• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.156-163
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• 2015

전기자동차 또는 수소를 이용한 연료전지 자동차 등 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요는 전기에너지이며, 따라서 풍력 등 신재생에너지 자원을 이용한 에너지 생산 및 공급 전략은 미래의 지속가능한 에너지 시스템 구축에 필수적 고려 요소이다. 신재생에너지 자원 기반의 에너지 생산 시스템은 비단 관련 요소 기술의 개발 및 효율 향상뿐만 아니라 자원 잠재성의 지역적 특성 및 관련 기술들의 최적 설계를 포함한 새로운 공급 전략이 반드시 수반되어야 한다. 본 연구에서는 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요 만족을 위한 풍력기반 전력생산 공정 설계 및 최적화를 수행하였으며, 다양한 설계 대안들의 경제성을 평가 및 분석하였다. 최소비용을 목적함수로 설정하고, 수요만족, 에너지 흐름, 최대기술 용량 및 부지사용 제한 등 다양한 제약조건을 포함한 혼합정수선형계획(MILP)모델을 개발하였다. 특히 육상 풍력단지 조성 시 사용 가능한 부지 제한성 및 해상 풍력단지의 높은 자원 잠재성 등 실제 풍력 단지 조성 시 고려되어야 할 다양한 실제적 요소를 제약 조건으로 포함하였다. 제안된 최적화 모델의 효용성을 검증하기 위하여 육/해상 풍력발전단지를 포함한 제주도 전력생산 시스템 설계 문제에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 모델을 통하여, 해상 및 육상 풍력단지 간의 비용 효율성 등 제주도에 적합한 최적 공급 시스템을 설계하였으며 경제성을 평가하였다. 또한 사용가능 부지면적에 관한 정책, 필요 부지면적 및 기술의 생산비용 변화 등 주요 비용 관련 변수에 관하여 최종 전력 생산 비용의 민감도 분석을 수행 하였다.

• 대한화학회지
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• 제62권5호
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• pp.358-363
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• 2018

화석연료의 사용과 그 2차오염으로 인해 매년 수도권의 초미세먼지(PM2.5)는 점점 증가하는 추세에 있다. 본 연구는 초미세먼지의 주된 원인물질이라고 알려져 있는 자동차의 매연에서 발생하는 $NO_x$의 제거에 저렴한 Cu 촉매의 이용 가능성에 초점을 두었다. 이를 위하여 일산화질소(NO) 분자가 Cu에 결합하여 형성할 수 있는 Cu-NO 복합체의 가능한 3가지 구조에서의 에너지와 결합길이, IR 및 라만 스펙트럼의 변화를 알아보기 위하여 Gaussian 09 프로그램에서 MPW1PW91 법을 이용하여 기저함수 6-311(+)G(d,p) 수준에서 계산을 수행하였다. 그 결과, Cu-NO 복합체의 생성 엔탈피는 선형, 굽은형, 다리형 구조에 대하여 각각 ${\Delta}H=104.89$, 91.98, -127.48 kJ/mol의 값을 얻었고, NO 결합길이는 복합체가 되었을 때 약 $0.03{\sim}0.10{\AA}$ 정도 NO 분자보다 길어지는 경향을 보여 Cu-NO 결합으로부터 O가 보다 쉽게 환원될 수 있음을 보여준다. 또한 NO와 Cu-NO 복합체의 IR 및 라만 스펙트럼은 각 진동 모드에 대한 피크의 위치와 세기가 확연히 달라져 Cu 촉매에서 Cu-NO 복합체의 생성 여부도 적외선 또는 라만 분광법으로 손쉽게 확인될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권1호
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• pp.31-36
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• 2012

군용 차량은 일반 차량에 비하여 높은 기동 성능 및 정숙성을 요구한다. 또한 최소의 연료 보급으로 최대의 작전 수행 능력을 보유하고 있어야 한다. 시리즈 하이브리드 자동차의 경우 모터만을 이용하여 차량을 구동하므로, 정숙성이 뛰어나고 초기 기동 토크가 커 구동 성능이 뛰어나다. 또한 하이브리드화를 통하여 연비 향상 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 시리즈 하이브리드 차량의 경우 배터리 SOC 와 차량의 주행 상태에 따라 엔진과 발전기로 이루어진 발전 시스템에서 전기를 생산하여 차량 구동에 이용하거나 배터리를 충전한다. 발전 시스템의 작동 여부와 작동 영역을 결정하는 것이 시리즈 하이브리드 차량의 주행 전략이며 이 주행전략에 따라 연비 성능에 차이가 난다. 본 연구에서는 Thermostat, Power-Follower, Combined 주행 전략을 비교/평가 하였으며 새롭게 제안한 Combined 주행 전략을 통하여 기존 차량 대비 37%의 연비 향상 효과를 얻을 수 있었다.

• 분석과학
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• 제13권4호
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• pp.453-465
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• 2000

환경중 다환 방향족 탄화수소류(PAHs)는 유기물의 연소중의 열합성에 의해서 주로 발생하며 강한 발암성물질로 알려져 있다. 또한 도시 대기중의 PAHs는 주로 자동차 배기가스 및 주택연료의 불완전연소에 의해서 발생하는 것으로 알려져 있으며, 국내에서도 자동차의 수요 급중과 도시난방의 서구화에 따라 도시 대기중 PAHs의 증가가 우려되며 이에따라 대기중 PAHs의 인체 위해성 평가가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 위해성 평가를 위한 기초 조사로서 1996년 4월부터 1997년 1월가지 1년에 4차례에 걸쳐 서울을 비롯한 6대 도시 14개 지역에서의 대기중의 23종의 PAHs농도를 측정하였다. 분석 결과 총 263종의 거의 모든 시료에서 14종의 PAHs가 검출되었으며 1년간 총 PAHs의 평균 농도는 $28.72ng/m^3$이었고, 겨울철(평균 $47.76ng/m^3$)에 가장 높은 농도로 검출되었다. 각 시료에서 추출된 총 유기물질(EOM ; Exoacted Organic Material)과 총 PAHs 농도는 대체로 비례하였으며 EOM에 함유된 총 PAHs는 평균 0.28%로 조사되었다. 본 실험 결과 PAH의 위해성 평가가 수행되어야 할 것으로 기대되며 계절별 시료 분석을 지속적으로 수행하여 보다 신뢰성 있는 데이타 구축이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.517-524
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• 2019

오버드라이버 허브클러치는 자동차 6단 자동 변속기 미션에 장착되어 엔진의 여유출력을 이용해 연료사용을 절감시켜주는 부품이다. 본 연구에서는 오버드라이버 허브클러치 제품에 대해 피어싱 공정 중 펀치에 가해지는 하중 및 소재 처짐량을 최소화 하고자 한다. 공정 중 펀치의 하중과 처짐량에 영향을 줄 수 있는 다이 클리어런스(die clearance)와 전단각도(shear angle) 그리고 마찰계수(friction coefficient)를 설계 변수로 설정했다. 또한 펀치의 하중과 소재 처짐량에 대해 각 설계 변수들의 영향도를 확인하기 위해 민감도 분석(sensitivity analysis)을 진행했다. 그 결과 전단 각도, 마찰 계수, 다이 클리어런스 순으로 하중 및 처짐량에 대해 민감한 것으로 조사되었다. 이를 통해 펀치의 하중과 소재 처짐량을 목적함수로 설정하고, 반응표면법(Response Surface Method)을 통해 각 설계 변수들과 목적함수의 방정식을 도출했다. 이를 통해 설정된 설계 변수들의 최적 값을 도출해 유한요소해석에 적용한 결과 펀치의 하중 및 소재의 처짐량이 기존대비 22.14% 개선됐다.

• 융합정보논문지
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• 제11권6호
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• pp.40-48
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• 2021

이 논문은 그린 딜로 인한 전기 에너지 수요가 급증을 될 수 있기 때문에 이를 제시하고자 한다. 그러나 미래의 전기자동차와 많은 전기 에너지의 조달은 여전히 화석 연료에 의존한다. 이에 IT 산업의 중요성이 부각되고 수소-전기차의 수요와 연관 산업으로 그 수요가 증가하게 된다. 본 연구의 방법은 IT 산업의 전기 에너지 수요보다 미래 차세대 동력으로 전기차의 충전과 연관성을 조사하였다. 이는 실증적 회귀 분석을 통해 경제 성장에 따른 산업용 전기와 가정용 에너지를 성장에 따른 PPP의 상관관계를 도출하였다. 그 결과 전기차와 차세대 전기차를 포함한 변화량은 GDP 대비 구매력 변화 국가의 1/3에서 유의미한 것으로 나타났다. 이는 전기차의 수요가 있는 32개국 중 12개 국가(이탈리아, 캐나다, 스위스, 폴란드, 슬로베니아, 독일, 슬로바키아, 핀란드, 스웨덴, 체코, 에스토니아, 덴마크)가 더 많은 전기 에너지에 더 민감하기에 전체 구매력에 영향을 미치게 된다. IT-전기 에너지원의 미사용 전력 낭비를 방지하고, 수소전기 충전-보존함으로써, 향후 성장을 위한 수급에 국가의 IT 산업 보존 완충 시설대비가 필수불가결하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.305-316
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• 2022

화석연료의 고갈과 환경문제의 대안으로 수소에너지가 부각되고 있으며, 자동차 산업에서도 수소차의 보급이 증가하고 있다. 그러나 수소는 가연농도 범위가 4~75%로 넓은 가연영역을 가지고 있어 수소차 사고 시 안전에 대한 우려가 높은 실정이다. 특히, 터널이나 지하주차장과 같은 반밀폐 공간에서는 수소누출에 따른 화재나 폭발이 대형사고를 유발할 가능성이 높기 때문에 수소누출에 따른 가연영역 분석을 통해 수소 안전성에 대한 검토가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 표준단면의 도로터널에서 수소차량의 수소 누출조건과 터널 내 풍속에 따른 수소농도 해석을 수행하여 터널 내 풍속이 가연영역에 미치는 영향을 검토하였다. 수소의 누출조건은 1개의 탱크와 3개의 탱크가 통시에 TPRD를 통해 누출되는 조건과 대형크랙이 발생하여 누출하는 조건으로 하였으며, 터널 내 풍속은 0, 1, 2.5, 4.0 m/s를 고려하였다. 가연영역에 대한 검토결과, 1 m/s 이상의 풍속이 존재하는 경우에는 풍속이 없는 경우와 비교하여 최대 25%수준까지 감소하는 것으로 나타나고 있으며, 풍속증가에 따른 가연영역의 감소효과는 거의 없는 것으로 나타나고 있다. 특히 대형크랙이 발생하여 약 2.5초 만에 완전히 누출되는 경우에는 풍속이 증가하면 가연영역이 약간 증가하는 것으로 나타나고 있다. 또한 하향 분출되는 경우에 풍속이 작은 차량하부 영역에 수소가스가 상당히 긴 시간동안 잔류하는 것으로 분석되었다.

• 한국가스학회지
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• 제25권2호
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• pp.64-71
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• 2021

수소연료전지자동차를 비롯한 자동차 분야에서 성형 가공성과 기계적 특성이 우수한 고분자 복합수지에 대한 연구는 특정 기계적 특성을 갖춘 재료의 설계지원을 위한 Computer-Aided Engineering (CAE)으로 확대되고 있다. CAE 자동화는 소재의 기계적 특성 및 거동 예측이 선행되어야 하는데, 고분자 복합수지의 기계적 물성 예측은 단일물질과 달리, 바탕재와 보강재 간의 관계로만 설명하기에는 물성 거동이 복잡하기에, 수식으로 설명하기 어렵다. 본 연구에서는 큰 소성 구간과 조성에 예민하여 예측이 어려웠던 고분자 복합수지의 조성에 따른 응력-변형률 선도를 데이터의 기계학습을 기반으로 예측하였다. 개발모델은 바탕재, 보강재 종류 및 조성간의 복잡한 상관관계를 찾아, 학습한 시험 데이터가 없는 조건에서도 전체 응력-변형률 곡선을 의미있게 예측한다. 학습하지 않은 조성과 구성에 대해서도 고분자 복합수지의 기계적 특성을 예측하는 개발 모델을 기반으로 향후 소재 설계 AI 시스템을 완성할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.81-90
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• 1994

The hydrogen fuel tanks having hydrogen storing capacity of about 300g and 1200g are manufactured using $MmNi_{4.7}Al_{0.25}V_{0.05}Fe_{0.001}$ alloy. They are composed of several unit reactor made of Cu-tube(outer diameter = 50.1mm, thickness = 2mm). In order to increase the heat and mass transfer property of the hydride bed, Al-plates are inserted perpendicular to axial direction at intervals of 5mm and three arteries of diameter 8mm are installed symmetrically in each unit reactor. Hydrogen absorption is proceeded about 80% within 30 minute and is completed within 60 minute at the conditions of charging hydrogen pressure of 25atm and temperature of $22^{\circ}C$. On desorbing hydrogen at a constant rate of 30 slm at $20^{\circ}C$, discharging hydrogen pressure is sustained at 3~5atm for 120 minutes. The discharging pressure is increased upto 5~8atm as the increase of the reactor temperature to $30^{\circ}C$. From the experimental results and the brief discussions about the hydrogen absorption and disorption behaviors of the hydrogen storage tank, it is suggested that the behaviors of hydrogen charging and discharging could be controlled by adjusting the operating parameters and the reactor design parameters.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.152.2-152.2
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• 2010

LFG는 매립된 폐기물 중 유기성분이 혐기성조건에서 미생물에 의해 분해가 되면서 발생하며, 이러한 매립지가스는 주변 지역의 자연 및 생활환경에 악영향을 미치기 때문에 소각 등의 방법으로 LFG를 처리하고 있다. 일반적으로 매립지로부터 발생하는 가스의 량은 폐기물 1톤 당 $150{\sim}250m^3$로서 매립 후 2~3년 후에 최대량이 발생하며 매립 후 20~30년 후까지 지속적으로 발생함으로 안정적인 LFG의 공급이 가능하며, 메탄함량이 50%인 경우 약 $5,000kcal/m^3$의 높은 발열량을 가지므로 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제 해결 및 신재생에너지원으로 활용할 수 있다. LFG 자원화 할 경우 가장 안정적인 방안으로 발전 및 중질가스로 활용하는 것이나, 발전의 경우 최소 200만톤 이상의 매립용량을 갖추어야 경제적인 사업성을 확보할 수 있으며, 중질가스로 활용하는 경우 인근에 가스 수요처를 확보해야 하는 어려움이 있다. 만약 중 소규모의 매립장에서 발생하는 LFG를 안전하고 경제적인 조건으로 저장 및 수송할 수 있다면 중 소규모의 매립지에서 발생하는 LFG도 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 안전하고 경제적인 저장과 수송기술을 통하여 발전이 아닌 중질가스로의 활용도 가능하게 될 것이다. 또한 여러 곳의 매립장에서 발생한 LFG를 한 곳으로 집중시켜 고질가스로 전환하는 설비비용을 절감할 수 있으며, 정제된 고질가스를 이용하여 발전보다 경제적인 자동차 연료나 도시가스로 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험 결과 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로 하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다. 이때 생성된 슬러리상의 하이드레이트를 고압으로 배출하여 펠릿으로 형성시켰으며, 형성된 하이드레이트 펠릿의 경우 92.27%의 메탄을 포함하는 것을 확인하였다.