• 대한기계학회논문집A
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• 제37권3호
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• pp.397-403
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• 2013

친환경 및 연비에 대한 요구와 제한은 하이브리드 차량과 같은 친환경 고연비 차량기술을 발전시켜왔다. 하이브리드 차량의 연비는 시스템의 특성으로 인해 주행 후 배터리 충전량의 변화를 연비에 반영시키는 등가연료사용량이 연료소비량에 추가되므로 제어전략에서 배터리 사용영역 증가만으로 연비를 향상시킬 수 없었다. 본 논문은 연료전지 하이브리드 차량을 matlab simulink상에서 모델링하고 기존제어전략에서 연료전지의 사용구간을 분석하여 연료전지 주 사용영역에서의 배터리와 연료전지 간 동력분배를 연비향상을 목표로 최적화하여 등가연료사용량을 포함한 총연비의 향상을 시도하였다.

• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.49-55
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 다단 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존에 모두 경사면에 공급되는 연료를 콘부분으로 일부 할애하는 방식으로 다단연소 방식을 구성하였으며 콘에서 분사되는 연료공급은 축방향과 콘 경사면 방향으로 하였다. 다단연소 연소특성을 이해하기 위하여 콘에서의 연료 분사 방향과 연료 분배율 변화에 대한 NOx와 CO의 배출 농도 그리고 벽면 온도분포를 측정하였다. 그 결과 총 연료에 대한 콘으로의 분배율이 3%인 경우 콘에서의 연료 분사방향에 관계없이 노즐내의 예혼합 영역에서 연료가 공기와 균일하게 혼합됨으로서 연소영역의 고온점 감소에 의하여 NOx 배출 농도가 감소된다. 그러나 콘에서 축방향으로 분사되는 연료분배율이 8%로 증가하는 경우 노즐 내부 예혼합 영역으로의 화염 역화로 인하여 NOx의 배출농도가 오히려 증가하게 된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.82.2-82.2
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• 2011

A channel design which is closely related with the mass transport overpotential is one of the most important procedures to optimize the whole fuel cell performance. In this study, three dimensional results of a numerical study for gas distribution in channels of a molten carbonate fuel cell (MCFC) unit cell for a 1kW class stack was presented. The relationship between the fuel and air distribution in the anode and cathode channels of the unit cell and the electric performance was observed. A charge balance model in the electrodes and the electrolyte coupled with a heat transfer model and a fluid flow model in the porous electrodes and the channels was solved for the mass, momentum, energy, species and charge conservation. The electronic and ionic charge balance in the anode and cathode current feeders, the electrolyte and GDEs were solved for using Ohm's law, while Butler-Volmer charge transfer kinetics described the charge transfer current density. The material transport was described by the diffusion and convection equations and Navier-Stokes equations govern the flow in the open channel. It was assumed that heat is produced by the electrochemical reactions and joule heating due to the electrical currents.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제5권6호
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• pp.583-591
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• 2015

벨트 구동 방식의 소프트 하이브리드 자동차에 적용될 TAS(Torque Assist System)의 성능을 평가하기 위해서는 가속 성능과 연비 성능이 기존 차량보다 우수하여야 한다. 엔진, 모터, 그리고 배터리와 같은 벨트 구동 TAS의 핵심 구성 요소들은 자동차 연비 성능에 큰 영향을 미친다. 따라서, 전체 시스템 관점에서의 효율을 향상시키기 위해서는 핵심 동력원들을 제어하는 동력 분배 알고리즘에 대한 연구가 필수적이다. 본 논문에서는 등가 연료 관점에서 통일된 해석 방법을 적용한 연료 소모량을 최소화하는 동력 분배 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘이 차량의 상태 정보 및 요구 동력을 고려한 구속 조건을 만족하면서 엔진의 연료소모량을 최소화하는 제어 변수들을 통해 연비 성능을 높이는 데 기여하는 것을 확인하였다. 제안한 운전 전략의 최적화 과정은 연구 개발 과정에서 시행 착오를 줄일 수 있고 제어 변수들의 특성을 빠르고 정확하게 관찰할 수 있다. 따라서 연료 소모량을 최소화하는 운전 전략을 도출해내는 방법으로 활용 가능하다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.358-368
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• 2023

The fuel cell market is expected to grow rapidly. Therefore, it is necessary to scale up fuel cells for buildings, power generation, and ships. A multi-stack system can be an effective way to expand the capacity of a fuel cell. Multi-stack fuel cell systems are better than single-stack systems in terms of efficiency, reliability, durability and maintenance. In this research, we developed a residential fuel cell stack and system model that generates electricity using the fuel cell-photovoltaic hybrid system. The efficiency and hydrogen consumption of the fuel cell system were calculated according to the three proposed power distribution methods (equivalent, Daisy-chain, and optimal method). As a result, the optimal power distribution method increases the efficiency of the fuel cell system and reduces hydrogen consumption. The more frequently the multi-stack fuel cell system is exposed to lower power levels, the greater the effectiveness of the optimal power distribution method.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.625-630
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• 2014

연료전지의 성능을 결정짓는 가장 중요한 변수 중의 하나는 각 스택의 채널에 얼마나 균일하게 연료를 공급할 수 있느냐이다. 본 연구에서는 네 가지의 모델을 사용하여 연료전지 매니폴드 형상에 따른 최적 설계를 수행하였다. 위 네 가지 모델은 각기 다른 기하학적 형상을 가지며 Edison CFD를 이용하여 형상 내의 유동을 비교하였다. 초기 모델에서는, 입구부에서 매니폴드로 유입되는 유동의 확산이 잘 일어나지 않아 각 채널의 질량유량이 불균일한 분포를 보였으며 특히 속도가 빠른 중심 영역의 채널에 많은 연료가 유입되었다. 이를 위한 디퓨져 모델링이 제안되었으며 실속이 최소한도로 발생할 때 채널당 질량유량이 가장 균일하다고 가정하였다. 이를 위해 다양한 디퓨져 각을 가진 모델을 사용했고, 이론상으로 실속이 발생하지 않는 형상에서 가장 균일한 분포를 보임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.61-70
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• 2017

고체 추진제를 연료로 사용하는 DACS의 강인한 추력 분배기법에 대한 연구를 수행하였다. 추진기관이 제어해야 하는 추력의 자유도보다 많은 구동 노즐을 보유한 시스템에 대하여, 비정상적인 상황을 허용할 수 있는 강인한 추력제어 기법을 제안하였다. 추력 분배기법에 의해 각 노즐로 인가된 명령 대비 응답 노즐 목 면적 크기의 차이를 이용하여 추력 분배기법에 적용된 가중행렬을 실시간으로 변환시키는 기법을 적용하였다. 이를 통하여 오차가 발생한 노즐의 추력 분배 비율을 감소시키고, 결론적으로 시스템에서 발생되는 추력 오차를 감소시키도록 하였다. 제안된 기법에 대하여 DCS와 ACS 각각의 구동장치가 제어명령을 추종하지 못하는 임의의 고장조건을 모의하였고, 시뮬레이션을 통해 기법의 성능을 검증하였다.

• 오토저널
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• 제2권2호
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• pp.1-15
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• 1980

에너지사정은 날이 갈수록 악화일로에 있으며, 이 추세는 장차 그 도를 심화시켜 갈 것으로 전 망된다. 이와 같은 상황하에서 거의 석유베이스의 연료에 의존하고 있는 내연기관 특히 자동차는 경제활동 및 국민생활에 불가결의 수단으로 제공되고 있는 바, 그 수요에 약간의 제동이 걸렸 다고 하지만, 장기적으로 볼 때, 수요증대와 이에 따른 공급증대는 필연적인 것으로 인정되고 있다. 내연기관의 연료로서 석유베이스가 아닌 신대체연료로서 가장 유망시되고 있는 것은 메타 놀과 수소로 보고 있다. 메타놀은 현재 알려진 제조법으로서는, 석탄이나 석유와 같이 매장량이 제한되어 있는 화석의 일차제품에 좌우된다는 문제를 내포하고 있는데 반하여, 수소는 물 및 핵에너지로부터 얻어지므로, 장기적으로 볼 때 가솔린의 일반적인 대용으로서 탄소를 함유하는 원재료에 의존하지 않는 대상이 되는 것은 수수뿐이다. 수소의 이용에 있어서, 제조소로부터 스탠드까지의 하부조직이 없는 것이, 자동차 내 저장문제와 더불어, 오늘날 수소자동차의 일반적 이용을 지지하고 있다고 하더라도, 수소동력은 그 배출가스가 거의 무해한 까닭으로, 가까운 장래에 시내교통과 같은 특수한 경우에는 활용할 수 있을 것이다. 또한 가솔린과 수소의 혼합 연료에 의한 운전을 서서히 도입함으로써, 수소기술로의 전환이 용이하게 된다. 이렇듯 탄소를 함유하는 원료에 의존하지 않는 대체연료로서 수소가 유망시되고 있는데, 이 때 신연료의 이용 가능성만이 중요한 것이 아니고, 연료의 제조, 저장과 분배, 수송, 그리고 자동차의 운전에 이 르기까지의 문제를 기술적 및 경제적 관점에서 파악하여야 한다. 그 가운데서, 특히 신연료가 자동차기관을 중심으로 한 내연기관의 대체연료로서 적합하냐 아니냐, 또한 기관, 연료계통 등에 별로 개조를 가할 필요가 있느냐 없느냐 하는 기술적 파악이 먼저 제기된다. 앞으로 이 문제에 한하여 논의하기로 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.166-168
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• 2007

고분자 전해질 연료전지는 다수의 단위 cell을 적층하여 stack을 형성하게 되며, 각 단위 cell 은 분리판과 MEA 사이에 gasket을 장착하게 된다. 이때 장착된 gasket은 분리판과 MEA사이의 일정한 gap을 유지하여 가스를 균일하게 분배되도록 할 뿐만 아니라, 가스 유출을 막는 sealing 재(材)로서의 역할을 한다. 따라서 고분자 전해질 연료전지의 성능확보를 위해서는 내구성 및 가스 기밀성이 우수한 gasket 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 이러한 gasket 물성을 만족시킬 수 있는 고분자 전해질 연료전지용 gasket을 개발하고자 하였으며, 이를 검증하기 위하여 가혹 조건에서 실험을 수행하였다. 그 결과 종래의 gasket 보다 열적, 화학적 및 가스기밀성 변에서 우수한 고분자 전해질 연료전지용 gasket을 얻을 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.19-20
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• 2014

연료전지 스택을 구성하는 핵심 부품 중 하나인 분리판(Bipolar plate)은 반응 연료인 수소와 산소를 분리하여 셀(cell)의 전면적에 균일하게 분배, 공급, 배기 및 전기화학반응에 의해 생성된 전류를 수집하며, 높은 가스밀폐성, 전기전도성 및 내식성이 요구된다. 분리판 소재로는 흑연, 고분자-탄소 복합체 및 금속 등이 사용되고 있으며, 이중 연료전지 스택의 부피, 무게 및 제조비용 감소를 위하여 금속분리판이 주목받고 있다. 그러나 금속분리판의 경우 연료전지 작동환경에서 부식반응에 의한 이온 용출로 인해 전극촉매나 고분자전해질막의 오염을 유발할 수 있다는 단점이 있어 최근 금속계 분리판의 코팅을 통하여 분리판의 내식특성 및 전기적 특성을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다.