• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.06a
• /
• pp.184-187
• /
• 2007

본 논문은 DSP Controller를 적용한 연료전지시스템의 유량제어에 관한 논문이다. 그리고 이 연구에서 사용된 시스템은 1kW급 계통연계 연료전지 시스템이다. 이 연료전지 시스템이 안정적으로 전원을 공급할 수 있도록 시스템에서 요구하는 공기 유량을 정확히 공급하도록 제어하는 것이 본 연구의 목적이다. 이 목적을 이루기 위해 공기 공급 장치에 PID 제어기를 설계하여 적용하였다. PID 제어기의 Gain값은 지글러 니콜스 Tuning 방식으로 정하였다. 이 제어기를 적용하여 실험한 결과, 적용 전 상태와 비교하면 맥동이 30% 저감하였고, 정상상태 오차가 제거되어 온도 변화와 같은 외란과 상관없이 정확한 요구 공기 유량을 공급함을 확인할 수 있었다. 그리고 부하가 변동함에 따라 해당 요구 공기 유량이 바뀔 때 1초 내에 그 요구 공기 유량을 추종하여 스택이 안정적으로 운전될 수 있도록 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.36 no.4
• /
• pp.439-447
• /
• 2012

Solid oxide fuel cell/gas turbine hybrid systems that use three gas turbines having different power outputs were devised and their performance was compared. The power shares of the gas turbine and fuel cell and the net system efficiency were compared among the three systems, and their variations with the design fuel cell temperature were investigated. The system efficiency was predicted to be insensitive to the fuel cell temperature in the sub-MW system, but it increased with increasing fuel cell temperature in both the multi-MW and hundred-MW systems. The influence of air bypass around the fuel cell on the system performance was also investigated.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2006.06a
• /
• pp.17-20
• /
• 2006

한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 가정용 시스템으로서 필수적인 소형화와 고효율을 현실화하기 위해, 연료처리 시스템의 각 단위 공정 즉 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 공정 등을 이중 동 심관형 반응기에 통합하여 상호 열교환이 용이하도록 반응기를 설계하였다. 현재 시험 운전 중인 Prototype-I 연료 처리 시스템은 1kW급 고분자 연료전지 열병합 발전 시스템에 개질 가스를 공급하기 위해 설계되었으며, 기초 성능은 정격 부하 운전시 열효율 78% (HHV 기준), 메탄 전환율 91%이다. 개질 가스 내 일산화탄소 농도는 고분자 연료전지 전극의 피독을 피하기 위해 10ppm 이하로 유지되어야 하며, Prototype-I 연료 처리 시스템은 백금과 루테늄 촉매를 적용한 선택적 산화 반응기를 통해 개질 가스 내 일산화탄소 농도를 10ppm 이하로 제거하였다. 일반 가정에서는 고분자 연료전지 시스템의 부하 변동이 예상되기 때문에 연료 처리 시스템의 부하 변동 운전 특성도 살펴보았다 정격 부하에서 80%, 60%, 40%로 부하를 변동하며 운전하였고, 각 부하에서 안정한 메탄 전환율과 10ppm이하의 일산화탄소 농도를 보였다. 80%까지는 열효율이 77%로 큰 변화를 보이지 않았으며, 60%에서는 76%, 40%에서는 72%로 열효율이 감소하는 현상을 보였다 연료 처리 시스템의 일일 시동-정지 운전시 내구성을 테스트 중이다. 현재까지 50여회의 일일-시동 정지를 시도하였다 시동 후 약 세 시간가량의 정력 부하 운전을 실시한 후 부하 변동을 실시하였고, 총 운전 시간 8시간 정도 운전한 후 시스템을 정지하였다 메탄 전환율과 일산화 탄소 농도, 열효율을 모니터링 하고 있으며, 현재까지 초기 성능을 그대로 유지하고 있다. 앞으로 일일시동-정지 운전 시험을 지속하면서 초기 시동 특성 및 부하 변동에 따른 응답 특성 개선, 그리고 연료전지와의 연계 운전을 실시할 예정이다

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.172-174
• /
• 2007

본 연구는 가정용 연료전지 모니터링 사업을 통한 실증화 연구로써, 연료전지의 실용성에 대한 가치를 평가하고 실용화를 앞당기고자 하는데 목적을 두고 있다. 가정용 고분자 전해질 연료전지는 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환함으로써 시스템 전체 효율이 80%이상의 고효율이고 환경 친화적이라는 점과, 연료전지 시스템의 운전 시 발생되는 폐열을 회수하여 급탕 및 난방용으로 활용함으로서 효율을 배가 시킬 수 있다는 장점 또 쉽게 구할 수 있는 LPG, LNG를 연료로 한다는 점을 특징으로 한다. 본 연구는 1kW 가정용 연료전지를 직접 구동하고 모니터링 함으로써 발생되는 문제점과 열병합 발전 시스템에 대한 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1999.05a
• /
• pp.233-238
• /
• 1999

고분자 연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)) 시스템은 연료전지 스택, 연료공급부, 공기공급부, 냉각부, 운전 제어부, 전자부하 및 데이터 획득부 그리고 인버터 등으로 구성된다. 이 가운데 가장 중요한 구성요소인 고분자 연료전지 스택의 성능은 전극과 전해질막 접합체의 성능뿐만 아니라 스택의 구조와 유로형상에도 크게 의존한다. 따라서 보다 고성능의 전해질막과 전극을 개발하고 소형화, 경량화가 가능한 스택의 구조와 유로형상을 찾는 것이 고분자 연료전지 스택의 개발에 있어 매우 중요하다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.11a
• /
• pp.131-131
• /
• 2009

최근 환경규제가 강화되면서 친환경적인 전력생산 요구 등의 외부환경 변화에 따른 우리나라의 전력구조가 기존의 중압 집중형 발전을 탈피한 분산전원 발전에 대한 관심이 증대되고 있는 실정이다. 특히, 분산전원으로서의 전력생산은 공급의 안전성, 경쟁력 및 에너지의 지속성 등이 요구되어지는데, 재생에너지가 가지고 있는 에너지 지속성의 한계 및 설치의 제약성을 탈피할 수 있는 시스템으로 현재 연료전지시스템이 가장 근접해 있는 실정이다. 즉, 도시가스 인프라가 우수하고 인구조밀 지역이 많은 우리나라의 특성상 각 가정 및 건물에 쉽게 설치하고 공급의 안전성을 갖는 건물용 연료전지는 최근 가장 각광받고 있는 분산전원 시스템 중의 하나이다. 올해부터 모니터링사업의 일환으로 수용가에 설치 될 연료전지 시스템이 얼마나 안정적으로 전기와 열을 각 가정에 공급하고 시스템의 안전성을 확보하는 가는 건물용 연료전지의 분산전원으로서의 가능성 및 국민의 수용성을 증대시키는 중요한 역할을 할 것이다. 연료전지시스템은 상용전력과 연계되어 있기 때문에 시스템의 안정성 뿐만 아니라 상용전력의 변화에 대응하여 안정적인 운전을 하는지에 대한 평가가 필수적이다. 이에 따라 본 연구에서는 가정용 연료전지시스템의 성능 및 안전성평가의 일환으로 계통연계형 전력변환장치의 성능 및 안전성을 평가 하고자 한다. 연료전지 검사를 위한 계통연계형 전력변환장치의 시험평가 항목으로는 크게 정상특성성능시험, 보호기능성능시험, 과도응답특성성능시험 및 외부사고성능시험 등으로 나뉘어진다. 본 연구에서는 외부사고 성능시험 항목들인 출력측 단락시험, 계통전압 순간정전?순간강하시험 및 부하차단 시험 등을 통하여 외부사고에 대한 성능 및 안전성을 평가하였다. 외부사고 성능시험의 주 목적은 시스템의 이상 운전이 아니라 외부의 영향에 따른 시스템의 안전성 및 전력품질을 평가한다. 출력측 단락시험을 수행하기 위해서 전력변환장치를 정격 출력 전압, 정격 출력 주파수 및 정격 출력에서 운전한 후, 교류 전원장치는 단락 전류를 검출하여, 사고 발생 후 0.3초 이내에 개방하도록 설정하였다. 여기서, 단락 저항 Rsc를 정격 전류의 10배 이상에 해당하는 부하와 같은 값으로 설정하였다. 스위치 SWSC를 폐로하여 단락 상태를 만들며, 이 때 전력변환장치의 출력전류와 차단 또는 정지 시간을 측정하였다. 실험 결과에 대한 판정기준은 단락전류를 검출하여 0.5초 이내에 개폐기 개방 또는 게이트 블록 기능이 동작하여 시스템을 안정하게 정지시키고 시스템 어떤 부위에도 손상이 없어야 한다. 실험 결과 파워컨디셔너의 출력전류 및 차단 또는 정지된시간이 40ms로 나타났고, 출력전류의 파형도 매우 안정함을 볼 수 있었다. 이와 같이 모든 실험을 수행한 결과 외부사고에 대하여 시스템이 안전하게 정지하는 등 연료전지 시스템의 안전성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
• /
• v.12 no.3
• /
• pp.83-88
• /
• 1998

This paper presents an overview of environmental evaluation for a photovoltaic-fuel cell hybrid power plant through the Ideal Point approach, which is one of multiobjective decision support systems. Its evaluation is carried out in terms of such tow criteria as land requirement for plant construction and lifetime CO2 emissions, and ten compared with conventional fossil fuel power plants. Fuel cell power system has been proven a viable technology to back up severe PV power fluctuations under inclement weather conditions. Fuel cell power generation, containing small land use, is able to alleviate the heavy burden of large surface requirement of PV power plants. In addition, the PV-fuel cell hybrid power system shows a very little potential for lifetime CO2 emissions.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.98.1-98.1
• /
• 2013

현재 상용화되어 있거나 상용으로 개발하는 연료전지시스템의 큰 특징은 작동온도로 구분할 수 있다. 저온형 연료전지는 낮은 작동온도로 운전이 용이하고 출력밀도가 높아 자동차용 및 가정용 등으로 사용되고 있는 반면, 작동온도가 높은 고온형 연료전지의 경우는 높은 발전효율과 고온 폐열의 이용 등의 목적으로 주로 전력사업용 연료전지로 개발되고 있다. 본 발표에서는 주로 발전용에 사용되고 있는 우리나라의 고온형 연료전지의 개발 이력 및 현재의 산업화 현황에 대해 정리하여 보고드리고자 한다.

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
• /
• v.7 no.2
• /
• pp.95-105
• /
• 2009

Fuel cells are applied to the propulsion system of aircraft based on environmental-friendly characteristics with low noise and zero emission of CO2, currently many kinds of UAV and small manned aircraft equipped with fuel cells are being developed. Fuel cells for aircraft typically classified into PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) type and SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) type and the system is developed to adapt missions and operational conditions of aircraft. For UAV, various types of aircraft mostly based on PEM fuel cell technology are investigated for military or commercial uses, and the stability and endurance of system will be improved. For small manned aircraft, many researches are carried out to substitute the propulsion system by fuel cell, also some developments for the higher performance of APU of large commercial aircraft to apply fuel cells are in progress. In the future, a fuel cell aircraft will be expected to improve the reliability and efficiency with higher power density.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.11a
• /
• pp.235-235
• /
• 2009

본 연구는 친환경 신새생 에너지를 이용한 전력 시스템을 개발함으로써 전력 IT인 Smart Grid 기술 활용과 더불어 예기치 못한 정전으로부터 중요한 전자 장비를 보호하는 UPS 기능을 갖는 친환경 3.0kW급 하이브리드 연료전지 UPS 시스템을 개발하는 것이다. 이를 위하여 시뮬레이션 기법을 이용하여 소형 경량화에 따른 구성 부품 배치 합리화 및 발생열 최적화 설계를 도출하였으며, 연료전지용 장수명 밀폐형 Ni-MH전지, 고효율 전력변환기, 하이브리드 PMS의 설계 및 제작과 개발된 3kW급 하이브리드 연료전지 UPS 시스템 기능 및 성능 평가를 공인 기관에서 검증받았다. 본 연구를 통하여 개발된 연료전지용 장수명 100Ah급 밀폐형 Ni-MH전지는 밀폐화와 더불어 장수명화 및 저온 방전 특성이 우수한 뿐만 아니라 KS규격을 모두 만족하였으며, 내구성도 DOD100%에서 1,093cycle의 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 전지 설계 및 제작 기술뿐만 아니라 양산화 관련 기술들이 개발되어 향후 고용량, 고출력, 장수명의 축전지가 필요로 하는 분야에 적용될 수 있는 기반이 마련되었다. 또한 고효율 전력 변환기 및 연료전지과 축전지를 조절하는 PMS을 탑재한 소형 경량화 된 친환경 IT제품의 이미지를 구현하였다.