• 한국항공우주학회지
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• 제40권10호
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• pp.901-909
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• 2012

본 논문은 연료전지 UAV를 위한 고체 상태의 $NaBH_4$ 수소 발생 및 공급 시스템의 특성에 대해 기술하고 있다. 산을 이용하여 $NaBH_4$를 분해할 경우, 발생된 수소의 유량과 압력은 급격히 변화하게 된다. 공급 수소는 자체 가압식 반응기로 안정화 되었고, 수소의 안정화 방법에 대해 소개하였다. 영하조건에서 수소를 발생시키기 위해 묽은 염산을 프로필렌 글리콜 혼합 용액으로 희석하였다. 고체 상태 $NaBH_4$ 수소 발생 및 공급 시스템을 설계하였다. 수소 발생 시스템의 특성을 밝혀내기 위한 기본 구동 실험을 수행하였다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 수소연료전지공동심포지움 2004논문집
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• pp.129-134
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• 2004

문헌 연구를 통해 최적의 수소저장물질의서 수소저장 효율, 물질의 안정성 및 경제성이 우수한 나트륨붕소수소화물($NaBH_4$, sodium borohydride)을 선정하여, 소형연료전지용 수소저장시스템에 대한 다양한 특성을 조사하였다. $NaBH_4$의 기초 물성 조사를 위해 수소 발생 능력, 용해도, 수소 비발생 등의 실험을 수행하였으며 다양한 촉매의 특성비교는 물론 수소저장시스템의 설계시 핵심적으로 고려할 수 있는 Key factor의 특성을 파악하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.52-64
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• 2002

유기성 폐기물을 이용하여 생물학적 수소생산 통합화 시스템 연구를 수행하였다. 통합화 시스템은 유기성폐기물의 전처리, 2단계 혐기발효 및 광합성 배양으로 구성된 생물학적 수소생산 공정, 초임계수 가스화 공정, 생산된 가스의 저장, 분리 및 연료전지를 이용한 전력 생산으로 구성되었다. 실험에 사용된 유기성 폐자원은 식품공장 폐수, 과일폐기물, 하수슬러지이며, 전처리는 폐기물에 따라 열처리 및 물리적 처리를 하였으며, 전처리된 시료는 생물학적 수소생산 공정에 직접 적용되었다. Clostridium butyricum 및 메탄 생성조에서 발생하는 하수슬러지중의 미생물 복합체는 수소생산 혐기 발효공정에 사용되었으며, 광합성 수소생산 미생물인 홍색 비유황 세균은 광합성 배양에 사용되었다. 생물학적 공정에서 발생하는 미생물 슬러지는 초임계수 가스화 공정으로 수소를 발생하였으며, 슬러지 중의 COD를 저하시켰다. 생물학적 공정 및 초임계수 가스화 공정에서 발생하는 수소는 가스탱크에 가입상태로 저장한 후, 95%순도로 분리하였으며, 정제된 수소는 연료전지에 연결하여 전력 생산을 하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.111-121
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• 2005

이 연구는 광화학적 물분해 수소제소 기술의 일환으로 수행 중인 광촉매와 바이오촉매를 복합한 시스템 활용 기술에서 광촉매가 갖는 물리적 특성의 영향을 파악하고자 진행되었다. 다양한 물리적 특성을 갖는 광촉매 얻기 위하여 상용광촉매, 수열화법(HT-TiON), 리고 저온합성법(LT-TiON) 등을 이용하여 샘플을 준비하였다. 가시광 감응을 위하여 암모니아나 triethylamine 처리를 하여 질소를 도핑도 시도하였다. 시도된 복합시스템은 인위적인 전자주개 없이 수소를 발생시키는 결과를 보여주었으나, 광촉매로부터 엔자임으로의 전자전달 부분이 율속단계로 확인되었다. 사용된 광촉매 샘플에 따라 수소발생량에 차이가 나타난 결과로 광촉매의 미세구조 (결정상, 결정도, 기공 크기 및 비표면적 등)이 중요한 역할을 하는 것으로 판단되었다. 얻어진 결과들을 활용하여 재료들이 고정화된 새로운 시스템 구성을 제안하였다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권4호
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• pp.296-303
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• 2015

무인기 운용 환경을 고려하여 다양한 조성의 $NaBH_4$ 용액을 사용해 수소발생시스템의 성능 평가를 수행하였다. 먼저, 자발가수분해와 30분의 수소발생실험을 수행하였다. 수소의 손실, 안정한 수소 발생, $NaBO_2$의 석출, 전환 효율과 무인기의 운용을 고려하여 $NaBH_4$ 용액의 조성을 1 wt% NaOH + 25 wt% $NaBH_4$+74wt% $H_2O$로 결정하였다. 200 W급 연료전지 시스템을 위해 장시간 수소발생실험도 수행되었다. 비록 $NaBO_2$의 석출로 인해서 수소 발생률이 감소하였지만, 200 W 연료전지를 위한 수소를 3시간동안 발생(전환 효율: 87.4%)시켰다. 600 Wh의 에너지를 갖는 200 W급 연료전지 시스템의 에너지 밀도는 263 Wh/kg이었다. 기존 배터리 무인기에 비해 약 1.5배 이상의 체공 시간을 달성할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.558-559
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• 2008

본 논문은 미 일리노이 주립대 어바나-샴페인 캠퍼스에서 주로 군사용 응용 관련하여 개발 중인 마이크로 PEM 연료전지 시스템 개발에 대한 논문이다. 본 연구는 수소 저장 장치까지 포함하여 1 $mm^3$의 초소형 연료전지 시스템을 목표로 진행 중이며 본 논문은 이러한 진행 과정 중 화학적 하이드라이드 기반의 수소 발생기와 10 $mm^3$의 시스템 개발 과정에 대해 보고한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.41-48
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• 1999

산업단지에서 손실되는 막대한 폐열을 효율적으로 회수하고 이를 인근의 배후 도시에서 활용하기 위해서는 이에 적합한 열수송기술이 필요하다. 현재 온수나 증기에 의한 열수송은 배관을 통하여 열손실 및 마찰손실 등이 발생하므로 수송거리는 3 내지 5km가 한계이다. 그러나 대부분의 공단이 도시지역에서 10km 이상 떨어져 있으므로 이들 지역에서 발생되는 폐열을 적절히 활용하기 위해서는 새로운 열수송시스템이 개발되어야 한다. 본 연구에서는 수소저장합금이 수소를 흡수 또는 방출하면서 발열반응과 흡열반응을 일으키는 특성을 이용하여 산업공단지역의 폐열로부터 수소저장합금의 수소를 방출시키고, 이 수소를 인근 도시지역에 파이프라인으로 수송한 후 필요시 또 다른 수소저장합금과 반응시켜 열을 얻을 수 있는 열수송시스템에 대하여 고찰하였다. 이 시스템에서는 난방의 목적 외에도 수소의 흡수 방출온도가 낮은 합금을 이용하여 냉열을 얻을 수도 있으며, 폐열의 저장수단으로, 또한 수소를 수송함으로서 열수송의 수단으로 활용할 수 있다. 이에 따라 수소저장합금을 이용한 열수송기술의 문제점과 열수송시스템의 구성기술에 대하여도 검토하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.233-239
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• 2013

화학수소화합물 수소저장방법을 이용한 100 W 급 연료전지 시스템을 소형 무인항공기의 추진시스템으로 적용하는 연구를 수행하였다. 소형/경량 수소 발생 제어장치와 연료전지/배터리 하이브리드 전력 공급 방법으로 효율성 및 안정성을 증대하였다. $NaBH_4$ 수용액을 이용한 수소 발생장치와 Dead-end 형식의 PEMFC를 이용한 연료전지 시스템의 지상, 비행 시험이 수행되었다. 연료전지 스택을 안정적으로 운전하고, 높은 효율을 얻기 위해 45 kPa의 압력을 가하는 방법을 적용하였다. 수소 발생 시스템 내부 압력을 이용한 수소 발생 제어 장치는 45~55 kPa 사이에서 유지되며 안정적으로 수소가 공급되는 것을 확인하였다. 그 결과, 100 W 연료전지 시스템이 소형 무인항공기 적용하기에 무게 및 소비 전력을 만족함을 확인하였고, 시험비행을 통해 성능을 입증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.331-334
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• 2009

본 연구에서는 우주 및 수중 동력원을 위한 연료전지 기반 공기 불요 추진 시스템을 개발하였다. 공기 불요 동력 시스템을 위해 과산화수소를 산화제로 선택하였고, 촉매 분해 반응을 통해 산소와 물을 발생하였다. 순수한 산소는 연료전지에 공급되고, 물은 분리한 후 저장된다. 본 연구에서는 고체 상태의 수소화붕소나트륨을 수소원으로 사용하였고, 촉매 가수분해 반응을 통해 순수한 수소를 발생할 수 있었다. 연료전지 기반 공기 불요 동력 시스템을 검증하기 위해 연료전지 시스템을 구축하였고 다양한 조건에서 평가를 수행하였다.