• 항공우주산업기술동향
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• 제7권2호
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• pp.95-105
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• 2009

연료전지는 소음이 낮고$CO_2$ 배출이 없는 친환경적 특성을 기반으로 항공기 추진시스템에 적용되고 있으며, 현재 연료전지를 탑재한 여러 종류의 무인항공기와 소형 유인항공기 개발이 진행되고 있다. 항공기용 연료전지는 대표적으로 PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)방식과 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) 방식으로 분류되며, 항공기의 임무 및 운용조건에 적합한 연료전지 시스템이 개발되고 있다. 무인항공기의 경우 대부분 PEM 연료전지 기술을 기반으로 군용 또는 상용으로 활용할 수 있는 다양한 형태와 크기의 항공기가 개발되고 있으며, 시스템의 안정성과 운용시간이 더욱 향상될 것이다. 소형 유인항공기에서는 추진시스템을 연료전지로 대체하기 위한 많은 연구가 수행되고 있으며, 또한 대형 상용 항공기의 보조동력장치(APU)에 연료전지를 적용하여 성능을 높이기 위한 개발이 진행되고 있다. 향후, 연료전지항공기는 연료전지의 전력밀도 증가와 더불어 신뢰성과 효율을 더욱 향상시킬 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.683-684
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• 2011

연료전지시스템을 항공기 동력원으로 사용하기 위해서는 요구되는 출력에 필요한 스택성능과 한정된 부피 내 연료전지시스템을 탑재하기 위한 운전장치 구성, 그리고 무게를 최소화하기 위한 부품 및 재료 선정이 필요하다. 스택의 기본성능은 MEA(Membrane electrode assembly)와 기체확산층 구조, 분리판 디자인 및 운전조건 등에 의해 결정된다. 스택의 기본성능은 연료전지시스템을 구성하는 운전장치 구성 및 성능에 의해 달라지기 때문에 어떠한 운전장치를 어떠한 구성으로 설계하는가에 따라서 성능이 변한다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 연료전지시스템을 항공기 동력원으로 사용하기 위해서 고려되어야할 스택과 운전장치의 구성이 성능에 미치는 영향과 운전환경(스택 경사, 고도)이 연료전지 스택성능에 미치는 영향에 대해 고찰하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.153-156
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• 2012

본 논문에서는 연료전지의 성능향상 및 신뢰성 확보를 위한 연료전지 최적화 및 탑재화 연구를 수행하였다. 고분자 전해질막 연료전지의 성능 향상을 위한 실험은 연료전지에 부하를 걸어 발생되는 전류와 전압을 측정하여, 상용 연료전지 데이터와 비교 분석하였다. 이를 바탕으로 무인항공기 연료전지 탑재상태에서의 최적화를 위한 제어기를 제작하고, 제어 알고리즘 구성을 통해 연료전지를 탑재한 무인항공기의 최적의 성능유지를 위한 연구를 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.87-90
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• 2007

장기 체공 무인 항공기를 위한 연료 전지 동력 시스템을 개발하였다. 기존의 고압 수소 저장 방식의 문제점을 해결하기 위해 높은 에너지 밀도를 갖는 액상의 화학 수소화물을 연료로 사용하였다. 수소화물을 전환하여 수소를 발생하는 연료 공급 장치는 촉매 반응기, 펌프, 연료 카트리지, 분리기, 제어기로 구성되어 있으며, 전력을 발생하기 위한 연료전지 스택과 함께 연료 전지 동력 시스템을 무인 항공기에 탑재하였다. 연료 전지 동력 시스템을 무인 항공기에 적용하기 위한 성능 검증을 수행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권3호
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• pp.58-63
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• 2009

세계적으로 강화되는 오염물질 배출규제와 유가의 급등은 미래 수송수단의 변화를 가져올 것으로 예상된다. 새로운 대체에너지가 나타나기 까지는 화석연료를 대체할 에너지원으로 수소가 가장 유력하다. 가까운 미래의 항공기는 수소 가스터빈엔진이나 연료전지와 같은 동력장치를 사용할 것으로 과학자들은 예측하고 있다. 향후 연료전지 동력 항공기가 실현되기 위해서는 동력밀도가 높은 연료전지, 고압의 기체 또는 액체상태의 수소연료저장 장치, 그리고 경량의 고효율 전기모터가 개발되어야 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권9호
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• pp.858-865
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• 2011

본 논문은 연료전지 항공기를 위한 고체상태 $NaBH_4$의 수소발생 및 연료전지 구동 특성에 대해서 기술하고 있다. 수소 저장밀도를 높이기 위해서 고체상태 $NaBH_4$와 염산을 반응시켜 수소를 발생시키는 방법을 사용하였다. 다양한 반응 조건에서 고체상태 $NaBH_4$의 수소 발생률을 측정하였다. 고체 $NaBH_4$의 수소 발생률은 염산의 주입속도와 농도에 영향을 받지만, 환경온도에 영향을 받지 않는 것을 확인하였다. 연료전지를 고체 $NaBH_4$ 수소 발생기에 연결하였다. 전기적 부하가 서서히 혹은 급격히 증가하여도 안정적인 출력을 유지하는 것을 확인하였다.

• 과학과기술
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• 4호통권419호
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• pp.82-85
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• 2004

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.233-239
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• 2013

화학수소화합물 수소저장방법을 이용한 100 W 급 연료전지 시스템을 소형 무인항공기의 추진시스템으로 적용하는 연구를 수행하였다. 소형/경량 수소 발생 제어장치와 연료전지/배터리 하이브리드 전력 공급 방법으로 효율성 및 안정성을 증대하였다. $NaBH_4$ 수용액을 이용한 수소 발생장치와 Dead-end 형식의 PEMFC를 이용한 연료전지 시스템의 지상, 비행 시험이 수행되었다. 연료전지 스택을 안정적으로 운전하고, 높은 효율을 얻기 위해 45 kPa의 압력을 가하는 방법을 적용하였다. 수소 발생 시스템 내부 압력을 이용한 수소 발생 제어 장치는 45~55 kPa 사이에서 유지되며 안정적으로 수소가 공급되는 것을 확인하였다. 그 결과, 100 W 연료전지 시스템이 소형 무인항공기 적용하기에 무게 및 소비 전력을 만족함을 확인하였고, 시험비행을 통해 성능을 입증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권5호
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• pp.391-403
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• 2013

전기 추진 프로펠러 항공기는 기존의 제트엔진으로부터 나오는 유해한 배기가스로 인한 환경적 우려와 국가 에너지 안보 차원에서 새로운 관심을 받고 있다. 그러나 전통적인 항공기 사이징 방법들은 여러 종류의 에너지원과 동력 시스템을 사용하는 전기 추진 항공기에 바로 적용될 수 없다. 본 연구에서는 일반화된 동력기반 사이징 기법에 기초한 전기 추진 항공기 사이징의 실제 예를 제시하였다. 여기서 일반 항공기는 프로펠러, 고온초전도모터, 수소가 연료로 사용되는 연료전지, 동력 조절 장치로 구성되는 전기 추진시스템에 의해 구동된다. 기술 향상의 영향을 평가하기 위해 전기 구성품들의 두 가지 다른 기술 구성을 가정하여 항공기 사이징을 수행하였고, 전형적인 형태의 기준 항공기와 사이징 결과를 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권7호
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• pp.590-600
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• 2012

본 논문에서는 태양전지나 연료전지와 같은 전기 에너지원을 사용하는 항공기에 적용할 수 있는 일반화된 사이징 방법에 대해 연구를 수행하였다. 다중 추진 시스템이나 에너지원이 사용되는 경우를 고려하여 다중 동력경로를 모델링하였고 소모성 에너지와 비소모성 에너지 중량을 각 임무 단계의 중량변화 계산에 반영하였다. 구속조건의 분석에서 기존의 추력 대 중량비 대신 동력 대 중량비를 선택하여 동력 균형 및 에너지 균형의 사이징 과정에 사용하였다.