• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2004.05a
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• pp.119-124
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• 2004

최근 소형 다기능, 고기능 전자장비의 개발로 인하여 고밀도 전원이 필요성이 대두되고 있다. 연료전지는 높은 전력 밀도를 가짐으로 인하여 소형 전원 장비에 가능성을 가지는 것으로 여겨지고 있다. 연료전지 중 특히 고분자 전해질 연료전지는 높은 전력밀도와 낮은 작동온도 등으로 인하여 이차전지의 자리를 대체할 수 있을 것으로 보여지지만 현재까지 연료 공급장치의 문제로 인하여 실용화되지 못하고 있다. 본 연구에서는 여러 가지 수소저장 물질 중에서 알칼리 붕소 수소화물을 이용하여 연료전지에 수소를 공급하고자 하며, 수소발생에 사용되는 촉매에 대한 연구를 진행하였다. 알칼리 붕소 수소화물의 수소발생 반응에 사용되는 촉매로는 Pt, Ru, Co, Ni 등이 사용되어질 수 있다. 이중에서 가장 수소발생 능력이 높은 촉매는 Ru이며, 비귀금속 촉매 중에는 Co가 높은 활성을 나타내었다. 본 연구에서는 Ru 촉매와 Co 촉매의 특성을 비교하였으며 연료전지에 수소를 공급할 수 있는 가능성을 확인하였다. Ru와 Co 촉매의 공통적인 특징은 알칼리 붕소화물인 NaBH$_4$의 농도가 높아질수록, 온도가 높아질수록 수소의 발생속도를 높이는 현상을 보였다. 또한 안정화제인 NaOH에 대하여, Ru의 경우는 농도가 높아질수록 수소발생 속도가 낮아졌으며, Co는 그 반대의 결과를 보였다. NaBH$_4$의 분해 반응으로 발생된 수소를 연료전지에 공급하여 2W급의 휴대폰용 연료전지를 구동할 수 있었다. 이로써 알칼리 붕소수소화물로부터 발생된 수소를 이용하여 안정적으로 연료전지를 구동할 수 있는 가능성을 확인하였다. 유류 분해정도를 파악하는 지시자로써 특정 무기 오염물질을 이용할 수 있을 가능성이 있으므로 좀더 이들 관계성에 대한 연구가 진행될 필요성이 있다고 판단된다.고 과학적으로 분석할 수 있는 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다. 의미를 되새기는 것으로 짧은 연구를 시작하겠다. 등은 활성 값이 70% 이상으로 퇴적물 독성이 상대적으로 낮았다. 이중나선 DNA 함량은 28.4 % - 49%로 대조군에 비해서 감소가 크다. 대부분의 정점이 대조군의 30% 내외로 정점 간의 차이는 크지는 않다. 그러나 다른 측정자료와 같이 정점 22에서 18%로 최소치를 나타내고, 정점 2, 12에서 20% 내외의 값을 보인다. 종합적으로 볼 때 오염물질의 유입이 크고, 광양제철 인근 정점 들이 모두 다른 정점에 비해서 낮아서, 퇴적물 독성이 높은 정점으로 조사되었다.hiwo의 광합성 능력은 낮은 농도들에서는 대조구와 유사하였으나, 5 $\mu\textrm{g}$/l의 높은 농도에서는 초기에 매우 낮은 광합성 능력을 보이다가 시간이 경과하면서 대조군보다 더 높은 경향을 나타냈다. 이러한 결과는 식물플랑크톤이 benso[a]pyrene의 낮은 농도에서 노출될 때는 이 물질을 탄소원으로 사용할 가능성이 있음을 시사한다. 본 연구의 결과들은 연안해역에 benso[a]pyrene과 같은 지속성 유기오염물질이 유입되었을 때 내정여부에 따라 식물플랑크톤 군집내 종 천이와 일차생산력에 크게 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.TEX>5.2개)였으며, 등급별 회수율은 각각 GI(8.5%), GII(13.4%), GIII(43.9%), GIV(34.2%)로 나타

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.8
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• pp.687-693
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• 2014

In this study, the performance characteristics of a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) were investigated at low operating temperatures under steady-state and dynamic conditions. The performance of the PEMFC was analyzed according to the external humidifying rate and air stoichiometry. The ohmic resistance was also investigated using EIS tests. At the operating temperature of $35^{\circ}C$, voltage fluctuation occurred to a greater degree compared to that at $45^{\circ}C$. Therefore, it was found that the air stoichiometry should be higher than 2.5 for the stable operation of the fuel cell. In addition, the relative humidity of the reactant gases should be higher than 60 to reduce the ohmic resistance.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.16 no.1
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• pp.39-45
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• 2013

The water management is one of the key issues in low operating temperature proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). The gas diffusion layer (GDL) allows the reactant gases flow to the reaction sites of the catalyst layer (CL). At high current density, generated water forms droplets because the normal operating temperature is $60{\sim}80^{\circ}C$. If liquid water is not evacuated properly, the pores in the GDL will be blocked and the performance will be reduced severely. In this study, the microchannel GDL was proposed to solve the flooding problem. The liquid water transport through 3-D constructed conventional GDL and microchannel GDL was analyzed varying air velocity, water velocity, and contact angle. The simulation results showed that the liquid water was evacuated rapidly through the microchannel GDL because of the lower flow resistance. Therefore, the microchannel GDL was efficient to remove liquid water in the GDL and gas channels.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.6
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• pp.740-749
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• 2011

The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. Recently, new kinds of propulsion power system such as fuel cell system, which use hydrogen as an energy source, have been sincerely considered. The purpose of this work is to predict the performance of gasoline fueled SOFC system and to analyze the influence of operating temperature, current density, S/C, and H2 utilization ratio. The results are compared with the methane fueled system. The results show that the cell voltage and $O_2$ utilization ratio are major factors on the performance of system and the gasoline fueled SOFC system have lower efficiency than the methane fueled system.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.8
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• pp.1040-1049
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• 2010

The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. Recently, new kinds of propulsion power system such as fuel cell system, which use hydrogen as an energy source, have been sincerely considered. The purpose of this work is to predict the performance of methanol fueled SOFC/GT hybrid power system and to analyze the influence of operating temperature of stack, current density of stack, pressure ratio of turbine, temperature effectiveness of recuperator, turbine inlet temperature.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.91.2-91.2
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• 2010

SOFC는 높은 반응온도($600{\sim}1000^{\circ}C$)에서 작동되어 발전효율이 높고 다양한 연료를 사용할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 고온에서의 운전은 구성요소의 열변형과 온도구배에 의한 전극촉매의 열화 그리고 밀봉재의 수명에 영향을 주어 결국 스택의 내구성을 감소시킨다. 특히 스택의 온도구배가 심화되면 국부적인 Hot spot를 형성하여 셀에 심각한 손상을 주게 된다. 본 과제에서는 SOFC 스택의 온도구배를 완화시키기 위한 내부개질기의 개발 및 고온용 분리판 소재의 정밀성형기술을 확보하고자 한다. 열/유동해석을 통하여 반응가스의 농도, 유속, 구조변경 등 내부개질기 온도구배에 대한 주요인자를 확인하였고, 장기 운전평가를 통하여 개질 촉매의 고온 활성 및 내구성에 대한 성능평가를 진행 중이다. 분리판의 경우, 고온용 소재(페라이트계 스테인레스)에 대한 기초실험을 실시하여 성형품질의 주요 인자를 파악하였으며 Proto-type 금형 설계 및 개발을 통하여 성형 기초기술을 확보하였다. 그리고 스택 내부온도를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 설계 중에 있으며 이를 이용하여 개발된 내부개질기 및 분리판을 스택 운전환경에서 평가할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.171-172
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• 2013

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판 개발되어 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 배기 가스 배출, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 낮은 가스 투과성, 낮은 무게, 쉬운 가공, 낮은 제조비용이다. Thin film Cr 장비로 저항가열 furnace, sputter 등이 사용된다. 연료전지 분리판의 고전도도, 내부식성 보호막의 고속 증착을 위한 새로운 증착원으로 스퍼터 - 승화형 소스의 가능성을 유도 결합 플라즈마에 금속 봉을 직류 바이어스 함으로써 시도하였다. 유도 결합 플라즈마를 이용하여 승화증착 시스템을 사용하여 OES(SQ-2000)와 QMS (CPM-300)를 사용하여 $N_2$ flow에 따른 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 시스템을 사용하여도 균일한 공정을 하는 것을 확인 하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.6
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• pp.3708-3713
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• 2015

The objective of this study is to numerically investigate the heat transfer rate for evaluating the thermal performances of the stack thermal system using the commercial software. In order to perform this, the cooling performances of the stack system for fuel cell electric vehicle were tested under both driving road conditions including the general driving road and uphill driving road and operating conditions with and without of the air conditioning system. The heat transfer rate of the stack radiator for the stack system was increased with the increase of the inlet air flow velocity. The heat transfer rate of the stack radiator increased by 105.3% at the coolant flow rate of 20 l/min and 221.3% at the coolant flow rate of 120 l/min with the increase of the air flow velocity from 2 m/s to 10 m/s. $9.45^{\circ}C$ of inlet coolant temperature of the stack radiator at the severe driving condition of the slope of 8% and velocity of 50 km/h showed higher 85.3% than $5.1^{\circ}C$ of inlet coolant temperature at the general driving condition of the slope of 0% and velocity of 120 km/h. In addition, as the fuel cell electric vehicle with the air conditioning system operation was driving under severe uphill driving condition, the radiator coolant temperature for a stable stack operation could be exceeded over $70^{\circ}C$.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.200-200
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• 2003

고체산화물 연료전지(SOFC)에서 사용되는 연결재의 주 기능은 각 단위 셀의 연료극과 다음 셀의 공기극을 전기적으로 연결하여, 공기와 사용연료의 분리역할을 하기 위하여 사용된다. SOFC용 연결재는 다른 구성요소 소재보다, 높은 전자 전도성, 낮은 이온전도성, 우수한 기계 적강도가 요구되며, SOFC는 고온에서 작동되기 때문에, 상온에서 작동온도까지 다른 요소 소재들과 유사한 열팽창계수와 물리, 화학적으로 안정성이 요구된다. 현재 연결재 제조기술은 EVD, CVD, plasma spraying, tape casting 등 다양하게 연구되고 있으며, 본 연구는 세라믹 연결재 증착방법 중 저렴한 비용으로 대량 생산이 용이한 습식법(dip coaling)을 적용하여, 연료극 지지체식 flat-tube형 고체산화물 연료전지의 지지체를 위해 세라믹 연결재를 제조하고, 그 특성을 연구하였다. 세라믹 연결재로써 선정한 합성조성은 LaCr $O_3$에 Ca이 치환 고용된 L $a_{0.6}$C $a_{0.41}$Cr $O_3$으로 pechini법으로 합성하였다. 합성된 조성은 100$0^{\circ}C$에서 5시간 하소후 가속 Ball Milling하여 0.5$\mu\textrm{m}$의 평균입자크기를 얻을 수 있었다. XRD 상분석결과 perovskite상 (L $a_{1-x}$ Ca/x/Cr $O_3$)과 CaCr $O_4$를 얻을 수 있었다. slurry를 제조하여 막의 밀착성을 증진시키기 위해 sand blasting시킨 flat tube지지체에 진공펌프를 이용하여 소재내부와 외부의 압력차로 dip coating한 후, 140$0^{\circ}C$로 소결 하였다. coating 결과 박리현상은 없었으나, 표면과 단면의 SEM분석결과 다소 porous한 박막층이 형성되었으며, Ca이온이 지지체로 permeation되는 현상이 발생하였다. 이와 같은 결과로부터 보다 치밀한 박막생성을 위해, slurry 제조조건을 변화시켰으며, Ca이온의 migration을 막기 위해 barrier layer를 이용하였다 완전 소결된 지지체는 가스투과도와 전기전도도측정을 통하여 특성을 평가하였다.였다.다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.11 no.1
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• pp.22-32
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• 2008

Because of an emerging importance of clean energy, fuel cells are attract more attention due to their ability to produce high efficient power without any harmful emission. Fuel cells are energy conversion device with directly convert chemical energy into electrical energy by the chemical reactions, which have potential applications in automobile, spacecraft, stationary, industrial and home appliances. Recently there are gaining demand to develop an intermediate temperature fuel cell and available proton conductors at $200{\sim}500^{\circ}C$, which promising operating temperatures range for both material science and energy conversion processes. In this paper, we have reviewed electrochemical properties and current technology of solid state proton conductors. In addition, development of intermediate temperature fuel cell using the perovskite-type solid protonic conductor is also discussed.