• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.227-234
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• 2014

전기 자동차의 연료 소모량은 배터리 성능에 의존한다. 배터리의 성능은 작동온도에 민감하기 때문에, 배터리 온도 관리는 성능과 내구성을 보장한다. 특히, 배터리 팩에서의 모듈의 온도 분포는 냉각특성에 영향을 미친다. 이 연구는 모듈 사이의 온도 분포를 확인 할 수 있는 배터리 열적 모델링에 초점을 두었다. 본 연구의 배터리 모델은 NiMH 각형 모델이며, 10개의 모듈로 구성되어졌다. 배터리 열 모델은 열 발생, 채널을 통과하는 대류 열 전달 그리고 모듈 사이의 전도 열 전달로 구성되었다. 배터리 내에서 발생되는 열발생 모델은 충/방전 동안의 전기적인 저항열에 의해 계산되어 진다. 모델은 전 하이브리드 자동차의 운전 동안 적절한 열관리의 전략을 결정한다.

• 설비공학논문집
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• 제28권8호
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• pp.325-330
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• 2016

This study was conducted to develop a heating system for a fuel cell-driven electric vehicle. The system consists of a compressor, an expansion device and three heat exchangers. A conventional air source heat exchanger is used as primary heat exchanger of the system, and an additional water source heat exchanger is used as a pre-heater to supply heat to the upstream air of the primary heat exchanger. On the other hand, the third heat exchanger consists of a water-to-refrigerant heat exchanger. The heat source of the pre-heater and the water-refrigerant heat exchanger is the waste heat from the fuel cell's stack. In the experiment, the indoor and the outdoor air temperature were fixed, and the compressor speed, EEV opening and waste heat temperature were varied. The results indicate that the $COP_h$ of the proposed system is 3.01 when the system is operating at a 1,200 rpm compressor speed, 50% EEV opening, and $50^{\circ}C$ waste heat source temperature in air pre-heater operation. However, when the system uses a water-refrigerant heat exchanger, the $COP_h$ increases to up to 9.42 at the same compressor speed and waste heat source temperature with 75% EEV openings.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.404-410
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• 2021

This paper proposes a high step-up converter with zero-voltage transition (ZVT) cell for fuel cell electric vehicle. The proposed converter applies a ZVT cell to a dual floating output boost converter (DFOBC) so that not only the main switch but also the ZVT switch can achieve full-range soft switching. The current rating of the ZVT switch is 17% of the main switch. The proposed converter has high reliability in that no timing issue occurs. Therefore, online calculation is not required. The minimum turn-on time of the ZVT switch that guarantees soft switching at all loads and input/output voltage is obtained by analysis. In addition, the proposed DFOBC allows the use of a 650 V device even at 800 V output and has the advantage of being able to boost the voltage by 3.5 times with 0.56 duty. Planar coupled inductor with PCB winding was successfully implemented with the converter operated at 300 kHz. The 25 kW prototype achieves peak efficiency of 99% and power density of 63 kW/L.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.725-731
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• 2016

본 연구의 목적은 복합열원을 이용하는 전기자동차용 부탄 연소식 히팅 시스템의 열적 성능을 수치적으로 연구하는 것이다. 복합열원 히팅 시스템은 승차공간 난방을 목적으로 하는 공기 가열부와 배터리 열관리를 위한 냉각수 가열부로 구성되어 있으며, 각 열원별 열적 성능을 분석하기 위하여 상용 수치해석 프로그램인 ANSYS CFX를 이용하여 공기 및 냉각수 유량변화에 따른 각 열원별 토출 온도를 도출하고 난방 용량을 계산하였다. 수치해석을 통하여 도출된 각 열원별 토출 온도는 이론적으로 계산한 토출 온도와 비교하였고, 약 0.15% 이하의 오차를 나타내었다. 결론적으로 외부공기의 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 승차공간으로 유입되는 공기 온도는 감소하였으며, 배터리 열관리용으로 배출되는 냉각수 온도는 증가하였다. 또한 냉각수 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 토출되는 난방 공기와 냉각수 온도는 감소하였다. 더불어 배터리 열관리를 위한 최적의 냉각수 온도와 승차공간을 위한 높은 난방 용량을 만족하기 위한 공기 및 냉각수 유량 조건은 각 0.01 kg/s 와 0.015 kg/s로 나타났다.

• 환경정책연구
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• 제14권2호
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• pp.133-148
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• 2015

폐유의 발생량에 비해 폐유 정제업체수가 크게 증가하여 폐유의 물량이 부족하고, 수거경쟁으로 인해 과도한 비용이 투입되고 있으며, 질이 나쁜 폐유를 함께 수거해 정제하고 있어 환경오염의 가능성이 높다. 과도한 비용으로 인한 정제유의 가격 상승은 소비자에게 부담을 주고 있다. 이러한 상황을 해결하기 위해 폐유 재활용 활성화 방안을 제시하였다. 재활용 활성화 방안 첫 번째로 부족한 폐유 물량 확보를 위한 폐유 수입은 선진국으로부터 가능하다. 수입국의 국제공인기관에서 품질검사를 실시한 후 국내에 반입 시 석유품질관리원에서 이중으로 검사를 실시하여야 하여 철저한 관리가 필요하다. 폐유 정제 비용 중 큰 비율을 차지하는 수분 및 침전물 품질기준의 완화를 고려하였으나, 이 경우 침전물의 함량이 높아져 환경적으로 문제가 될 수 있기 때문에, 영향이 적은 수분을 따로 측정하여 기준을 완화하고 침전물의 기준은 2%로 유지하였다. 마지막으로 폐유를 난방기 연료로 사용하는 경우가 있어 환경오염의 가능성이 있으며, 적절한 관리가 요구된다. 폐유난방기 사용은 품질이 우수한 자동차용 폐윤활유를 연료로 사용하고, 대기오염방지장치가 포함되어 있다면 사용가능하다. 폐기물 발생자 처리원칙에 부합되고, 품질이 우수한 폐유를 수거과정과 처리과정을 통해 투입되는 비용을 절감할 수 있다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.816-825
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• 2018

액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas)를 연료(Fuel)로 하는 차량의 실제 운행단계에서 시동 꺼짐 현상 등이 발생한다는 소비자 민원이 접수 된 바 있으며, 최근 유통과정에서 녹 등의 이물질로 인한 소비자 피해 가능성이 제기되어 LPG 잔류물질(Residue) 항목에 대한 관리 필요성이 대두되었다. 본 연구에서는 LPG 국내생산 및 수입사 제품과 실제로 유통되고 있는 LPG의 잔류물질 특성을 연구하였다. LPG 잔류물질을 GC-MS를 사용하여 정성분석을 하였고, ICP-OES를 이용하여 무기물 성분을 분석하였다. GC-MS 분석결과 고무 제조공정을 용이하게 하기 위해 고무에 소량 배합하는 가소제(Plasticizer) 등이 분석되었다. 또한 ICP-OES를 이용한 무기물 분석결과 주로 LPG 생산 시 사용되는 소포제 등에서 유래된 것으로 추정되는 Si와 충전시설 등에 사용되는 그리스 첨가제 성분 등으로 추정되는 P와 Zn도 일부 검출되었다. 본 연구에서 분석된 LPG 잔류물질에 대해서는 녹 등을 유발할 수 있는 성분이 검출되지 않았지만 가소제 및 그리스 첨가제 성분이 LPG 연료계통에 영향을 줄 수 있으므로 적정품질의 고무류 사용과 저비점 그리스 첨가제 사용 확대가 필요할 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 2018

화석 연료의 고갈과 온난화 현상으로 인해 새로운 에너지원에 대한 관심이 급증하고 있다. 그 중에서 바이오가스는 유기성 폐기물 및 바이오매스를 혐기성 소화과정인 가수분해(hydrolysis), 산발효(acidogenesis), 유기산발효(acetogenesis), 메탄발효(methanogenesis)의 단계를 거쳐 발생되기 때문에 친환경적인 에너지자원으로 각광받고 있다. 그러나 바이오가스는 기존의 정제설비로는 제거할 수 없는 높은 미세분진 및 수분 함량으로 인해, 직접연소, 도시가스, 자동차용 연료 등 효율적인 이용을 위해서 정제시스템이 필요하다. 따라서 본 연구는 미세분진과 수분을 동시에 제거할 수 있는 정제과정의 전처리 방법으로써 원심력을 이용하는 냉각공정을 설계하였다. 원심력을 이용하여 분진을 제거하는 Cyclone 내 외부에 열교환기와 ID fan을 구성하여 주입되는 가스를 어는점 이하로 냉각시킴으로써 물안개를 형성시켜 분진입자를 제거하고, 일부 가스를 ID fan을 이용하여 재순환시켜 제거하는 고효율 냉각제어공정을 개발하였다. 수분제거는 유량(25~150L/min) 및 상대습도(60~95%)의 조건에서 시험하였다. 수분제거율은 상대습도 $95{\pm}5%$일 때 평균 80.8%, 입자제거율은 입자크기 $2.5{\mu}m$에서 평균 99.78%의 제거효율을 보였고, 수분과 입자의 동시제거효율은 수분 70.86%, 입자 99.67%의 평균값을 보여주었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권1호
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• pp.44-51
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• 2019

The paper presents the rotordynamic performance measurements and model predictions of a fuel cell electric vehicle (FCEV) air compressor supported on gas foil bearings (GFBs). The rotor has an impeller on one end and a thrust runner on the other end. The front (impeller side) and rear (thrust side) gas foil journal bearings (GFJBs) are located between the impeller and thrust runner to support the radial loads, and a pair of gas foil thrust bearings are located on both sides of the thrust runner to support the axial loads. The test GFJBs have a partial arc shim foil installed between the top foil and bump strip layers to enhance hydrodynamic pressure generation. During the rotordynamic performance tests, two sets of orthogonally installed eddy-current displacement sensors measure the rotor radial motions at the rotor impeller and thrust ends. A series of speed-up and coast-down tests to 100k rpm demonstrates the dominant synchronous (1X) rotor responses to imbalance masses without noticeable subsynchronous motions, which indicates a rotordynamically stable rotor-GFB system. Finite element analysis of the rotor determines the rotor free-free (bending) natural modes and frequencies well beyond the maximum rotating frequency. The predicted damped natural frequencies and damping ratios of the rotor-GFB system reveal rotordynamic stability over the speeds of interest. The imbalance response predictions show that the predicted critical speeds and rotor amplitudes strongly agree with the test measurements, thus validating the developed rotordynamic model.

• 한국가스학회지
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• 제17권6호
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• pp.8-14
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• 2013

본 연구에서는 LPG자동차용으로 적용키 위한 플라즈마 개질에서 개질기 형상변화가 개질 특성에 미치는 영향에 대해 실험을 하였다. 수소 수율을 향상시키기 위해, 2차 개질기는 1차 개질기에 비해서 개질기 후단부의 부피를 증가시켜 플라즈마를 통과하는 개질가스의 반응시간을 증가시켰다. 각 개질기의 비교를 위하여 $O_2/C$ 비를 부분산화 조건에서부터 완전산화 조건까지, 총 유량은 20, 30, 40, 50 lpm으로 증가시키며 실험을 하였다. 각 개질기의 특성을 비교해본 결과, $O_2/C$ 비가 부분산화 조건에서 완전산화 조건으로 갈수록 LPG 전환율은 증가하였고, 수소 선택도는 감소하였으며, 수소 수율은 증가하다 감소하는 최적조건이 존재하였다. 개질기는 4.5배 부피가 큰 2차 개질기가 1차 개질기에 비해 동일 유량에서 수소 수율이 4~14% 증가한 결과를 얻을 수 있었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.238-239
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• 2010

주거 상업용 건물에 있어 최근 TV, LED 조명, 컴퓨터, IT 기기들과 같은 직류를 사용하는 부하가 점차 증가함에 따라 기존의 교류 배전 기반의 건물 전력구조에서 에너지절감을 위한 하나의 방안으로 직류기반의 건물 배전구조에 대한 도입에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 또한 직류 형태의 전원인 태양광 발전, 연료전지 등의 신재생 에너지와 가정 및 전기자동차용 배터리의 등장은 직류 기반 전력구조가 가지는 강점을 더욱 부각시키고 있다. 직류 배전 시스템은 기존 교류 배전에서 직류부하를 위한 다중의 전력 변환 과정을 최소화함으로서 전원 및 부하에서 소모되는 에너지를 절감하여 전력시장 내 전체적인 탄소배출량 저감에 기여할 수 있을 것으로 고려되어지고 있다. 이는 직류배전 시스템의 에너지 저감 효용성 이외 기존 교류배전 대비 부하단 부품 수의 감소에 따른 신뢰성 향상 및 가격 저감, 무효전력 고려사항의 제거 등 많은 장점을 가지기 때문이다. 본 논문에서는 소용량 건물에 직류배전 구조가 도입될 경우 실현 가능성이 높은 대표적 직류 배전 구조들을 Functional Modeling 기법을 통해 모델링하며, 시뮬레이션을 통해 기존의 교류 배전 건물과 함께 각각의 전력계 구조에 대한 효율 및 장단점들을 정성적으로 비교하고, 구현에 필요한 고려사항들을 제시한다.