• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.11a
• /
• pp.363-372
• /
• 2005

최근 고유가상황 및 에너지소비가 증대되는 사회적 분위기와 환경적 변화에 힘입어 대체에너지기술개발에 대한 절실한 대책마련이 중요시 되고있다. 기후변화협약의 발효로 환경에너지에 대한 새로운 인식의 필요로 에너지체제의 변환이 촉구되어지고 있으며 이에 따른 환경친화적 에너지자원을 이용한 신 재생에너지개발에 대한 연구개발기술이 관심을 받고 있다. 현재 사용중인 화석연료는 환경오염 및 지구의 온난화 현상 등 심각한 공해문제를 야기시키고 있는 반면에 태양에너지와 같은 청정에너지의 개발은 환경오염방지와 친환경에너지자원의 활용이라는 점에서 관심이 대상이 되고 있고 특히, 우리나라의 경우 에너지수입 의존율이 97%로 높은 상황에서 국가에너지대책을 수립하고 해외수입에너지 의존율을 최소화시키기 위하여 가히 필수적인 상황이다. 따라서, 본 실증연구사업(태양열 이용 Hybrid냉난방시스템 실증연구)은 태양열 집열기에서 생산된 저온의 $20\sim30^{\circ}C$의 승온된 양질의 열원을 히트펌프 증발기 열원으로 이용 히트펌프의 압축동력이 상대적으로 작아져 기존 히트펌프 시스템에서의 성적계수(COP)를 높여 주는 효과를 기대할 수 있고, 특히 하절기 복사량이 많은 시기에는 $50\sim60^{\circ}C$ 정도로 승온되어진 중 고온수를 직접 온수탱크로 이동시켜 필요수요처에 공급함으로써 이에 따른 에너지절감효과를 기대할 수 있다. 구축된 태양열 이용 하이브리드(Hybrid)냉난방시스템은 계절별, 설비별 특성을 적절히 활용하여 연평균 집열기 효율은 70%수준으로 유지하면서, 계절별 성적계수는 '4'수준을 목표로 하여 추진되었으며, 그간, 태양열 이용 보급분야의 실용화는 주로 건물의 급탕용 온수생산의 수준에 머물렀으나 이 단계를 극복한 건물의 냉 난방 및 급탕을 위한 태양열 및 공기열원을 활용한 하이브리드(Hybrid)냉난방 시스템 구축하였다. 아울러, 태양열 이용 하이브리드 냉난방 히트펌프 시스템 실증 실험은 유가상승과 신재생에너지에 대한 국가적 분위기 고취로 어느때 보다도 개발기술의 상용화 및 실용화적 측면의 염두와 태양열 이용 Hybrid냉난방 시스템의 효율향상과 저가화를 통해 기술의 경제성과 신뢰성을 확보하여 태양열 이용 시스템의 보급활성화를 목표로 하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.11a
• /
• pp.457-460
• /
• 2007

석탄가스화 기술은 석탄을 고온/고압 조건에서 가스화 반응시켜 CO와 $H_2$가 주성분인 합성가스(syngas)로 전환시키는 기술이다. 그러나 가스화 반응으로 인해 합성가스 내에는 불순물인 $H_2S$, COS, $NH_3$ 등의 오염 물질이 발생하게 되며, 가스터빈의 부식, 촉매의 피독, 전극의 성능 저하 현상 등을 일으켜 효율을 저하시키게 된다. 이에 본 연구에서는 FeMgO 촉매를 제거용매로 사용하여 $H_2S$를 효과적으로 제거하기 위하여 Lab-scale 탈황 설비를 제작하였으며, 석탄 가스화 운전에 연계하여 합성가스 내 포함된 산성가스 정제 특성에 관한 연구를 진행하였다.

• Journal of the KSME
• /
• v.32 no.4
• /
• pp.326-334
• /
• 1992

고온설비에 사용되고 있는 고온재료의 재료 특성변화와 이의 평가방법에 대하여 극히 제한된 범위에서 개략적으로 기술하였다. 이러한 고온설비의 재질열화에 대한 대책은 고온재료의 성능 한계 가까이에서 사용되는 초임 계압 화력발전설비 등을 비교적 조기에 도입한 선진국 공통의 문제로 되고 있다. 우리 나라에서도 최근 발전설비의 보일러 및 터빈을 비롯하여 석유화학 설 비의 압력용기 등과 같이 고온 . 고압하에서 장시간의 운전이력을 갖는 고온기기의 수가 증가 하는 상태에 있고, 급속한 경계규모의 확대와 쾌적한 생활환경의 선호추세로 에너지의 수요가 급증하고 있어서 이들 고온설비의 합리적 이용을 도모하기 위하여 고효율화가 요구되므로 이들 설비의 사용조건은 더욱 가혹해지고 있어서 시급히 해결해야 할 과제로 되고 있다. 이를 원활 하게 해결하기 위해서는 산 . 학. 연의 공동연구를 통하여 종합적이고 체계적인 연구가 절실하게 요구되며, 상호 습득하고 있는 정보교환도 중요하다

• Proceedings of the Korean Society for Bio-Environment Control Conference
• /
• 1999.04a
• /
• pp.92-95
• /
• 1999

재배시설내의 재배면적은 온실의 경우 벤치의 구성 방법에 따라서 차이는 있으나 바닥 면적의 47-68% 정도로 전체 면적에 비하여 생산에 사용되는 면적의 효율이 높지 못한 편이다(Langhans, 1990). 이러한 재배면적을 최대로 확보하여 단위 면적당 생산량을 높이기 위한 연구가 자동화 온실이나 식물공장을 중심으로 진행되고 있다. 이러한 연구는 많은 성과를 거두고 있으나 인공광을 이용하거나, 부가적인 기계화 장비나 자동화 설비가 필요하여 에너지 비용과 시설비용이 무시 못 할 정도이며, 고도의 제어기술이 요구되고 있어 상업용으로 보급되지 못하고 있다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.179.2-179.2
• /
• 2011

바이오매스 가스화 프로세스 개발에 있어서 가장 기본적인 해결과제는 고발열량의 합성가스 제조, 냉가스 효율의 향상, 타르 발생량 저감 및 제거이다. 가스화 효율 향상에 대한 연구는 국내외 적으로 많이 이루어지고 있으나, 타르 발생량 저감에 대한 연구는 많이 이루어져 있지 않다. 타르는 분자량이 큰 방향적 탄화수소로 응축되면 점성이 높아 배관폐쇄, 정제설비의 압력손실 증가로 인해 운전정지 및 가스화율 저하의 원인이 된다. 가스화로에서 타르 발생량을 저감시키는 방법 중에는 Ni계 촉매를 이용하는 방법이 있으나, 카본 누적에 의한 활성저하, 알칼리금속에 의한 응집 등의 문제가 발생할 수 있다. 한편 철산화물은 합성가스 중의 C2-C3계의 타르를 분해하는데 효과가 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 적벽돌, 염색슬러지 회재 등에는 철산화물이 다량 함유되어 있는 것에 착안하여 폐기물중의 폐금속을 이용한 바이오매스 가스화에 대한 연구를 수행하였다. 점토광물계 폐기물인 적벽돌 파쇄물($SiO_2$ 67.2%, $Al_2O_3$ 19.7%, $Fe_2O_3$ 8.7%, $K_2O$ 2.0%, $TiO_2$ 1.2%, MgO 0.7%)을 전처리 한 후 유동매체로하여 우드펠렛을 가스화한 결과, 가스 생성량이 증가하고, 타르 및 탄화수소류가 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 타르는 후단의 타르 트랩에서 타르가 거의 검출이 되지 않았다. 전처리를 하지 않은 적벽돌 파쇄물은 반응시간이 경과한 후에 가스화율이 증가함에 따라 철화합이 가스화로내에서 환원되어 타르를 분해하는데에는 어느 정도의 반응시간이 필요한 것을 확인하였다.

• KIPE Magazine
• /
• v.27 no.3
• /
• pp.38-48
• /
• 2022

국내 통신 시장은 4G LTE 통신 상용화 이후 2019년 세계 최초로 5G 통신 상용화를 시작하여 각각의 통신사가 앞다투어 설비 투자를 진행하고 있다. 많은 투자가 진행됨에도 불구하고 통신망의 범위, 낙후 지역에 대한 비활성화로 인하여 소비자의 욕구를 충족시키지 못하고 있는 실정이다. 이러한 소비자의 불만족을 해소시키고자 정부의 투자 독려로 인해 2022-2024년까지 지속적으로 5G 장비 투자가 진행될 예정이다. 5G 통신 장비에는 시스템 장비에 전원을 공급해주는 전원 장치가 필요하다. 최근 통신용 전원 장치는 시스템 용량이 증가함에 따라 고전력 장비가 요구되고 있으며, 추가적으로 탄소 배출과 관련하여 에너지 문제가 대두됨에 따라 소형화 및 고효율의 통신용 전원 장치 개발이 주를 이루고 있다. 이를 위해 WBG(Wide Band-Gap) 소자 및 토폴로지 변경, 열적 최적화 등 다양한 방법을 통해 고밀도, 고효율을 달성하고 있다. 본고는 WBG 소자 중 GaN(Gallium Nitride) 전력 반도체를 이용하여 제작한 전원 장치의 설계에 내한 내용을 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.211-212
• /
• 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.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 1991.04a
• /
• pp.205-213
• /
• 1991

발전용 터빈은 현대생활의 기본을 이루는 전기를 만들기 위하여 보일러에서 생 산된 열에너지를 기계적 에너지로 전환하는 장치로서 발전효율 상승과 경제성 때문에 그 단위기 용량이 대형화 되고 있는 추세이다. 특히 원자력 발전 설비는 화력발전설 비에 비하여 거의 두배에 이르는 용량으로 건설되어 원자력발전용 터빈의 중요성이 증대 되고 있다. 본 연구에서는 원자력 발전용터빈로타의 운전유형별 열응력해석을 수행 하여 현재 운용중인 발전용 터빈로타의 운전조건을 검토하고부하추종 운전의 타당성 검토기본자료로 활용코자 하였다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
• /
• v.20 no.3
• /
• pp.12-19
• /
• 2006

Micro-source units having power ratings in thousands of watts can provide power quality with higher reliability and efficiency than the conventional large scale units. This paper develops switching level model of micro-source and studies the characteristics of the micro-grid consisting of multiple micro-sources and interfaced with electric power system. The developed model adopts the space vector PWM to fully utilize the capacity of inverter. The interaction of the grid connected micro-sources and the characteristics of the control system parameters are investigated. Micro-sources and micro-grid are implemented using PSCAD/EMTDC. Simulation results show that the proposed model is efficient for studying micro-grid system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.143-143
• /
• 2010

GTL(Gas-to-Liquids)공정 중 합성가스 제조공정(Reforming Process)인 ATR(Auto-Thermal Reforming), SCR(Steam Carbon Reforming), POx(Partial Oxidation)의 시뮬레이션 연구를 수행하였다. Reforming 공정에서 생산된 합성가스는 GTL 합성유 제조공정인 FT(Fischer-Thropsch) 반응기로 주입되며, 합성유 생산에 최적의 효율을 보이는 H2/CO 비(합성가스에 포함된 반응물비)는 2.0으로 알려져 있다. FT공정은 합성가스를 원료로 고온 및 고압 반응을 거쳐 GTL 공정의 최종 생산품인 FT합성유를 제조하는 공정이다. 본 연구에서는 FT공정 효율 극대화를 위해 reforming 공정에서 생성되는 합성가스 내 H2/CO의 비를 2로 수렴토록 모사조건을 설정하였으며, 상기 조건을 만족하는 reforming 공정들의 운전 온도 및 feed 조성을 분석하고 비교하고자 한다. 현재 GTL 플랜트관련 산업계에 적용 혹은 주 연구대상인 reforming 공정으로는 ATR, SCR, POx 공정이 있다. ATR 공정은 $850{\sim}1100^{\circ}C$에서 메탄, 스팀 및 산소를 원료로 활용하여 H2 및 CO를 생산하는 공정으로 발열/흡열 반응이 상존하여 에너지 비용이 낮지만 공정구조 상 열회수설비 및 ASU(Air Separation Unit)이 필요하기에 CAPEX(초기설비 설치비용)가 높은 편이다. SCR공정은 CH4, Steam 및 CO2를 연료로 하기에 이산화탄소가 일정부분 포함된 가스전에도 적용이 가능하나 공정 운전 중 지속적으로 외부에서 열을 공급해야 하기에 에너지 투입비용이 높은편이며, 탄소침적의 문제가 있어 대용량 플랜트에는 적합하지 않다. POx공정은 약 $1,500^{\circ}C$의 고온에서 CH4가 O2에 의해 부분 산화되는 방식으로 촉매가 필요없어 설비비가 타 공정에 비해 저렴하나 생산가스의 H2/CO비가 다소 낮아 전체적인 GTL 공정효율이 저하되는 단점이 있다. 상기 세 공정은 GTL 산업계에서 실증 및 효율증대를 위해 주로 연구되는 공정이기에 본 연구의 분석대상으로 설정하였다. 본 연구에서는 상용공정모사기인 Aspen Plus를 활용하여 reforming 공정별로 FT합성공정의 최적 조건(H2/CO=2)을 만족하는 합성가스 생산조건 분석 및 비교를 수행할 예정이다. 운전조건인 공정 운전온도 및 feed 가스조성 등을 모사하기 위해 합성가스 reforming 공정을 모델링하고 공급유량 및 압력 등의 운전변수는 GTL국책과제 1단계 연구수행 결과를 토대로 선정하고자 한다. GTL공정의 경우, 설비의 운전조건이나 연료가스의 구성 및 유량에 따라 적합한 reforming 공정이 다르기에 본 시뮬레이션 결과를 향후 GTL 플랜트 공정모델 설계시 reforming 공정선정에 참고자료로 활용하고자 한다.