• Title/Summary/Keyword: 수소연료

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Humanity and Automotive (인간과 자동차)

  • Choi, Seibum
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2013.10a
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    • pp.870-870
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    • 2013
  • 운송수단은 시대별로 요구되는 성능과 기술 수준 그리고 사용 가능한 에너지의 형태에 따라서 변화되어 왔습니다. 1900년대 초 전기자동차의 고질적인 제한적 운행 거리 문제는 내연기관의 발명으로 인해서 쉽게 해결되었다. 이 후 내연기관의 급속한 보급과 도심 과밀화로 인해서 공해 문제가 대두되었는데, 공해 문제 역시 배기 가스 환원 촉매의 발달과 자동차 전자 제어 기술의 발달로 대부분 해결된 상태이다. 최근에는 사용 가능한 화석에너지의 절대량 측면에서 하나의 커다란 시대적 전환점에 서게 되었다. 즉 아직도 사용 가능한 석유의 절대적인 양적 측면에서는 적당한 공급이 이루어지고 있으나 그 가격 면에서는 급격한 상승이 이어지고 있으며 이는 석유의 채굴이 점점 어려워지고 있음에 기인한다. 에너지의 현황을 객관적으로 살펴 보기 위해서 자동차에 있어서 절대적인 오일을 중심으로 그리고 통계자료 위주로 문제를 분석해 본다. 그리고 수소 연료 전지와 전기자동차 등 여러 가지 대체 에너지 운송기술이 많이 거론되고 있으나 널리 대중화 되고 있지 못하는 근본적인 문제점들이 어디에 있는지 분석해 본다. 이어서 소위 대체 에너지들이 자동차에 있어서 석유의 대체 수단으로 적합하지 않다면 과연 에너지를 가장 많이 쓰는 영역중의 하나인 운송 분야의 현재와 미래의 나아갈 방향은 무엇인지 그 해법을 생각해 본다. 석유를 대체할 에너지의 공급 방안이 충분하지 않다면 마지막으로 생각할 수 있는 것은 에너지의 소비 측면이다. 다행히도 그간 소비 측면의 개선 방안이 많이 소홀하게 취급되어져 왔다. 즉 에너지의 효율을 향상시킬 수 있는 여력이 충분하고도 많이 있다는 희망적인 소식이다. 이에 따라 에너지 효율 향상에 유용하게 사용할 수 있는 다양한 제어 기술을 소개한다. 에너지와 운송수단의 문제를 거시적이고 동시에 현실적으로 바라볼 수 있는 안목을 갖게 되기를 기대한다.

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A Patent Analysis on the Gas Hydrate Exploration and Development (특허정보를 통한 가스하이드레이트 기술동향 분석)

  • Lee, Jae-Wook;Kim, Seong-Yong
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2006.06a
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    • pp.403-406
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    • 2006
  • 최근 막대한 매장량으로 인해 미래의 비재래형 에너지원으로 주목받고 있는 천여가스 하이드레이트는 고압 저온 환경에서 수소결합을 하는 고체상 격자 내에 객체분자인 가스분자가 포획되어 형성된 가스하이드레이트의 일종으로 영구 동토지역과 심해저의 퇴적층에 광범위하게 분포되어 있다. 본 연구에서는 이러한 가스하이드레이트의 개발기술과 천연가스의 저장과 운송기술에 관한 미국 일본 유럽 등 특허 3극 및 한국 특허 총 357건을 추출하고 특허정보 분석을 실시하여 국내외 기술개발 동망 및 기술변화 추이를 살펴보았다. 특허 검색에 사용된 DB와 분석도구는 특허청 선행기술 전문조사기관 등으로 지정된 (주)윕스사의 WIPS와 ThinKlear이며, 미국/일본/유럽 등 특허 3극과 한국에서 공개 또는 등록된 특허를 검색대상으로 하였다 자원으로서 천연가스 하이드레이트를 개발하는 기술과 관련하여 총 193건의 특허가 추출되었으며, 이 때 사용하는 방법에는 감압법, 열처리법, 억제제 주입법 등이 있었다. 또한 연료용 가스, 특히 메탄가스의 수송 및 저장에는 통상 액화하여 액화천연가스로 수송하는 방법이 사용되고 있으나 가스하이드레이트를 이용할 경우 액화천연가스를 이용하는 것보다 더 경제적임이 보고되면서 이와 관련된 연구가 활발히 진행 중이며, 총 164건의 특허가 추출되었다. 상기 추출된 총 357건을 대상으로 연도별 출원동향, 국가별 점유율 및 시계열 분석, 분류기술별 출원동향 등의 특허정보 분석을 수행하였다.

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The Effect of Rapid Consolidation of Nanostructured MoSi2-SiC Composite on its Mechanical Properties (나노구조 몰리브덴늄실리사이드-실리콘카바이드 복합재료의 급속소결과 기계적 성질)

  • Ko, In-Yong;Chae, Seung-Myoung;Shon, In-Jin
    • Korean Journal of Metals and Materials
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    • v.48 no.5
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    • pp.417-423
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    • 2010
  • A dense nanostructured MoSi$_{2}$-SiC composite was synthesized by a pulsed current activated combustion synthesis method within 2 min of one step from mechanically activated powders of Mo$_{2}$C and Si. Simultaneous combustion synthesis and consolidation were accomplished under the combined effects of a pulsed current and mechanical pressure. Highly dense MoSi$_{2}$-SiC with a relative density of up to 98% was produced under simultaneous application of an 80 MPa pressure and pulsed current. The average grain size and mechanical properties of the composite were investigated.

A Study on the Effects of Supply of Fuel Cell Electric Vehicles(FCEV) on Trade (수소연료전지차의 도입이 무역에 미치는 효과 분석에 관한 연구)

  • Soo-Young Oh;Hyang-Sook Lee
    • Korea Trade Review
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    • v.47 no.1
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    • pp.1-12
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    • 2022
  • This study analyzes FCEV among measures to respond to climate change policies. In particular, it proposes alternatives to solve this problem in the trade industry, which relies on transportation sectors with high greenhouse gas emissions such as exports and imports of goods. Therefore, when FCEV is introduced in the transportation sector, changes in CO2 emissions, a greenhouse gas, and changes in logistics costs for changes in CO2 emissions are set through scenarios to evaluate the impact on product trade, such as imports and exports. As a result, the increase in logistics costs due to carbon dioxide emissions affected the import and export volume of goods, and when FCEV was introduced, the export volume would increase by up to 5.6%, and the import volume by up to 30%. In addition, CO2 emissions decreased to about 60% in 2050. Therefore, the introduction of FCEV in the transportation sector will greatly contribute to increasing sales in the trading industry and will be able to solve environmental problems such as greenhouse gas reduction.

Applications and technical standards for biogas (바이오가스 활용과 품질기준)

  • Kim, Seung-Soo
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.18 no.3
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    • pp.38-49
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    • 2010
  • The technology of anaerobic digestion of organic wastes has been researched for the production of biogas in various purposes. Biogas comes from anaerobic digestion and landfill in which that of main components are methane and carbon dioxide containing small amount of hydrogen sulfide and ammonia. Biogas can either be used directly on the site where it is generated after proper upgrading or distributed to external customer via separate pipelines like natural gas. There are four basic ways biogas can be utilized such as production of heat and steam, electricity production, vehicle fuel and production of chemicals. There is no international technical standard for biogas use but some countries have developed national standards and procedures for biogas use. In this paper, technical standards of biogas depending on purpose have reviewed for the several countries.

Material Life Cycle Assessment on Mg2NiHx-5 wt% CaO Hydrogen Storage Composites (Mg2NiHx-5 wt% CaO 수소 저장 복합재료의 물질전과정평가)

  • Shin, Hyo-Won;Hwang, June-Hyeon;Kim, Eun-A;Hong, Tae-Whan
    • Clean Technology
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    • v.27 no.2
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    • pp.107-114
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    • 2021
  • Material Life Cycle Assessment (MLCA) was performed to analyze the environmental impact characteristics of the Mg2NiHx-5 wt% CaO hydrogen storage composites' manufacturing process. The MLCA was carried out by Gabi software. It was based on Eco-Indicator 99' (EI99) and CML 2001 methodology. The Mg2NiHx-5 wt% CaO composites were synthesized by Hydrogen Induced Mechanical Alloying (HIMA). The metallurgical, thermochemical characteristics of the composites were analyzed by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), specific surface area analysis (Bruner-Emmett-Teller, BET), and thermogravimetric analysis (TGA). As a result of the CML 2001 methodology, the environmental impact was 78% for Global Warming Potential (GWP) and 22% for Eutrophication Potential (ETP). In addition, as a result of applying the EI 99' methodology, the acidification was the highest at 43%, and the ecotoxicity was 31%. Accordingly, the amount of electricity used in the manufacturing process may have an absolute effect on environmental pollution. Also, it is judged that the leading cause of Mg2NiHx-5 wt% CaO is the addition of CaO. Ultimately, it is necessary to research environmental factors by optimizing the process, shortening the manufacturing process time, and exploring eco-friendly alternative materials.

Nonthermal Plasma-assisted Diesel Reforming and Injection of the Reformed Gas into a Diesel Engine for Clean Combustion (디젤의 청정연소를 위한 저온 플라즈마 연료개질 및 개질가스의 디젤엔진 첨가에 관한 연구)

  • Kim, Seong-Soo;Chung, Soo-Hyun;Kim, Jin-Gul
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.27 no.4
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    • pp.394-401
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    • 2005
  • A nonthermal plasma-assisted fuel reformer was developed and the effects of operating variables on the performance of this reformer were studied. The $H_2$-rich reformed gas from the reformer was injected into a diesel engine under an idle condition and the effects of the amount of injected gas on the NO and soot reduction were investigated. It was found that with increasing electric power consumption, the degree of facility of ignition of the reforming reaction in the reformer could be enhanced. The performance of the reformer including $H_2$ concentration, $H_2$ recovery, and energy conversion was affected only by the O/C mole ratio. This was because the equilibrium reaction temperature was governed by the O/C mole ratio. With increasing O/C mole ratio, the $H_2$ recovery and energy conversion passed through the maximum values of 33.4% and 66%, respectively, at an O/C mole ratio between 1.2 and 1.5. The reason why the $H_2$ recovery and energy conversion increased with increasing O/C mole ratio when the O/C mole ratio was lower than $1.2{\sim}1.5$ appeared to be that the complete oxidation reaction occurred more enough with increasing O/C mole ratio in this low O/C mole ratio range and accordingly the reaction temperature increased. Whereas the reason why the $H_2$ recovery and energy conversion decreased with increasing O/C mole ratio when the O/C mole ratio was higher than $1.2{\sim}1.5$ appeared to be that the complete oxidation reaction was further advanced and the $H_2$ recovery and energy conversion decreased. As the weight ratio of reformed diesel to total diesel which entered the diesel engine was increased to $18.2{\sim}23.5%$, NO and soot reduction efficiencies increased and reached as values high as 68.5% and 23.5%, respectively.

A Study on Selective Adsorption of Phenanthrene Dissolved in Triton X-100 Solution using Activated Carbons (활성탄을 이용한 Triton X-100 용액에서의 phenanthrene의 선택적 흡착에 관한 연구)

  • Ahn, Chi-Kyu;Kim, Young-Mi;Woo, Seung-Han;Park, Jong-Moon
    • Journal of Soil and Groundwater Environment
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    • v.11 no.2
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    • pp.13-21
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    • 2006
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are widespread soil contaminants and major environmental concerns. PAHs have extremely low water solubility and are strongly sorbed to soil. A potential technology for remediation of PAHcontaminated soils is a soil washing with surfactant solutions. While the use of surfactants significantly enhances the performance of soil remediation, operation costs are increased. Selective adsorption of PAHs by activated carbons is proposed to reuse the surfactants in the soil-washing process. The adsorption isotherms of pure chemicals (Triton X-100 and phenanthrene) onto three granular activated carbons were obtained. The selective adsorption of phenanthrene in mixed solution was examined at various concentrations of phenanthrene and Triton X-100. The selectivity results were discussed with pore size distribution of activated carbons and molecular sizes of phenanthrene and the Triton X-100 monomer. The selectivity for phenanthrene was much larger than 1 regardless of the particle size of activated carbons. The selective adsorption using activated carbons with proper pore size distribution would greatly reduce the material cost for the soil washing process by the reuse of the surfactants.

A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases (음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리)

  • Kim, Sangguk;Jeong, Minji;Kwon, Hyolee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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Effects of Calcination Temperature on Characteristics of Electrospun TiO2 Catalyst Supports for PEMFCs (열처리 온도가 전기방사방법을 이용하여 제조한 PEMFC용 TiO2 담체의 물리적 특성에 미치는 영향)

  • Kwon, Chorong;Yoo, Sungjong;Jang, Jonghyun;Kim, Hyoungjuhn;Kim, Jihyun;Cho, Eunae
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.24 no.3
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    • pp.223-229
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    • 2013
  • Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is a power generation system to convert chemical energy of fuels and oxidants to electricity directly by electrochemical reactions. As a catalyst support for PEMFCs, carbon black has been generally used due to its large surface area and high electrical conductivity. However, under certain circumstances (start up/shut down, fuel starvation, ice formation etc.), carbon supports are subjected to serve corrosion in the presence of water. Therefore, it would be desirable to switch carbon supports to corrosion-resistive support materials such as metal oxide. $TiO_2$ has been attractive as a support with its stability in fuel cell operation atmosphere, low cost, commercial availability, and the ease to control size and structure. However, low electrical conductivity of $TiO_2$ still inhibits its application to catalyst support for PEMFCs. In this paper, to explore feasibility of $TiO_2$ as a catalyst support for PEMFCs, $TiO_2$ nanofibers were synthesized by electrospinning and calcinated at 600, 700, 800 and $900^{\circ}C$. Effects of calcination temperature on crystal structure and electrical conductivity of electrospun $TiO_2$ nanofibers were examined. Electrical conductivity of $TiO_2$ nanofibers increased significantly with increasing calcination temperature from $600^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$ and then increased gradually with increasing the calcination temperature from $700^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$. It was revealed that the remarkable increase in electrical conductivity could be attributed to phase transition of $TiO_2$ nanofibers from anatase to rutile at the temperature range from $600^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$.