• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권7호
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• pp.736-745
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• 2009

Fuel cells convert a fuel together with oxygen in a highly efficient electrochemical reaction to electricity and water. Since the electrochemical reaction in the fuel cell stack dose not generate any noise, Fuel cell systems are expected to operated much quieter than combustion engines. However, the tonal noise and the broad band noise caused by a centrifugal compressor and an electric motor cause which is required to feed the ambient air to the cathode of the fuel cell stack with high pressure. In this study, the multi-camber perforated muffler is used to reduce noise. We propose optimized muffler model using an axiomatic design method that optimizes the parameters of perforated muffler while keeping the volume of muffler minimized.

• 한국안전학회지
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• 제10권4호
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• pp.36-46
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• 1995

The interest and purpose of this study is to control of air-fuel ratio and develop control device of a spark ignition LPG engine with adopting open loop fuel system. The air-fuel ratio is derived by considering airflow resistane of air cleaner element. The result shows that air-fuel ratio becomes more and more rich when airflow resistance increases. Experiments about the influence of airflow resistance on the engine performance, drivability and emissions are performed. Therefore, it is known that open-loop fuel system depends on the absorbing resistance of air-cleaner.

• 기계저널
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• 제32권11호
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• pp.910-916
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• 1992

신엔진 개발에서 동력을 증대시키려는 연구와 얻어진 에너지가 엔진을 구동시키기 위한 내부에 너지로 소비되지 않고 가능한 제동마력으로 보내려는 에너지 절약의 측면에서 접근하려는 연구가 있다. 전자의 연구개발은 연료와 공기의 열유동 해석, 혼합비 조절, 점화시기 및 방법, 연료의 선정, 터보차저의 설치, 즉 엔진에 공급되는 고열원부의 열량 $Q_H$ 를 증가 시키든지 또는 대기중으로 방출하는 저열원부의 열량$Q_L$ 을 어떻게 감소시키느냐에 관심을 가지고 있는 연구이다. 그러나 후자의 경우는 이미 생산된 에너지를 가능한 한 소비시키지 않고 모두 제동 마력으로 보내도록 노력하는 연구, 즉 트라이몰로지에 기초를 둔 연구개발 분야이다. 엔진개발 에서 트라이볼로지의 역할은 대단히 중요하나 기술 자체가 대단히 미시적이기 때문에 신기술 개발이 대단히 어려우며, 이 분야의 필요성이 크게 대두된 것도 십수년 전에 불과하므로 기술 축적이 많이 안된 분야 중의 하나이다. 트라이볼로지 기술의 필요성이 현저하게 부각되기는 하 였지만 해결하기가 대단히 어려운 분야이다. 그러나 일단 섬세하고도 미시적인 트라이볼로지 기술의 벽을 극복하면 큰 효과를 발휘하게 된다. 고도의 첨단기술을 개발하고 적용해야 하는 선진기술국에서는 에너지 절약의 측면보다는 새로운 기술개발의 측면에서 트라이볼로지 기술을 적극적으로 지원하고 있다.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.325-343
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• 2023

직접 메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)는 연료의 개질 없이 메탄올 연료를 공급하여 수소이온과 전자 생성을 통해 전류를 생산하는 에너지 변환 장치이다. 현재 DMFC에 적용되고 있는 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 높은 수소이온 전도도와 물리화학적 안정성을 갖는 과불소화계 이오노머를 활용한 PEM이지만, 높은 메탄올 투과율과 분해 시 발생되는 환경 오염 물질 등의 문제로 인해 신규 소재 개발이 요구되고 있다. 최근 들어, 과불소화계 이오노머에 비해 낮은 연료 투과율 및 우수한 물리화학적 안정성을 갖는 탄화수소계 고분자 기반 PEM을 DMFC에 적용하는 연구들이 보고되고 있다. 본 총설에서는 탄화수소계 고분자 기반 PEM 중 1) 친수성/소수성 영역의 뚜렷한 나노 상분리 구조를 나타내는 가지형 공중합체를 합성하여 수소이온 전도성과 메탄올의 선택도를 향상시킨 연구, 2) 제막 단계에서 가교 구조를 도입하여 메탄올 투과율을 감소시키고 치수 안정성을 향상시킨 연구, 3) 유/무기계 첨가제 및 다공성 지지체를 도입하여 성능을 개선한 복합 막 개발 연구에 대해 소개하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.415-417
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• 2008

고유가, 화석연료의 고갈, 환경문제의 대두에 따라 전세계적으로 이에 대응을 위한 다양한 에너지절감 시책들이 전개되고 있다. 이중 에너지공급자에게 의무 목표량을 부과하고 에너지효율향상을 통하여 에너지 절감을 이끌어 내는 에너지효율향상의무화제도(EERS)라는 강력한 정책이 미국 및 유럽 내의 여러 지역에서 시행되고 있다. 본 논문에서는 국내도입을 위한 EERS의 현황 및 에너지효율향상 프로그램의 시행촉진과 에너지 공급자의 수익감소를 보전해주는 수단인 디커플링 메커니즘의 개요와 그 시행사례를 살펴보고 국내 시사점에 대하여 고찰해 보고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.130.1-130.1
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• 2010

분리판(Bipolar plate)은 MEA 및 GDL의 구조적지지, 연료와 산화제를 공급해 주는 통로역할, 발생한 전류의 수집 및 전달, 그리고 반응 생성물의 수송 및 제거 등의 다양한 역할을 한다. PEMFC 및 DMFC의 분리판에 주로 사용되고 있는 재질은 Graphite 및 금속 물질이다. Graphite는 내부식성이 좋고 가벼워 현재 가장 많이 사용되고 있지만, 가공이 어렵고 깨질 위험이 있으며 두껍고 비교적 값이 비싸다. 금속은 가공성이 좋고 높은 전기 전도도를 가지며 가격이 저렴한 반면, 내부식성이 좋지 않은 단점이 있다. 연료전지를 실용화하는데 있어 중요한 문제 중 하나는 전지 성능의 수명과 경제성이며, 위와 같은 Graphite와 금속의 특성으로 인하여, Graphite 분리판을 금속 분리판으로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 원가절감을 위한 대량생산공정 중 하나인 염욕질화공정의 도입 및 적용을 위한 목적으로, 다양한 처리조건에 의해서 금속 표면을 처리하였으며, 표면처리된 금속은 부식특성, 접촉저항, 및 내구성 등을 평가하고 이를 통하여 금속계 분리판 적용성에 대해 알아보고자 한다.

• 신재생에너지
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• 제2권4호
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• pp.102-106
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• 2006

에탄올은 금속, 고무 수지를 부식시키고 열화시키기 때문에 FFV 등 알코올 대응차량이 아닌 경우 에탄올 허용도가 제한되고 있으며, 물과의 상호용해성과 흡습성으로 수분혼입에 의한 상분리가 발생하여 혼합가솔린의 유통에서의 취급에 어려움이 야기되고 있다. 또한, 에탄올은 가솔린과 혼합되면 공비현상으로 인하여 50% 유출온도가 크게 떨어지고 증기압이 7kPa 정도 상승을 초래하는 점도 간과하지 않을 수 없다. 따라서, 자동차용휘발유에 에탄올을 혼입하여 사용할 경우, 가솔린기재를 적절히 선택하여 적정품질을 유지하여야 하며 무엇보다도 에탄을 혼입농도에 따른 저장탱크와 주유기 등의 부품에의 영향과 저장시의 상분리 문제를 충분히 규명하여 유통인프라에서의 적절한 대응책이 마련되어져야 한다. 유통 인프라 대응을 위해서는 우선 생산단계에서 수분 혼입을 최소화하기 위하여 저유소의 출하지점에서 서브옥탄가솔린과 에탄올을 라인브랜딩에 의해 제조하는 방법이 가장 타당하며, 수송부문에서는 탱크로리 등의 공급라인인 파이프와 실링 재질 등에 대해서 면밀한 검토가 필요하다고 할 수 있다. 주유소에서의 대응은 에탄을 혼합연료와 직접 접촉하는 연료계 등 부품재질을 내부식성의 재질로 변환시켜야 하며, 수분혼입을 최소화하기 위한 이중탱크 설치, 지하탱크 환기구내의 대기벨브 설치 등이 필요하며, 기타, 품질 및 수분관리 대책 등도 마련되어야 할 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제4권3호
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• pp.285-299
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• 2006

2005년말 현재, 전세계 32개국에서 443기의 원자력발전소가 운영되고 있다. 현재 전체발전량은 약 3,000 TWh이며 전세계 전력공급의 약 16 퍼센트를 차지하고 있다. 2004년말 사용후핵 연료는 전세계 원전의 발전용량 368 GWe에서 매년 11,000 tHM 정도 발생되고 있으며 현재 운영중인 대부분의 원전이 가동정지가 예상되는 2020년에는 445,000 tHM까지 예상되고 있다. 이러한 관점에서, 사용후핵 연료 관리는 전체 IAEA 회원국에게는 그들이 취하고 있는 후행핵 연료주기 정책과 전략에 관계없이 국제협력 등을 통해 가까운 장래에 시급히 그리고 반드시 해결해야 할 필수 사안임이 분명하다. 지난 2006년 5월 15일부터 2주간 제2차 방사성폐기물안전협약 체약국회의가 오스트리아 IAEA본부에서 개최되었다. 동 회의에서 사용후 핵연료에 대한 국가 정책 및 전략, 그리고 그들의 현황, 향후 전망, 정책에 일차적으로 고려한 인자와 이행내용 등이 심층논의되었으며, 향후 개별 국가의 노력 및 국제협력의 방향 등이 확인되었다. 본 논문에서는 상기협약에서 논의된 사용후핵 연료 관리에 대한 국가정책 및 향후 추세 둥을 자세히 기술하였다. 또한 주요국가의 최근 이행내용도 요약정리 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.370-375
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• 2013

상업용 막전극접합체를 사용하여 제작한 고분자전해질 연료전지의 CO poisoning 및 air bleeding 효과가 스택의 셀전압 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 실험을 통해 확보한 동적 응답 데이터에 일차 미분방정식으로 표현되는 일차계 모델을 적용하여 정상상태 이득과 시간상수를 계산하는 방법으로 스택 셀전압의 응답 특성을 정량화하였다. 연료전지 개질기로부터 공급되는 개질 가스에 포함된 CO 농도가 1 ppm 증가할 때마다 셀전압은 1.3~1.6 mV 저하되고, CO 농도의 변화폭이 클수록 정상상태에 도달하기까지 걸리는 시간이 점점 짧아지는 것으로 분석되었다. CO poisoning에 의해 저하된 스택 성능을 회복시키기 위해 air bleeding을 수행할 경우, 주입하는 공기의 농도를 증가시킬수록 셀전압 상승폭(정상상태 이득)이 커지고 회복시간(시간상수)은 짧아지나, 1% 수준의 air bleeding만으로도 CO poisoning이 일어나기 전 셀전압의 87%~96%를 1~30 min 이내에 회복시킬 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.143-143
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• 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.