• New & Renewable Energy
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• v.1 no.1 s.1
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• pp.24-31
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• 2005

수소에너지는 궁극적으로 인류가 당면하고 있는 에너지와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 유일한 꿈의 에너지원으로 평가된다. 향후 $30\~40$년 뒤에 예상되는 수소에너지 시대, 즉 수소경제의 비전이 달성될 때 수소이용 기술인 연료전지 기술은 보편화돼 새로 건설되는 발전소는 연료전지 발전소가 대부분일 것이며, 가정과 상업용 건물에도 연료전지가 설치될 것이다. 또한 운행되는 상당 부분의 승용차와 버스가 연료전지 차량이며, 이에 상응해 주유소의 절반 정도는 연료전지 차량에 수소를 공급하는 수소 주유소로 대체될 것이다. 그러나 이러한 꿈을 이루기 위해서는 수소에너지 체계의 핵심인 연료전지 기술의 상용화는 물론 풍력, 태양 등을 이용한 대체에너지원으로부터의 수소생산기술, 수소저장, 운송에 이르는 수송 인프라스트럭처 구축 등 해결해야 할 과제가 적지 않다. 본 고에서는 수소이용기술의 대표적 기술인 연료전지 기술의 개발현황과 전망을 소개하고자 한다. 특히 연료전지 기술을 조기 상용화 하고자 하는 각 국의 노력을 소개하고, 응용분야별 해결되어야 할 기술적 문제 등을 소개한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.82.1-82.1
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• 2011

최근 국내에서 발생된 대규모 정전사태로 인해 안정적인 전력공급에 대한 국민들의 요구가 커져, 지난 3월 일본 후쿠시마 원전사고 이후 다시 한번 분산전원에 대한 필요성이 대두되어지고 있다. 여러 분산전원 중 연료전지는 다른 에너지원에 비해 에너지의 지속성이 우수하여 가장 안정적인 분산전원 형태의 하나이다. 이에 따라 국내의 경우 우수한 도시가스 인프라로 인해 건물용 연료전지라는 신기술에 대한 국민의 수용성은 점점 높아질 것으로 기대된다. 현재 건물용 연료전지의 경우, 주로 1kW급 연료전지가 시범보급되어 각 가정에 설치되어지고 있으나, 상가, 주유소 및 편의점 등의 상업시설과 생활관 및 소형빌라 등의 집단 주거시설 같은 1kW급 보다 용량을 더 필요로 하는 응용처에 국내에서 개발된 5kW급 연료전지시스템이 적용되어지기를 기대한다. 본 연구에서는 국내 제작된 5kW급 고분자전해질 연료전지시스템의 보급이전에 안전성능 평가를 통해 시스템의 성능 및 안전성 평가결과를 제조사에 피드백 하여 5kW급 건물용 연료전지시스템의 조기 상업화에 앞장서고자 한다. 5kW급 연료전지시스템의 기술개발은 핵심부품인 연료변환기, 스택 및 BOP 기술의 경우 1kW급 연료전지시스템에 적용된 것과는 다른 기술이 필요하고, 단순한 scale-up 과정이 아닌 새로운 기술개발로 제품에 적용시켜야 하는 난점을 가지고 있다. 특히, 연료변환기의 경우 연료 유량의 증가로 인하여 reformer, CO shift 및 Prox 반응기의 유체역학, 열교환 흐름 및 촉매반응 공학적으로 이론을 응용한 새로운 반응기 설계와 제작기술 확립이 선행되어 전체적인 시스템 제작 설계에 반영되어져야 한다. 그러므로 본 연구에서는 연료전지시스템 안전성능 평가를 위해 용량증대에 따른 안전성평가 항목을 검토하고, 5kW급 연료전지시스템평가를 수행하여 시스템의 제품성능, 작동성능 및 계통연계성능에서의 안전성을 확인하였고, 정전 유풍과 같은 이상조건 및 실외 환경에 대한 시스템의 안전성도 확인하였다. 또한 부하운전 조건을 75% 및 50%로 변화시켰을 때 빠른 응답시간과 안정적인 부하변동운전을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.530-533
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• 2008

배출가스 및 이산화탄소 등 환경규제 강화와 에너지 고갈 문제는 기존의 내연기관, 동력전달장치, 소재 등의 성능 향상과 함께 대체에너지를 사용하는 자동차의 필요성이 증가하고 있으며, 이에 따라 수소연료전지자동차 등의 상용화가 요구되고 있다. 기존 자동차와는 패러다임이 전혀 다른 수소연료전지자동차는 현재 다양한 방향으로 연구 개발되고 있으므로 수소연료전지자동차 관련 평가기술 중 연료소비율 측정방법도 그에 따라 개발되고 진행되어야 할 것이나 현재 국내에 이와 관련한 체계적인 연구가 미미한 실정이며, 국제적인 표준도 현재 설정되어 있지 않은 상황이다. 따라서 현재까지 진행 중인 수소연료전지자동차 연료소비율 측정방법에 대한 기준 동향 및 연구 사례 조사를 통해 관련 연구 계획의 수립과 향후 수소연료전지자동차 연료소비율에 대한 평가기술 도출을 위한 기초 자료로 활용하기 위하여 본 연구를 수행하였다.

• Journal of the KSME
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• v.55 no.7
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• pp.32-36
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• 2015

최근 화석 연료의 과다 사용에 따른 에너지 자원 고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라 비화석연료 기반의 재생가능하고 지속가능하며, 환경친화성이 높은 에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 농산폐기물, 폐목재, 에너지작물, 도시고형폐기물, 미세조류, 거대조류 등 육상 및 해상에서 발생하는 바이오매스는 재생가능한 에너지원으로서 화석원료와는 달리 사용 후 발생하는 이산화탄소를 다시 흡수하는 탄소중립(carbon-nutral)의 특성을 갖고 있어 전세계적으로 많은 주목을 받고 있다. 바이오연료 중 당질계원료를 이용하는 바이오에탄올 및 식물성유지를 이용하는 바이오디젤은 현재 상업적인 생산이 이루어지고 있으나, 이들 1세대 바이오연료는 식량자원과의 경쟁이라는 원천적인 한계를 가지고 있고, 분자구조식에 산소를 포함하고 있기 때문에 기존 화석원료에서 출발하는 가솔린, 항공유 및 디젤과 비교하였을 때 에너지 함량이 낮은 단점이 있다. 따라서 기존 1세대 바이오연료에서 탈피하여, 식량자원과 경쟁이 없으며, 또한 분자구조식에 산소를 적게 포함하거나 아예 포함하지 않는 바이오연료("drop-in" 바이오연료) 생산에 많은 관심이 집중되고 있다. 이 글에서는 최근 그린공정으로 대표되는 초임계 유체를 이용한 "drop-in" 바이오연료를 제조하기 위한 바이오매스 액화의 기술동향을 소개하고자 한다.

• New & Renewable Energy
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• v.2 no.1 s.5
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• pp.14-20
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• 2006

본고에서는 고유가에 대한 대응 효과가 높아 주목을 받고 있는 바이오에너지 기술의 개발 현황 및 전망에 대해 기술하였다. 바이오에너지는 열 또는 전기를 생산하는 여타의 신재생에너지원과는 달리 에너지의 장기 저장이 가능한 연료의 형태로 생산 가능하다는 장점이 있다. 바이오에너지 생산에 사용되는 원료인 바이오매스에는 유기성 폐기물, 농임산 부산물과 에너지 작물 등이 있으며 이들로부터 에너지를 생산하는데 적용되는 기술도 열화학적 기술과 생물학적 전환 기술이 있다. 적용된 기술에 따라 생산된 바이오에너지는 열, 전기뿐만 아니라 수송용 대체연료 등의 형태로 활용된다. 이러한 바이오에너지기술 중 일부는 상용화 되어 실제 보급 중에 있으며 다른 기술들은 보다 미래 기술로 개발 중에 있다. 국내외에서 상용되었거나 개발 중인 주요 바이오에너지 기술의 R&D 현황 및 전망에 대해 요약하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.268-272
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• 2005

현재 국내 수소 관련 연구는 생산, 운반, 저장 등 공급과정의 기술과 발전, 수송 등 이용기술을 중심으로 이루어지고 있다. 본 연구에서는 현재 개발 중인 MCFC 발전설비에 대한 기술 및 비용 특성을 이용하여 LEAP모형시스템 기반의 ROK2003-H2 모형을 구축하고 정부의 '제2차 신재생에너지 기술개발 및 이용보급 기본계획$(2003\~2012)$'의 계획에 따른 수소에너지(연료전지) 보급의 에너지/환경부문 파급효과를 분석한다. 분석 대상이 되는 기술은 Molten Carbonate 연료전지를 이용한 2MW급 발전기술로, 2008년 70MW가 설치되기 시작하여 2011년까지 매년 100MW증설되어 2011년 전체 설비가 370MW에 이르는 것으로 시나리오를 구축한다. 설비의 에너지효율성은 연료전지 발전설비가 처음 도입된 2008년에는 $45\%$로 가정하고 2009년-2011년 간에 $5\%$씩 상승되어 2011년에는 $60\%$에 이를 것으로 전망한다. 분석결과에 의하면 2011년에 연료전지의 발전설비를 370MW로 확대하는 경우에 CO를 비롯한 대부분의 대기오염배출량이 감소하며, 온실가스 배출량 역시 35,433백만tC로 약 295백만tC가 감소한다.

• Bulletin of Korea Environmental Preservation Association
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• s.399
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• pp.20-21
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• 2012

우리나라는 좁은 국토에 많은 인구가 밀집한 관계로 단위면적당 폐기물의 발생량이 세계 최고 수준이며, 해양 오염 방지를 위해 유기성 폐기물 해양 배출을 금지한 런던협약 등 기후변화 관련 규제가 강화되고 있다. 또한 화석연료의 고갈화로 대체에너지 개발이 시급한 현시점에서 폐자원 에너지화 사업의 인프라 구축 및 대응책 수립이 요구되고 있다. 이에 우리나라는 2008년 5월 "폐기물 에너지화 종합대책" 이후 2009년 7월 "폐자원 및 바이오매스 에너지 대책" 실행계획 수립으로 폐기물 에너지화 사업 도입을 적극 추진하고 있다. 폐자원 에너지화 기술은 화석연료 대체로 인한 온실가스 감축효과가 있어 폐기물 처리, 화석연료 대체, 온실가스 감축이라는 일석삼조의 기술이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.90.2-90.2
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• 2011

세계 각 국에서는 선진국을 중심으로 기후변화와 치솟는 유가에 대응하기 위하여 다양한 에너지원의 확보를 위해 부단히 노력하고 있다. 특히, 신재생에너지원 중 에너지 지속성이 가장 우수한 연료전지의 경우 1kW급 건물용 연료전지시스템이 도시가스 인프라가 가장 우수한 한국 및 일본을 중심으로 상용화에 가장 근접해 있는 실정이다. 일본의 경우 가정용 연료전지시스템 '에너팜'의 일부 제품이 올해부터 200만엔대로 가격을 내려 보급되어질 예정이고, 아직은 경제성이 떨어지지만 연료전지 조기 상용화를 위해 시스템 가격저감을 통한 기술개발이 한창이다. 또한 700W급 고체산화물형 연료전지시스템을 세계에서 처음 시판 계획을 가지고 있다. 국내의 경우 2009년도부터 시작된 '그린홈 보급확대를 위한 건물용 연료전지 보조기기 가격저감 기술개발'연구를 통해 블로워, 밸브, 유량계 및 펌프 등의 보조기기의 단가를 낮추고자 기술개발에 박차를 가하고 있다. 이에 따른 연료전지 부품 가격저감 기술이 국내 건물용 연료전지 시장보급의 활력소가 되기를 기대한다. 본 연구에서는 건물용 연료전지의 보조기기인 블로워의 가격저감을 위한 연구의 일환으로 블로워의 안전성능 평가를 통한 보조기기의 가격저감 및 안전성을 확보하고자 한다. 1kW급 건물용 연료전지시스템의 여러 블로워 중 도시가스용 연료승압 블로워, 선택산화 공기 블로워, 버너 공기 블로워 및 캐소드 공기 블로워의 안전성능 평가를 수행하였고, 평가결과의 공유를 통하여 국내 블로워 제조사의 설계방향을 제시하고 연료전지시스템의 안전성을 확인하고자 한다. 특히, 내구성, 기밀, 가혹조건시험 및 소음, 진동, 습도, 온도와 같은 내주위환경시험 등의 평가결과 비교를 통하여, 연료전지 부품 인증기준을 재정립하여 연료전지 부품산업의 조기 활성화를 도모하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2003.05a
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• pp.289-321
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• 2003

o연료전지 시장은 기술의 경쟁력 확보에 따라 Market Potential이 큰 사업 분야임. o연료전지 사업이 활성화되기 위해서는 경제성과 안전성의 문제 때문에 연료전지용 연료변환장치의 기술개발이 필수적임. o연료변환장치의 활용 분야에 따라 적정 연료, 적정 촉매 선정 및 열전달 효율을 극대화하는 반응기 설계 필요. o연료전지 자동차의 경우 기술의 난이도 때문에 궁극적으로는 On-board fuel processor보다 On-site fuel processor에 의한 수소 공급 station의 형태가 바람직함. o정부주도하에 조직적이고 체계적인 연구개발 필요.

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2013.05a
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• pp.363-364
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• 2013

바이오에너지는 유기체를 변환시켜 얻을 수 있는 청정에너지원으로 고유가 시대에 화석연료 사용을 줄일 수 있는 대체연료로 중요성이 커지고 있다. 주요 국가에서는 수송연료의 혼합비율을 의무화하는 정책을 시행하고 비식량 자원을 이용한 바이오연료 기술개발을 촉진하여 바이오연료 공급량은 2015년 약 1,600억 리터, 수요량은 약 1,700억 리터로 증가할 전망이다. 이와 같이 바이오에너지에 대한 경제적 가치 및 성장 잠재력에 대한 기대가 커지면서 특허출원 분석을 통한 관련기술 검토 및 주요 국가별 기술경쟁력을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 특허지표 중에서 시장확보 지수, 인용도 지수를 활용하여 바이오에너지 분야의 국가별 기술경쟁력을 분석하였다.