• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.590-599
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• 2011

연료전지시스템의 고효율화를 목적으로 수소가 가진 화학적 에너지를 최대한 전력화하기 위하여 연료전지에서 발생하는 폐열을 적극 활용할 필요가 있다. 이런 목적에 폐열을 이용하는 증기터빈과 연료 전지를 결합시킨 SOFC/ST 하이브리드시스템이 적합하다. 본 논문은 SOFC/ST 하이브리드시스템에 대한 셀의 작동온도와 전류밀도, 연소기 출구 온도, 보일러 출구 가스온도가 시스템의 성능에 미치는 영향 등을 시뮬레이션을 통하여 검토한 것으로 증기터빈의 일정 조건에서는 연료전지 스택에서 다량의 폐열이 발생하는 경우가, 연료전지의 일정 조건에서는 연소기에 추가적 연료 공급을 억제하는 경우에서 하이브리드시스템의 효율이 증가됨을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.557-565
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• 2022

The effect of flow configuration in ammonia-fed solid oxide fuel cell are investigated by using a three-dimensional numerical model. Typical flow configurations including co-flow and counter-flow are considered. The ammonia is directly fed into the stack without any external reforming process, resulting in an internal decomposition of NH3 in the anode electrode of the stack. The result showed that temperature profile in the case of counter-flow is more uniform than the co-flow configuration. The counter-flow cell, the temperature is highest at the middle of the channel while in the case of co-flow, the temperature is continuously increased and reached maximum value at the outlet area. This leads to a higher averaged current density in counter-flow compared to that of co-flow, about 5%.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권4호
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• pp.283-290
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• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• ESCO지
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• 통권40호
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• pp.78-81
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• 2006

포스코 에너지절약설비에 3100억 투입/ ESCOs,신재생에너지로 사업분야 확장 서둘러/ 올 하반기 '한국에너지재단' 설립/ 과학기술부 에너지 · 자원 개발로 30만명 고용창출/ 한국건설기술연구원 에너지 손실없는 환기 시스템 개발/ 안산도시개발 국내최초 아파트 지역 냉방 공급/ 산자부 고효율 전등 교체/ 정부 지구온난화 대응 R&D에 2조원 투입/ 지열이용기술연구회 제주서 보글활성화 세미나/ 효성중공업 미 초고압 변압기시장 공략/ 한국가스공사 2011년까지 LNG탱크 120만kl증설/ 에관공 한수원 신재생에너지설비 현장견학 실시/ 기술표준원 수소연료전지 KS규격제정/

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.723-732
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• 2022

Cracking ammonia inside solid oxide fuel cell (SOFC) stack is a compact and simple way. To prevent sharp temperature fluctuation and increase cell efficiency, the decomposition reaction should be spread on whole cell area. This leading to a question that, how does anode thickness affect the conversion rate of ammonia and the cell voltage? Since the 0D model of SOFC is useful for system level simulation, how accurate is it to use equilibrium solver for internal ammonia cracking reaction? The 1D model of ammonia fed SOFC was used to simulate the diffusion and reaction of ammonia inside the anode electrode, then the partial pressure of hydrogen and steam at triple phase boundary was used for cell voltage calculation. The result shows that, the ammonia conversion rate increases and reaches saturated value as anode thickness increase, and the saturated thickness is bigger for lower operating temperature. The similar cell voltage between 1D and 0D models can be reached with NH₃ conversion rate above 90%. The 0D model and 1D model of SOFC showed similar conversion rate at temperature over 750℃.

• 전기화학회지
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• 제10권3호
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• pp.196-202
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• 2007

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지의 가습조건의 변화에 따른 정상상태 및 비정상상태 운전특성을 살펴보았다. 전압을 OCV에서 0.25 V까지 변화시키면서 PEFC 연료전지의 정상상태 성능을 정전압 모드에서 측정하여 전류-전압 곡선에 나타내어 고찰하였다. 또한, 일부 전압조건에서 연료전지의 비정상상태 성능변화를 측정하였다. 수소극 가습에 따른 성능을 평가하기 위하여 공기극은 건조공기를 공급한 상태에서 수소극에 공급되는 수소의 습도를 20%에서 100%로 변화시키면서 연료전지의 성능을 측정하였다. 일반적으로 고전압 영역에서는 높은 작동온도가 높은 성능을 나타내고 있으나, 저전압 영역에서는 낮은 작동온도가 높은 성능을 나타내었다. 임피던스 측정을 통하여 건조한 전해질막 조건에서 ohmic 손실이 커지며 외부가습과 자체가습량이 커지면 저주파수 영역에서 물질전달손실 효과가 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 전압을 감소시킨 후 전류의 시간에 따른 변화를 고찰하여 연료전지 시스템의 동적특성을 고찰하였다. 전압을 감소시킨 경우, 작동온도의 상승에 따라서 정상상태에 도달하는 시간이 줄어들었으며, 저전압 영역을 제외하면 생성된 물에 의한 자체가습은 정상상태 도달시간을 지연시키는 효과를 가져왔다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.135-140
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• 2022

연료전지 발전시스템은 수소와 산소의 반응 작용에 의해 직접 전기를 발생하는 스택(Stack) 이외에 메탄올, 천연가스 등 각종 연료로부터 수소를 만들어 내는 개질기와 스택에서 발전된 직류전압을 안정된 교류전압으로 변환시켜주는 전력변환기 등으로 구성되어진다. 이러한 시스템의 연료전지 출력은 직류로 가정에서 사용하기 위해서는 전력변환장치를 통하여 교류로 변환시키는 인버터 장치가 필요하다. 또한 연료전지 전압이 30-70V 정도로 이를 인버터 동작 전압인 380V 정도로 승압하기 위하여 DC-DC 승압형 컨버터를 사용한다. DC-DC 승압형 컨버터는 연료전지 출력과 인버터 사이에 존재하는 직류전압 가변장치로 연료전지 출력전압의 변동에 반응하여 컨버터의 일정 출력전압을 만들어 내므로 인버터는 연료전지의 전압 변동에 무관하게 일정한 전원을 공급 받을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 연료전지발전 시스템의 구성 원 중 연료전지 출력전압(30-70V)을 입력으로 받아 계통연계에 적용되는 인버터의 주요 전원인 풀 브리지(Full-Bridge) 컨버터의 하드웨어 세부설계에 대하여 논하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.1-7
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• 2013

수소와 압축천연가스가 30 : 70비율로 혼합되는 HCNG 공급 시스템의 공정모사를 수행하였다. 수소 생산은 천연가스로부터 수증기 개질 공정을 이용하는 방법이며, 수증기 개질반응기 운전조건으로 SCR은 증가할수록 천연가스의 전환율은 증가하지만 SCR이 3이상부터는 큰 차이가 없었고, GHSV는 증가할수록 연료처리량이 증가하지만 전환율은 감소하여 $1700h^{-1}$일 때 전환율 및 연료처리량이 최적상태가 되었다. CNG는 저압 천연가스가로부터 압축되어 공급되는 시스템이다. 혼합용 수소와 천연가스는 고압상태에서 HCNG로 혼합된다. 수소와 천연가스는 각각 400 bar와 250 bar의 고압으로 압축된다. 고압압축을 위해 단일압축보다 압축소요동력이 적게 사용되는 다단 압축을 사용하였다. 수소와 천연가스압축에 각각 사용된 압축기들의 압축 총 소요 동력을 최소화하는 중간 설정압력으로 각각 61 bar, 65 bar의 중간압력을 도출하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권1호
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• pp.11-15
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• 2016

무인항공기가 장시간 비행하기 위해서는 배터리보다 고분자전해질 연료전지(PEMFC)가 적합하다. 본 연구에서는 PEMFC에 수소를 공급하는 $NaBH_4$가수분해 반응 시스템에 대해 연구하였다. $NaBH_4$가수분해 반응 시스템의 무게를 감소시키기 위해 수소수율 향상, 응축수 회수, 안정적인 수율 유지 등에 대해 실험하였다. 반응기 압력제어를 함으로써 수소 수율을 3.4% 향상시켰다. 수소를 공랭하여 PEMFC 스택에 공급하는 과정에서 발생하는 응축수를 $NaBH_4$ 저장조에 회수하였다. 이 과정에서 응축수가 $NaBH_4$분말을 용해시켜 보충됨으로써 14%의 무게 감량효과가 있었다. 2.0 L/min의 속도로 수소를 발생시킬 때 Co-P-B촉매 2.0 g을 사용해서 10시간동안 96% 수소수율로 $NaBH_4$가수분해 반응 시스템을 안정적으로 구동하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.135.1-135.1
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• 2011

철도 선진국을 중심으로 신재생에너지의 철도 시스템 적용이 가속화 되고 있고, 국내에서도 철도 시스템에 신재생에너지를 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이미 상당수의 신규 역사가 BIPV(building integrated photovoltaic) 시스템을 적용하고 있고, 단순히 유휴지를 이용한 풍력 발전 시스템을 넘어서 차량의 주행풍을 이용하거나 차량 외부에 풍력 발전기를 설치하는 등의 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 수소 에너지를 연료로 하는 연로전지의 경우 기존 전기철도의 대체 연료로서 주목을 받으며 많은 연구가 이루어졌고 현재는 시험 운전 단계에 이르러 있다. 지열의 경우에는 벌써 오래전부터 승강장 또는 선로의 해빙장치의 에너지원으로 사용 되고 있다. 이밖에 수력 및 해양 에너지의 경우 전철전력의 청정 에너지 공급원으로 보고되고 있으며, 차량이나 역사 내에서 발생하는 운동 에너지를 수확하여 전기 에너지로 변환하는 에너지 하베스팅 기술이 새로운 신재생에너지 기술로서 많은 관심을 받고 있다. 에너지 문제와 온실가스 감축 의무 부담이 날로 가중되는 현 시점에서 신재생에너지의 전기철도 시스템 적용은 이 같은 문제를 해결할 수 있는 확실한 대안이 될 것이다. 본 논문에서는 국내외 전기철도 시스템의 신재생에너지 적용 기술과 적용 방안에 대해 고찰한다.