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

• Plant Journal
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• v.16 no.4
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• pp.26-32
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• 2020

The performance monitoring system in the power plant should have the capability to estimate power generation efficiency accurately. Several power generation efficiency models have been proposed for the combined heat and power (CHP) plant which produces both electricity and process steam(or heating energy, hereinafter expressed by process steam only). However, most of the models are not sufficiently accurate due to the wrong evaluation of the process steam value. The study suggests Electricity Conversion Efficiency (ECE) model with determination of the heat rate of process steam using operational data. The suggested method is applied to the design data and the resulted trajectory curve of power generation efficiency meets the data closely with R2 99.91%. This result confirms that ECE model with determination of the model coefficient using the operational data estimate the efficiency so accurately that can be used for performance monitoring of CHP plant.

• Journal of Energy Engineering
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• v.3 no.2
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• pp.179-186
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• 1994

본 연구는 지역난방용 열병합발전시스템의 열에너지 이용을 최대화하므로 1차에너지의 소비량을 감소시키는데 그 목적이 있으며, 이를 위한 한가지 방안으로 열추종 운전범위내에서 온도에 따른 지역난방 운전방법을 분석검토하였다. 운전가능한 지역난방 공급 및 회수온도에 따른 지역난방 운전방법을 분석검토하기 위하여 수치해석 프로그램 CHPSIM을 사용하여 열병합발전시스템의 열적상태와 열추가소비량을 계산하였다. 지역난방의 온도수준을 120/$65^{\circ}C$에서 95/4$0^{\circ}C$로 저하시킴으로서 년간 열추가 소비량을 24.7% 감소시킬 수 있으며, 90/4$0^{\circ}C$로 저하시키면 29.6%의 절약이 가능하다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.28 no.1
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• pp.1-10
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• 2024

In this study, we constructed a process simulation model for an agricultural by-products based Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) combined heat and power generation system as part of the introduction of technology for energy self-sufficiency in the agricultural sector. The aim was to reduce the burden of increasing fuel and electricity consumption due to rapid fluctuations in international oil prices and the expansion of smart farming in domestic farms, while contributing to the national greenhouse gas reduction goals. Based on the experimental results of 0.3 ton/day torrefied agricultural by-product gasification experiment, a model for an agricultural by-product-based SOFC cogeneration system was constructed, and optimization of the heat exchange network was conducted for SOFC capacities ranging from 4 to 20 kW. The results indicated that an 8 kW agricultural by-product-based SOFC cogeneration system was optimal under the current system conditions. It is anticipated that these research findings can serve as foundational data for future commercial facility design.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2007.11a
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• pp.172-174
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• 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
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• 1994.11a
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• pp.105-110
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• 1994

국내 총 71개 상용열병합발전업체를 대상으로 운전행태를 분석하고 이를 모형화하기 위한 설문조사 결과 이에 응답한 46개 업체의 운전행태를 분석해 보았으며 이들을 다시 10개 업종으로 구분하여 해당 업종의 전력수요량, 발전량, 수전량의 계절별, 시간대별 형태를 분석하였다. 그리고 분석기준치를 이용하여 향후 전력예측의 자료를 제공하였다. 업종별 발전행태에 의한 5개의 모형과 용량에 따른 5개의 모형을 도출하여 전원개발계획시 분산형전원을 고려할 수 있는 토태를 마련하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2000.11a
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• pp.221-227
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• 2000

The optimal capacity of CGS(Co-Generation Sys.) for APT. complex is 300kW output of electricity power from being considered the simple payback period, loss and benefit, and the running mode of CGS. The proper operation mode of CGS is as follows; If the demanding electricity load of APT. complex is within the range of capacity of generator(300kW), CGS is connected and operated with KEPCO grid. When the load ratio is over 50% of normal load of CGS(300kW), only CGS supply electricity demand. If not, the electricity line of CGS is exchanged to that of KEPCO.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.174.2-174.2
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• 2011

최근 유가상승과 석유, 천연가스의 가채 매장량의 한계등과 함께 온실가스에 의한 지구온난화 방지를 위하여 미국, 유럽국가 및 캐나다 등에서는 바이오매스를 이용한 에너지 회수 기술개발에 많은 관심과 연구를 수행하고 있다. 바이오 매스는 에너지 밀도 대비 존재하는 지역이 광범위하여 발생, 수집, 수송에 따른 비용이 많이 소요되는 특성이 있어 산지에서 직접처리하거나 수집하여 대규모처리등과 같이 여러 가지 현장상황에 따라 적정한 플랜트 운용의 유연성을 갖추고 있어야 한다. 일반적으로 바이오매스로부터 중소형으로 분산형 발전이나 수소제조를 위해서는 직접 연소법 보다는 가스화 방식을 이용하고 있는데, 연소에 의해 열을 생산하여 전기를 생산하는 방식은 스팀터빈을 이용하는 것이며, 스팀터빈은 소형 운용이 어렵기 때문이다. 본 연구에서는 폐목재로부터 합성가스제조를 위하여 5톤/일 규모 가스화기를 제작하였으며, 타르 및 수트와 같은 미반응 물질을 제거할 수 있는 집진, 세정장치를 설계 및 제작하였다. 또한 합성가스에 함유된 현열로부터 열회수를 위하여 열교환기를 설치하였으며, 정제된 합성가스를 이용하는 가스엔진을 통하여 열병합 발전시스템 연계운전을 수행하였다. 운전 실험을 폐목재 가스화 3톤/일 규모로 수행하였으며, 평균 1,500kcal/$Nm^3$의 발열량을 갖는 합성가스를 생성시킬 수 있었다. 사이클론, 스크러버 및 기수분리 장치를 이용하여 정제된 합성가스는 합성가스 엔진을 통하여 72kW 이상의 전력생산이 가능하였다. 열교환기를 통하여 평균 15,000kcal/h의 배열 회수가 가능하였으며, 바이오매스 가스화 합성가스를 이용한 열병합 발전이 가능함을 입증하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.790-791
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• 2007

최근 분산전원의 한 형태로써 주목받고 있는 열병합발전은 전기와 열을 함께 생산하여 에너지의 이용효율을 높이는 발전방식이며, 이를 위해 시스템의 형태와 각 구성요소를 효율적, 경제적으로 구성하여야 한다. 시간에 따른 열 및 전력수요의 패턴이 변화하므로 생산하는 전기와 열에너지의 비율 즉 열전비를 동적으로 표현할 수 있는 모델이 필요하다. 본 논문에서는 열병합발전의 열전비 특성을 효과적으로 구현하기 위한 방법을 발전기의 출력특성과 관련하여 연구하고, PSCAD/EMTDC를 이용하여 구현하고자 한다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.2 no.1
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• pp.83-94
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• 1993

In this paper, the performance of an energy conversion system is analyzed using two efficiency concepts, one of conventional and the other of energetic efficiently. The objective of this analysis was to improve and optimize the energy conversion system in point, namely, and LNG-fired Combined Heat and Power Plant (CHP). To this end, energies which represent the true efficiency figures were evaluated for various flows of the system with a set of system configurations given. Then the economic values of the energies were assigned to respective flows and subsystems. With these economic data locations of inefficiencies and opportunities for improvement are identified.