• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.23 no.1
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• pp.59-68
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• 2009

Fuel cell generators as the distributed generation system with a few hundred watt$\sim$a few hundred kilowatt capacity, can supply the high quality electric power to user as compared with conventional large scale power plants. In this paper, PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cell) generator as micro-source is modelled by using PSIM simulation software and DSP based fuel cell hardware simulator based on the PSIM simulation model is implemented. The relation of fuel cell voltage and current(V-I curve) is linearized by first order function on the ohmic area in voltage-current curve of fuel cell. The implemented system is composed of a PEMFC hardware simulator, an isolated full bridge dc boost converter, and a 60[Hz] voltage source PWM inverter. The voltage-current-power(V-I-P) characteristics of the implemented fuel cell hardware simulator are verified in load variation and transient state and the 60[Hz] output voltage sinusoidal waveform of the PWM inverter is investigated under the resistance load and nonlinear diode load.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.11 no.3
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• pp.137-147
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• 2000

Not only study of fuel cell performance but study of fuel cell application is very important, therefore these studies were paralleled together for the commercialization of exciting power generation. The objective of this study is to determine the characteristics of shaft power and efficiency as a function of rpm and to compare natural convection air method to forced air method. From these results, performance of forced air was better than that of natural convection air because it enables to improve mass transportation by increasing air flow rate. With decreasing shaft power, efficiency of fuel cell decreases remarkably because dc motor drives at the low range of efficiency. Fuel cell powered vehicle has to be driven considering efficiency and shaft power. It should be driven at 35-45% of efficiency and 0.55-0.75v/cell.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2007.07a
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• pp.71-73
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• 2007

본 논문에서는 새로운 연료전지용 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터를 제안한다. 전류형 컨버터 구조에 능동 클램프 회로를 채용하여 과도기에 발생하는 서지전압을 저감하였고 모든 스위치에서 영전압 스위칭을 하며, 그 장점으로 : 연속적인 입력전류, 전압 오버슈트 제거, 영전압 턴 온 스위칭, 고주파 변압기 1차/2차 측에 부가적인 스너버 회로의 필요성 제거, 소프트 스위칭에 의한 저속 다이오드 적용 등이 있다. 더구나 대용량 발전 시스템에 적합하도록 전류형 컨버터 구조와 3상 전력변환 회로를 결합하였다. 3상 전력변환 적용의 장점은 : 입력전류 및 출력전압 주파수의 3배 증가, 스위치에 흐르는 RMS 전류 저감, 필터소자 용량 및 부피 감소, 고주파 변압기 이용률 증가, 전력회로의 단순화에 따른 전체 사이즈 축소 및 신뢰성 향상 등이 있다. 제안하는 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터는 이러한 장점들 때문에 발전용 연료전지 시스템의 승압형 DC-DC 컨버터에 적합하며 대용량 태양전지 발전 시스템 및 배터리 충전기 등에도 적용할 수 있다. 새로운 3상 DC-DC 컨버터와 함께 3상 PWM 알고리즘을 제안하며, 시뮬레이션과 프로토타입 제작, 실험을 통하여 그 성능을 평가, 확인한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.11a
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• pp.20-21
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• 2011

본 논문은 1.5[kW]급 독립형 연료전지 하이브리드 시스템의 고효율 전력변환장치에 관한 연구이다. 응답속도가 느린 연료전지 시스템의 안정도를 높이기 위하여 2차 전지를 이용한 하이브리드 시스템으로 구성되었으며, 낮은 출력 전압과 높은 출력 전류의 고효율 컨버터를 구현하기 위하여 입력컨버터는 동기정류 방식의 부스트컨버터와 출력컨버터는 병렬 인터리빙 방식으로 구현하였고, 동작특성 및 효율성을 실험을 통해 증명하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.05a
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• pp.85-88
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• 2011

석유 등 화석연료로 인한 지구온난화 문제와 더불어 일본 대지진 이후 원자력발전의 안전에 의문이 제기 되면서 신재생에너지에 대한 관심이 한층 고조되고 있다. 이에 발맞추어 국가정책으로 녹색성장 정책이 실행됨에 따라 2030년까지 전체 에너지원 중 신에너지전원의 비중을 전체 에너지원의 11%로 확대하는 정책을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 신재생에너지를 통하여 얻은 전기에너지를 저장하여 사용 할 수 있는 2차 전지에 대한 연구가 다수의 산업 현장에서 각광을 받고 있다. 최근 2차 전지는 Smart Grid 및 전기자동차분야에서 폭넓게 사용 되면서 정확한 출력전압, SOC 및 충-방전 예상 시간을 추정하여 2차 전지의 과충전, 과방전으로 인하여 생기는 고장 및 사고를 미연에 방지하고 2차 전지 사용 시 편의성을 제공하기 위한 시스템에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 논문은 이런 실정에 맞추어 LabVIEW 프로그램을 활용하여 2차 전지의 상태를 실시간으로 감시 및 제어하는 프로그램을 제작함으로써, 사고 시 2차 전지에 가해지는 피해 방지 및 관리 시 발생하는 여러 문제점에 대한 효율적인 해결 방안을 제시하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.71.2-71.2
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• 2010

고체산화물연료전지는 청정에너지원으로써 기존의 발전방식을 대신할 차세대 에너지원으로 각광 받고 있다. 고체산화물 연료전지는 고온에서 작동하는 특성상 실험을 통하여 전극미세구조 및 구동조건을 최적화하는 것은 매우 어렵다. 본 연구는 전기화학식을 이용한 전산모사를 통해서 고체산화물 연료전지의 구동조건에 따른 성능 평가 및 전극의 미세구조 최적화 과정을 수행하였다. 전극 내 전달현상을 무시하고 오직 전기화학반응만을 고려한 전산모사는 단전지의 전극미세구조 및 구동조건에 따른 전지성능을 빠르게 예측할 수 있으며, 이를 기반으로 다양한 조건에서 얻은 전지 성능 데이터를 통해 전극미세구조를 최적화하였다. 개회로전압, 활성화분극, 저항분극, 물질수송손실을 표현하기 위하여 Nernst 식, Butler-Voler 식, 옴의 법칙, dusty-gas 모델을 각각 사용하였으며, 전극미세구조 및 구동조건의 변화는 물질확산계수 및 교환전류밀도를 통하여 그 영향이 전지성능에 반영된다. 온도, 압력, 주입 연료의 조성에 대한 성능평가가 수행되었으며, 1023K, 1 bar의 조건하에서 최적의 단전지 성능을 위한 기공도와 기공크기를 조사하였다. 더 향상된 단전지 성능 확보를 위해서 실험에서 쓰이는 기능층(functional layer)과 유사하게 넓은 반응 면적과 원활한 반응물 및 생성물의 이동을 보장하도록 기공도 및 기공크기를 그레이딩한 전극구조(graded-electrode)를 디자인하고 성능을 평가하였다. 그 결과 기존의 전지구조 대신에 그레이딩된 전극을 사용할 경우 50%이상 향상된 전지성능을 예측할 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.1
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• pp.19-26
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• 2010

A PEMFC(proton exchange membrane fuel cell) is a good candidate for residential power generation to be coped with the shortage of fossil fuel and green house gas emission. The attractive benefit of the PEMFC is to produce electric power as well as hot water for home usage. The thermal management of PEMFC for RPG is to utilize the heat of PEMFC so that the PEMFC can be operated at its optimal efficiency. In this study, thermal management system of PEMFC stack is modeled to understand the dynamic response during load change. The thermal management system of PEMFC for RPGFC is composed of two cooling circuits, one for controling the fuel cell temperature and the other for heating up the water for home usage. The different operating strategy is applied for each cooling circuit considering the duty of those two circuits. Even though the capacity of PEMFC system (1kW) is enough to supply hot domestic water for residence, heat-up of reservior takes some hours. Therefore, in this study, time schedule of the simulation reflects the heat-up process. Dynamic responses and operating strategies of the PEMFC system are investigated during load changes.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.12
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• pp.1185-1192
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• 2012

The typical operating temperature of an automotive fuel cell is lower than that of an internal combustion engine, which necessitates a refined strategy for thermal management. In particular, the performance of the cooling module has to be higher for a fuel cell system because the temperature difference between the fuel cell and the surrounding is lower than in the case of the internal combustion engine. Even though the cooling system of an automotive fuel cell determines the operating temperature and temperature distribution of the fuel cell, it has attracted little research attention. This study presents the mathematical model of a cooling system for an automotive fuel cell system using Matlab/$Simulink^{(R)}$. In particular, a radiator model is developed for design optimization from the development stage to the operating stage for an automotive fuel cell. The cooling system model comprises a fan, pump, and radiator. The pump and fan model have an empirical relation, and the dynamics of the pump and fan are only explained by motor dynamics. The basic design study was conducted, and the geometric setup of the radiator was investigated. When the control logic was applied, the pump senses the coolant inlet temperature and the fan senses the coolant out temperature. Additionally, the cooling module is integrated with the fuel cell system model so that the performance of the cooling module can be investigated under realistic operating conditions.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.14 no.6 s.60
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• pp.99-114
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• 1999

노트북 PC, 휴대폰, 이동단말 등 첨단 정보통신 기기의 소형화, 경량화, 휴대형화에 기여한 핵심기술로 반도체, LCD 기술과 더불어 전지기술을 빼놓을 수 없다. 아직도 많은 부분에서 개발이 진행되고 있는 전지기술은 특히 국내의 경우, 반도체나 LCD 기술에 비해 상대적으로 연구개발이나 투자가 미흡한 상태로서 고부가가치 장치산업이라는 점과 대량생산이 가능하다는 특성에 비추어 볼 때 향후 전략적으로 중점 육성해야 할 분야라 할 수 있다. 본 고에서는 개인 휴대형 통신기기로부터 자동차 연료전지에 이르기까지 전기.전자 및 정보통신 분야에서 중요한 비중을 차지하고 있는 고성능 2차전지에 대하여 기본적인 기술개요와 특성 및 구성요소, 2차전지의 종류와 최근의 개발동향을 살펴보고 유망 장치산업으로서의 세계시장 현황과 각국의 제조동향에 대하여 조사.정리하였다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.15 no.6 s.66
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• pp.128-139
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• 2000

반도체, LCD와 더불어 첨단 정보통신기기의 소형화, 경량화, 휴대형화 진전에 기여한 핵심기술로서 전지기술을 빼놓을 수 없다. 전지기술의 역사는 오래전에 이루어졌으나 아직도 많은 부분에서 개발이 진행되고 있는 분야이다. 특히 국내의 경우 반도체나 LCD에 비해 상대적으로 연구개발이나 투자가 미흡한 상태로서 고부가가치 장치산업이라는 점과 대량생산이 가능하다는 점에서 향후 전략적으로 중점 육성해야 할 분야라 할 수 있다. 본 고에서는 개인 휴대형 통신기기로부터 자동차 연료전지에 이르기까지 전기.전자 및 정보통신 분야에서 중요한 비중을 차지하고 있는 고성능 2차전지에 대하여 기본적인 기술개요와 특성, 2차전지의 종류와 최근의 개발동향을 살펴보고 세계시장을 주도하고 있는 미국과 일본의 개발 및 시장현황에 대하여 조사 정리하였다.