• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.224.2-224.2
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• 2010

연료개질기는 연료전지 시스템의 핵심 구성요소 중의 하나로 도시가스로부터 수소를 생산하는 역할을 담당한다. 연료개질기는 주로 탈황, 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 반응의 4단계로 구성되어 있으며 이 중 상온 탈황부분을 제외한 나머지 부분은 일체화 설계를 통해 제작된다. 탈황의 경우 도시가스에 포함된 부취제인 황화합물를 제거하여 후단에 위치한 촉매층이 황에 의해 피독되는 것을 막는 역할을 하며 주로 상온흡착식 탈황제를 사용한다. 황이 제거된 도시가스는 물과 함께 연료개질기로 도입되어 수증기 개질반응을 통하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 소량의 메탄과 미반응 수증기로 구성된 개질가스로 전환된다. 이후의 수성가스 전이반응에서는 일산화탄소가 물과 반응하여 수소 생산량을 늘리며 동시에 일산화탄소의 농도를 낮추게 된다. 또한 고분자 전해질 연료전지에 공급되는 개질가스는 선택적 산화반응을 통하여 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 유지하게 된다. 이러한 기능의 연료개질기 개발의 주요 이슈로는 컴팩트화 및 고효율화이며 이 두가지 요소를 고려하여 연료개질기를 설계하여야 한다. 연료전지 시스템의 전체부피를 줄이기 위한 노력의 일환으로 연료개질기의 컴팩트화가 요구되는데 가정용 연료전지 기술 선진국인 일본 제품의 경우 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 부피는 20L정도로 알려져 있다. 또한 연료전지 시스템의 효율은 연료개질기의 개질효율과 연료전지 스택의 발전효율의 곱으로 계산되기 때문에 연료개질기의 연료개질 효율은 전체 시스템의 효율에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 한국에너지기술연구원에서는 수소생산량 기준 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 개발을 완료하였으며 크기 및 효율면에서 선진국 제품과 비교하여 동등 또는 우위의 수준을 달성하였다. 연료개질기 내부의 혼합 및 분배 구조를 개선하고 각 촉매층의 최적 배치를 통해 연료개질기의 부피를 최소화 하였으며 연료개질기 내부에서 고온부위와 저온부위 사이의 최적 열교환을 통해 열효율을 극대화 시켰다. 현재 개발된 $1Nm^3/h$급 개질기의 단열 후 부피는 13.5L 그리고 단독운전 시 열효율은 80%(LHV)로 측정되었다. 또한 $1Nm^3/h$급의 연료개질기의 스케일-업 설계를 통하여 수소생산량 3, $5Nm^3/h$ 규모의 연료개질기를 개발하였으며 성능평가가 진행 중이다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.6
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• pp.613-620
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• 2021

A flow channel shape of PEMFC has an influence on the internal flow uniformity. If the reactant distribution in a flow path is not uniform during operation, both catalyst deactivation and mechanical damage of membrane could occur resulting in decreasing the membrane electrode assembly (MEA) durability. Numerous studies concerning flow design have been conducted to make smooth supply and uniform distribution of reactants in fuel cells. The baffle of flow path could improve fuel cell performance through the forced convection effect. A sub-channel, as an additional air flow path, could increase the reactant concentration and reduce the mass transfer loss via a smooth water discharge. In this study, computational fluid dynamics (CFD) was used to analyze the effect of blocks and sub-channels on the current density and oxygen concentration of the fuel cell. As a result, the limit current density and oxygen concentration at a rear block increased when using blocks and sub-channels in a flow channel. In particular, the current density increased significantly when the sub-channel was placed between two blocks. Also, the sub-channel position was optimized by analyzing the oxygen concentration, and the oxygen concentration was recovered at a rear block in the fuel cell.

• Clean Technology
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• v.21 no.4
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• pp.229-234
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• 2015

Recently, there are increasing numbers of study regarding hydrogen fuels but researches on desulfurization of diesel are rare. In this study, we performed diesel desulfurization reactor design by computation fluid dynamics simulation. By analyzing the change in flow and sulfur concentration at the outlet according to the changes in flow rate, reactor length, and reactor diameter, we have found the minimum catalyst performance for the given flow rate condition and the relation between the reactor performance and the reactor size and shape. We also studied the effects of permeability of the packed bed on the flow and sulfur concentration distribution. The present work can be utilized to design a diesel desulfurization reactor for a fuel cell used in ships. Furthermore, the present work also can be used to design low sulfur diesel supply in oil refineries and therefore contribute to the development of clean petrochemical technology.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 1999.10a
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• pp.422-423
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• 1999

최근 저유황 연료유의 공급과 청정연료의 사용 등으로 인해 1차 오염물질은 점차 줄어드는 추세에 있는 반면, 늘어나는 자동차와 급속한 산업화로 산업시설에서 배출되는 질소산화물과 탄화수소류, 휘발성 유기화합물(VOC) 등이 복잡한 광화학 반응을 통해 2차 오염물질을 생성함으로 대기오염의 문제가 심각하다.(중략)

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.4
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• pp.1022-1032
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• 1990

본 연구에서는 기체연료 연소시 산소부화연소의 적용에 대한 연구를 시작하는 단계에서 상용 프로판을 산소부화연소 시킴으로써 첨가된 산소에 의한 반응시간의 단 축과 공급 공기량중의 질소량 저감에 희한 연소가스중의 NO농도를 측정하고, 이에 따 른 화염장의 온도 및 연소가스중의 $O_{2}$ 및 N$_{2}$농도를 측정하여 그들의 상관관 계를 가지고 NO의 배출특성을 고찰함으로써 기체연료의 산소부화연소에 따른 효율적인 에너지 이용을 위한 연소장치개발과 오염물질 저감대책에 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.4
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• pp.267-273
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• 2003

Emulsion fuel is a very attractive fuel because of its energy saving and pollution prevention properties. We investigated and compared the combustion efficiency of B-C oil and emulsion fuel i.e. fuel made from the mixture of B-C oil and waste water. By installing an R-type thermocouple and an optical pyrometer on each side of the boiler, and by placing a combustion analyzer at the point of gas emissions, We were able to measure and compare each flame temperature, combustion rate and the concentration of emitted gas when B-C oil and emulsion fuel are burned. The following results were obtained: The flame temperature of emulsion fuel at the front and rear of the boiler is about 50$^{\circ}C$ lower than the flame temperature of B-C oil. The reason for this difference in temperature is that both latent and sensible heat is lost due to the moisture in the waste water of emulsion fuel. An analysis of emitted gases shows that when emulsion fuel is used polluting substances decrease also the concentration of CO becomes considerably lower. The combustion efficiency for B-C oil and emulsion fuel is 85.5% and 84.8% respectively.

• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.19 no.1
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• pp.124-130
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• 2004

The structure of the nonpremixed methane-air counterflow flames in microgravity was investigated by axisymmetric simulation with Fire Dynamics Simulator (FDS) to evaluate the numerical method and to see the effects of strain rate and fuel concentration on the diffusion flame structure in microgravity. Results of FDS for the methane mole fractions, $X_m$=20, 50, and 80% in the fuel stream, and the global strain rates $a_g$=20, 50, and $90s^{-1}$ for each methane mole fraction were compared with those of OPPDIF, an one-dimensional flamelet code. There was good agreement in the temperature and axial velocity profiles between the axisymmetric and one-dimensional computations. It was shown that FDS is applicable to the counterflow flames in a wide range of strain rate and fuel concentration by predicting accurately the flame thickness, flame positions and stagnation points.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.24-27
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• 2007

한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 본 고에서는 연료처리 시스템의 운전 시 모사 연료극 가스 공급이 미치는 영향에 대해 고찰하고, 부하 변동 시 각 단위 공정의 온도 변화와 CO 농도 변화 현상에 대처하기 위한 방법을 제시하고자 한다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.18 no.2
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• pp.72-92
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• 1996

식물유, 어유 및 축산 폐기물을 포함한 동식물성 기름은 어느 연료든지 기관의 연료로서 사용 가능하지만, 이들 연료는 점도가 높고, 저휘발성이어서 착화지연기간동안에 가연성혼합기 생성이 어려워 저 NOx이며, 정숙한 운전이 사능할 뿐 아니라 경유정도의 열소비율 및 배기 매연농도로 디젤기관의 대체 연료로서의 충분한 가능성이 있는 연료임을 확인하였다. 그러나, 고점도에 의한 분무 특성의 악화에 기인한 분무입자의 증대로 미연소분에 의한 carbon deposit 및 piston ring stick 등이 문제점으로 지적되었다. 그러나, 이같은 문제점의 해결책으로 경질유와의 혼합, 에스테르 변환 및 연료의 가열등 여러 해결책을 제시하였고, 배기가스분석결과도 양호함을 확인하였다. 이같은 biomass 연료 일종인 식물유가 아무런 변화없이 이용되기 위해서는 고과급화, 단열 및 연소실의 적절한 설계가 필요할 것으로 생각된다. 따라서, 현재의 실황을 생각한다면 기존기관을 특별하게 개조함이 없이 사용을 전제로 할 때 식물유의 이용은 local 에너지로서, 생산, 전환 또는 이용기술의 개발과 동시에 화석에너지의 보충적인 에너지로 고려하는 것이 유효할 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2003.05b
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• pp.83-84
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• 2003

벤젠고리의 수가 2∼3개인 저분자 PAHs는 대체적으로 급성 독성을 나타내고, 고분자인 벤젠고리 4∼6개의 PAHs들은 대부분 발암성 및 돌연변이성 물질로 알려져 있다. 이러한 PAHs들은 화석연료의 불완전 연소 등에 의해 발생되고, 대표적인 오염원으로는 석탄, 자동차, 가정 난방 등이 있다. 대기 중의 다환방향족탄화수소(PAHs) 농도는 지역별, 계절별로 큰 차이를 나타내며, 일반적으로 차량 통행이 많은 대도시나 공단지역이 높고 계절적으로는 연료사용이 많은 겨울철에 높은 농도를 보인다. PAHs는 다양한 고정 배출원 및 이동배출원에서 발생하기 때문에 동일 배출원에 영향을 받더라도, 지역에 따라 농도 및 조성비가 달라질 수 있다(백성옥, 1999; Simcik et al., 1999). (중략)