• 대한기계학회논문집B
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• 제39권3호
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• pp.261-269
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• 2015

본 연구에서는 전산유체역학 상용 코드를 이용하여 곡유로 채널형 수소 개질기에 대한 수치 해석적 연구를 수행하였다. 상용코드에서 제공하는 연소모델의 사전 검증을 위하여 원통 채널형 개질기 형를 가지는 선행연구모델(23)에 대한 수치해석을 선행하여 수행하였고, 95% 이상 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 선행연구모델의 수치해석을 통해 연소모델에 대한 해석 타당성검증이 완료된 후, 반응기 형태 변화가 메탄올 전환율과 수소생성에 미치는 영향을 파악하여 기존보다 유로의 길이가 증가한 곡유로 채널형 개질기를 설계하고, 유량조건($10/15/20{\mu}l/min$)을 변수로 수치해석을 수행하였다. 그 결과 원통 채널형 개질기와 곡유로 채널형 개질기에서 발생하는 유동 특성 및 물질전달 특성을 파악할 수 있었고, 그리고 유량에 따른 메탄올 전환율 및 수소 생성에 관한 유용한 정보를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.343-350
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• 2012

본 연구에서는 외부 개질기에 열원을 공급하기 위한 시스템 내에 가용한 열에너지의 활용 및 확보에 대한 해석을 위해서 외부 개질기를 연계한 평판형 SOFC 시스템의 해석 모델을 구축하고자 한다. 이러한 해석을 위한 모델 구축을 위해 Matlab simulink$^{(R)}$ 기반의 ThermoLib module을 사용하였으며, 구축된 해석 모델을 통하여 시스템의 성능 향상을 위한 구성 기법에 대해서 연구를 하였다. 시스템 구성 방법은 기존 시스템의 layout을 바꾸기 위해 공기극 출구가스 재순환 및 외부개질기와 촉매연소기를 통합한 개질반응시스템 적용, 개질기에 공급되는 혼합연료의 예열, 연료극 출구가스의 응축을 통한 연료 농도 향상 등을 고려하였다. 시뮬레이션의 해석 결과에서는 SOFC 시스템에 있어서 일반 연소기를 적용한 기준 시스템에 비하여 촉매 연소기를 사용한 시스템의 전기 효율이 12.13% 향상되었으며, 연료극 출구 가스를 응축시켜 버너로 연소시킨 시스템에서는 열효율이 76.12%로 가장 높았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권1호
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• pp.12-16
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• 2007

Copper-Zinc Oxide를 촉매로 사용하는 메탄올 자열 개질 반응기의 온도제어 연구를 하였다. 반응기 hot-spot에서 1 cm 벗어난 지점의 반응기 내부 온도를 피제어변수로, 공기 유량을 조작변수로 사용하였다. 일차 시간 지연 모델을 얻었으며, 이로부터 IMC-PI 법을 적용하여 제어기 값을 구할 수 있었다. 이 제어기로 100시간 이상 개질 반응기 내부의 온도를 ${\pm}5^{\circ}C$ 내에서 제어할 수 있었다. 촉매활성의 저하로 인한 hot-spot 지점의 변화를 조사하여, 적응 제어의 설계에 이용할 수 있게 하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.3353-3358
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• 2007

The present paper is devoted to investigate dynamic effect and steady-state performance of methane autothermal reformer theoretically and numerically. In order to simplify the complicated phenomena in the system, axisymmetric heterogeneous reactor model is developed. As autothermal reaction takes places on catalyst surface between bulk gas and catalyst, volume averaging method is incorporated using porous medium approach. To understand the start-up process which occurs in the reactor is highly important. Therefore, in this paper we get various goverining equations to find out transient and steady solutions and time scale for start-up introducing dimensionless variables. Start-up is a significant issue in reforming reaction for automobile system and fueling of SOFC-based auxiliary power units. This paper deals with characteristics of heat and mass transfer and predicted light-off time in the reformer as oxygen to carbon ratio ($O_2$/C) and amount of feeding gas.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.340-343
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• 2006

In this paper, heat and mass transfer characteristics through experimental and numerical study are extensively investigated in steam reform ins reactor under given operating conditions. In order to get simulated data at outlet of the reformer, heterogeneous reactor model is incorporated. As the reaction also takes place in porous media, two medium approach is used to take into account thermally non-equilibrium phenomena between catalyst and bulk gas. In steam reforming reaction, heat transfer issue is so significant that geometrical configuration study is also conducted.

• 신재생에너지
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• 제2권4호
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• pp.56-63
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• 2006

In this paper, heat and mass transfer characteristics through experimental and numerical study are extensively investigated in steam reforming reactor under given operating conditions. In order to get simulated data at outlet of the reformer, heterogeneous reactor model is incorporated. As the reaction also takes place in porous media, two medium approach is used to take into account thermally non-equilibrium phenomena between catalyst and bulk gas. From various parametric studies, significance of heat transfer is emphasized in steam reforming reaction.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.100.2-100.2
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• 2011

본 연구과제는 유망상품인 "발전용 MCFC 모듈형 BOP" 중 가습기 내부에 장착되는 연료-물 Mixing 시스템을 개발하는 것이다, 가습기 내부에서 공급된 연료-물은 연료전지 스택(Stack)으로부터 가습기로 유입된 고온의 가스로부터 열을 공급 받아 증발 및 혼합과정을 거치게 되며, 스팀-연료 혼합기로 형성되어 개질기(reformer)로 공급되게 된다. 이때, 물과 연료의 공급 상태에 따라 균일한 스팀-연료 혼합기가 형성되는지가 결정되며, 경우에 따라서는 고온의 가습기 내부의 국부적 온도분포의 큰 차이를 발생시켜 용접부의 균열을 발생시킬 수도 있기 때문에, 가습기의 설계와 함께 중요한 장치로 여겨진다. 본 연구에서는 다양한 가습기에 적용이 가능한 Mixer 모델을 설정하고, Analytic calculation을 통한 노즐설계와 1pass/Full scale 성능 실험 장치를 통해 상용화를 목표로 추진 되었으며, 특히 노즐별 유량분배 변동율은 ${\pm}3%$ 이내로 달성하고, 스팀/연료 공급 비율은 2:1 이내로 달성할 수 있는 시스템을 구축하게 될 것이다. 최종적으로 개발 완료 시 다양한 가습기에 직접 장착하여 운전이 가능할 수 있도록 실용화에 중점을 두고, 보다 안정적인 성능을 나타낼 수 있는 제품 개발이 가능하리라 사려된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권3호
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• pp.357-364
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• 2007

본 연구는 폐타이어의 재활용 일환으로 기존의 분말 화된 폐타이어 표면에 특정의 Functional group을 형성시켜 수중의 중금속이온들 과의 Chelate complexes 형성을 유도 함으로서 중금속 제거제로서의 폐타이어 활용방안을 제시 하고자 하였다. 이를 위해 FT-IR을 통하여 Function리 group의 종류 및 XRD, XRF, SEM 용출실험을 통해 개질 변화된 폐타이어 특성 분석하였으며 Kinetics Study를 통해 흡착모델에 적용하여 특정상수 값을 도출 하였다. 결과적으로 중금속 흡착 선호도는 $Pb^{2+}>Cu^{2+}>Cd^{2+}$순으로 확인되었으며, 초기 30분 이내에 흡착평형에 도달 하였고, 흡착반응속도 또한 0.27에서 $1.78\sim3.15(g/mg{\cdot}min)$로 증가하였으며, 80% 이상의 제거효율을 보였다. 이는 기존의 분말폐타이어에 비해 그 효율이 10배가량 증가함을 알 수 있었으며, Functional group을 활용한 폐타이어를 이용할 경우 중금속제거제로서의 뛰어난 효율성을 제시 할 수 있었다.