관으로 참여하여, 수소 생산 신공정 개발, 촉매 개발, PSA개발 및 탈항 기술 개발 등에 대한 요소 기술의 국산화를 목표로 연구를 진행하고 있다. 본 고에는 2004년부터 현재까지의 주요 연구 결과 및 수소스테이션 건설 추진 현황을 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.330-330
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• 2010

하나로 노심에서 발생하는 열중성자를 감속재인 액체수소층을 통과시켜 냉중성자를 생산 하는 설비인 냉중성자원 시설은 초경량 합금, 신소재 및 DNA 구조연구 등의 첨단기술연구에 유용한 도구로 활용될 계획이며, 현재 원자력연구원에서는 냉중성자원 시설을 개발하여 제작 설치하였고, 이 장치들에 대해 기능시험을 수행하였다. 냉중성자원 시설계통에서 가스블랭킷계통은 수소의 외부누출을 방지하고, 진공용기를 포함한 수조내기기 내부로 공기 및 경수가 유입되지 않도록 하여 냉중성자원을 보호하기 위한 역할을 수행한다. 또한 가스블랭킷계통의 구성은 가스공급장치($N_2$ 및 He 가스 실린더로부터 가스공급 기능), 질소충압탱크, 진공박스, 수소박스, 밸브박스 및 각 구역별 독립 배관 등으로 되어있다. 이동식 진공배기장치는 가스블랭킷계통에서 사용하기 위해 특수하게 제작된 장치로서 진공계통과 수소계통의 초기충진 시 또는 계통배기 시 잔류가스를 제거하거나, 블랭킷가스의 오염검사를 위한 시료채취 기능 등을 수행할 수 있도록 되어있다. 본 논문에서는 냉중성자원장치 내의 수소계통 및 진공계통의 배관과 기기를 외기와 경수로부터 안전하게 격리시키기 위해서 제작설치 적용된 가스블랭킷계통에서 이동식 진공배기장치를 이용하여 잔류가스 제거방법과 각 가스블랭킷 영역으로부터 시료를 채취하여 수행된 산소농도 분석에 대해 기술하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.303-305
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• 2005

현재 인류가 직면하고 있는 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 최선의 대안으로서 수소 에너지 및 연료전지 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 디메틸 에테르를 이용한 수소 생산 기술에 대한 연구를 수행하였다 디메틸 에테르(BATE)는 안정한 화합물로서 비 활성적이고 부식성이 없으며 발암성 및 마취성이 얼어 인체에 무해한 청청 연료로서 각광을 받고 있으며 특히 기존의 LPG 인프라를 그대로 사용할 수 있는 장점 등으로 수소 스테이션 및 소형 연료전지용 수소 발생기 등에의 적용을 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 이러한 응용을 위한 수소 발생기용 DME 개질 반응기의 개발을 위하여 본 반응에 대한 촉매 종류의 영향, 공간속도의 최적화, 반응 메카니즘에 따른 촉매 선정, 반응온도 등의 다양한 반웅 조건에 대한 영향을 확인하고 실제 소형 연료전지를 위한 수소공급 장치로서 적용코자 마이크로채널 반응기에 적용하여 마이크로채널 DME 개질반응기의 컴팩트한 수소공급 장치로서의 적용 가능성을 평가하였다.

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.45-51
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• 2018

본 연구는 도심지 거리 하수 악취 물질인 황화수소($H_2S$)를 제거하기 위해 맨홀에 설치해 악취를 제거하는 맨홀필터 악취제거장치의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 첫번째로 맨홀필터에 들어 있는 첨착활성탄의 황화수소($H_2S$) 흡착 성능 평가 결과 황화수소 제거율이 약 99.8%를 나타냈다. 두 번째로 악취제거장치 성능평가를 위해 서울특별시 대표적인 악취 발생 맨홀 4지점에서 성능을 평가한 결과, 대표적인 악취 유발물질인 황화수소($H_2S$)를 97% 이상 제거하는 것으로 확인되었다. 본 성능 평가 연구결과를 통해 맨홀필터 악취제거장치는 하수관거 맨홀에서 발생되는 악취를 제거하는 장치로써 적용 가능성이 충분한 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.549-549
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• 2013

고전압 펄스 플라즈마를 액체 속에서 발생시켜 수소 스펙트럼의 광학적 특성을 연구하였다. 고전압 펄스 발생 장치인 막스 제네레이터는 용량이 $0.5{\mu}F$인 축전기 5개로 이루어져 있다. 각각의 축전기는 전원 장치를 이용하여 저항을 통해 병렬로 충전되며, 방전 시에는 불꽃 방전 스위치에 의해 동시에 직렬로 연결되어 고전압을 발생시킨다. 따라서, 출력 전압과 전류는 40kV, 3 kA이며 총 에너지는 약 125 J이다. 직육면체 모양의 폴리카보네이트 용기 내부의 양쪽면에는 탐침 모양의 전극이 구성되어 있으며 전극 사이에서 고전압을 가진 플라즈마가 형성된다. 실험에서 액체로는 증류수를 사용하였다. 액체 방전 시 발생하는 수소 스펙트럼을 관측하기 위해 초점거리 30 cm의 monochromator를 이용하였고, 수소 알파선의 656.3 nm와 수소 베타선의 434.1 nm를 관측하였다. 전자 밀도의 측정법으로는 Stark broadening법을 이용하여 측정하였으며, 전자 온도는 Stark profile의 상대적인 전자 밀도의 비를 이용하여 계산하였다. 전자밀도는 실험조건에서 약 $3{\times}10^{15}cm^{-3}$, 전자온도는 약 2.5 eV가 측정되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.211-212
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• 2011

플라즈마를 제어하기 위해서는 플라즈마의 온도, 밀도, 에너지 분포등과 같은 플라즈마의 특성을 정확히 측정할 수 있어야한다. 핵융합발전에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 플라즈마의 온도, 밀도 등 각종 변수들을 시공간적으로 계측, 분석할 수 있는 진달설비를 사용하고 있으며, 정확한 플라즈마 제어와 측정을 위한 새로운 진단기술을 개발하고 있다. 그리고 중요한 변수중에 하나인 플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 중성입자 검출법이 잘 알려져 있다. 이 실험은 수소 중성입자가 토카막 내부의 플라즈마 이온과 충돌하면서 생성된 고속 중성입자의 에너지를 분석하는 실험이다. 본 연구의 실험방법은 수소 중성입자를 이온빔 장치에서 이온화 시킨 후 자체 제작한 가속기를 통하여 가속시켜 에너지 특성을 분석을 하는 것이다. 본 연구의 실험장치로 에너지 교정용 100 keV 이온빔 소스를 제작 하였고 이온빔 장치 내부에 수소기체를 주입하고 기체방전을 일으켜 플라즈마를 발생시켰다. 이온빔 외부에는 팬을 설치하고 전도성이 강한 물 대신 전도성이 약한 오일을 사용하여 냉각 하였다. 이온빔 장치와 결합될 이온 가속장치는 지름 300 mm, 두께 2 mm의 원형 구리판을 여러층으로 쌓아 전극으로 제작하였고 전극과 전극 사이에서 코로나 방전과 스파크를 방지하기 위해 전극 둘레에 코로나링을 설치 하였다. 또한 전극 사이마다 1G${\Omega}$의 저항을 설치한 후 고전압을 생성하여 이온 가속 효율을 증대시켰다. 진공시스템으로는 Alcatel사의 CFF100 터보분자 펌프와 우성진공사의 MVP24 진공로타리펌프를 결합하여 사용하였으며, 진공도측정은 Alcatel사의 ACS1000 장치를 사용하였다. 고진공후 고속 중성입자의 이온화와 에너지 측정을 위한 전하교환기를 설치하였다. 전하교환기로는 진공시스템을 별도로 설치하고 비용이 비교적 많이 드는 기체형 전하교환기 대신 소형화가 가능하고 유지보수가 좋은 고체형 전하교환기 제작하여 실험 하였다. 전하교환기에서 이온화된 고속 중성입자가 전기장이나 자장에 영향을 받았을때 에너지분포를 디텍터를 통해 측정하였다. 즉, 이온화된 중성입자의 에너지가 실리콘 다이오드를 통해 전압 펄스 신호로 변환되고 이차 증폭기를 통해 전압 펄스 신호들이 증폭한다. 에너지 측정을 위한 디텍터는 소형화가 가능하고 비용이 비교적 적게 드는 실리콘 다이오드를 설치하였다. 본 연구결과 중성입자 에너지 분석 장치가 실제 핵융합 장치의 플라즈마 이온온도와 특성 측정에 적용할 수 있으며, 앞으로 개발될 여러 형태의 응용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 진단에 이용될 것으로 기대한다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권3호
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• pp.329-334
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• 1992

광합성세균에 의한 광의존 수소생산에 있어서 상시 가변적인 태양광 이용조건에 대응되는 자동조절 반연속배양장치를 구성하였다. 이는 pulse 발생장치를 설비한 가스메터에 의해 일정의 수소생산량이 측정되면, 수소생산에 소비된 만큼의 기질이 timer와 연결된 정량펌프에 의해 공급될 수 있는 시스템이다. 이 배양장치를 이용하여, 옥외조건에서 Rhodopseudomanas sphaeroides B6의 agar gel 고정화균체에 의한 수소생산 실험을 시도하였다. 일조와 기후의 격심한 변동에도 불구하고 배양이 잘 조절되어 수소생산성이 유지되었다. 이는 광합성세균의 수소생산을 위한 옥외 반연속배양의 자동조절 가능성을 나타내는 것이다.

• 한국광학회지
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• 제29권3호
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• pp.119-125
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• 2018

수소 가스는 신 재생 에너지원으로서, 에너지의 발생과정에서 오염물질의 배출이 없는 친환경적인 에너지원이다. 그러나 수소 가스는 인화 에너지가 낮으며, 무색, 무취의 화염 전파성과 폭발성이 강한 매우 위험한 물질 중 하나이다. 수소 가스의 검출을 위한 다양한 기술이 있으나, 대부분 센서를 이용하여 대기 중의 수소 가스를 수집하여 측정하는 근거리 측정 기술이 대부분이다. 수소 가스 측정 기술 중 하나인 라만 라이다 장치는 수소 가스의 강한 라만 산란 현상을 이용하여 원거리에서 수소 가스 농도 검출 및 분포를 계측할 수 있는 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 넓은 영역에서(2~50 m) 누출된 수소 가스의 원거리 측정을 위한 on-axis 형태를 갖는 라만 라이다 장치를 개발하였다. 본 연구를 통하여 개발된 수소 가스 원거리 탐지 거리가 향상된 라만 라이다 장치의 성능을 검증하기 위하여, 수소 가스 폭발을 방지 및 농도 변화가 가능한 가스 챔버를 이용하여 라만 라이다 장치로부터 50 m 거리에 위치한 수소 가스 농도 측정 실험을 수행하였다. 그 결과, 개발된 라만 라이다 장치를 이용하여 50 m 거리에 위치한 0.66 Vol.%의 수소 가스 검출이 가능함을 증명하였다.

• 한국진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.417-424
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• 1995

전자 회전 공명 플라즈마 발생 장치에서 CF4를 방전시켰을 때 각종 플루오로카본 래디칼의 절대적, 상대적 밀도 변화를 수소 철가율, 동작 압력 그리고 축방향에 따라 appearace mass spectrometry(AMS)를 통해 조사하였으며, 플루오린 원자의 상대적 밀도 변화가 actinometry법에 의해 조사되었다. 수소첨가에 따른 CF2 래디칼의 거동을 actinometry와 AMS로 살펴보았을 때 서로 일치하는 경향을 얻었으며 마이크로웨이브전력 500W, 압력 7.5mTorr에서 CF3와 CF2 래디칼의 밀도가 CF에 비해 높았으며 각각 2X1013/㎤, 1X1013/㎤의 값을 가졌다. 수소를 첨가함에 따라 플루오린 원자와 CF3의 밀도는 감소하는 반면 CF2와 CF의 밀도는 현저히 증가하여 수소가 40% 첨가된 경우 CF2의 밀도가 CF3보다 커짐을 확인하였다. 또한, CF2가 증가하면서 C2F4의 존재가 확인되었으며, 수소가 30% 첨가된 경우 축방향을 따라 C2F4래디캄만이 증가하였고 플루오린 원자는 감소하는 반면 다른 CFx(x=1~3)래디칼은 거의 변화가 없었다. 이러한 실험 결과를 토대로 CF4+H2 플라즈마를 이용한 산화막 식각 특성이 설명되었다.