• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.247-247
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• 2010

본 연구는 주류 제조과정에서 발생하는 생전분발효 부산물을 펠릿(pellet)연료로 전환하는 과정에서 효율적인 방법에 대해 기술한다. 술을 정제하는 과정에서 발생하는 주박을 펠릿화하고 재생청정에너지인 폐자원의 효율성을 높이기 위한 방법을 제안한다. 술을 정제하고 남은 지게미를 주박(酒粕, 술지게미)이라 하고 흔히 부드러운 것을 단단하게 뭉친 알갱이를 펠릿이라 한다. 현재 펠릿화는 폐목재를 분쇄후 성형, 가공하여 목재펠릿을 만들어 상용화하고 있다. 목재펠릿은 성형, 가공하는데 비용이 주박보다 많이 들고 열량도 더 낮음을 확인하였다. 목재소에서 나온 나무(톱밥)와 주박을 열량측정기를 이용하여 측정한 결과로 나무는 약 1850 Kcal이고 주박은 약 1989 Kcal가 측정되었다. 나무는 일반 목재소 세 곳에서 채취한 것이고 주박은 막걸리, 약주 및 청주의 술지게미를 실험에 사용한다. 주류업체에서도 술을 정제하고 남은 주박을 처리하는데 많은 곤란과 비용이 든다. 또한 주박을 해양에 투척하여 처리해 왔으나 2012년부터 해양투기가 금지되어 더욱 처리에 곤란을 겪게 된다. 최근 주박을 토양개량제(비료)로 개발하여 사용하기도 하나 본 연구에서 제안하는 장점은 농산물을 재배해서 주류제조시 발생되는 주박을 펠릿화하여 연료로 사용하고 남은 재를 토양개량제로 사용하는 장점이 있다. 제품의 전체 라이프 사이클을 통해 환경으로 방출되는 모든 것을 가능한 한 0(zero)으로 하는 활동인 제로-이미션(zero-emision)이 된다. 이는 단순히 배출량만을 줄이는 것이 아니라 폐기물을 유용한 자원으로 활용한다는 측면이 가장 큰 이점이 된다. 주박의 효율성을 높이기 위해 주박을 종류별로 주박과 목재를 섞는 방법으로 열량을 측정하였다. 먼저 열량이 높은 순서로 막걸리 주박과 약주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 두 번째 막걸리 주박과 청주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 세 번째 막걸리 주박과 나무 톱밥의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2로 섞어서 열량을 측정하였다. 열량이 높은 순서는 세 번째(2015Kcal), 두 번째(1995Kcal), 첫 번째(1868Kcal)의 순이었다. 가장 열량이 높은 막걸리 주박과 나무 톱밥을 섞은 것이 가장 효율성이 높다. 주박 펠릿의 장점은 친환경적인 소재이고 지속적으로 재생이 가능한 에너지원이다. 더욱이 주박 펠릿은 발열량이 높고 다른 바이오매스 원료에 비해 청정하다는 큰 장점을 지니고 있다. 또한 사용에 소요되는 유지 관리비용을 최소화할 수 있고 자동화가 가능하여 사용에 편리하다. 가격면에서 화석연료에 비해 안정적이고 체적 또한 작아 이송의 큰 장점을 가지고 있다. 현재 펠릿의 경우는 목재펠릿이 제품화되어 있지만 주박을 이용하여 제품의 펠릿화를 통한 연료원으로 사용하는 경우는 전 세계 전무한 상태로 폐자원을 재사용하는 효율성이 제시된다. 향후 과제로 주박을 이용한 펠릿 연료원의 기술이 개발되고 기계적인 시스템을 개발하면 저탄소 녹색성장 신재생에너지 연료의 획기적인 미래형 에너지시스템이 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.92-92
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• 2010

여수 국가산업단지, 삼성전자 정전사례에서 볼 수 있듯이 대규모 정전사고는 수백억 이상의 경제적 손실이 뒤따른다. 공장 내에 자체 발전소가 있지만 매번 이런 사고가 재연되어 근본적인 해결책이 필요한 상황이다. UPS 및 디젤발전기를 사용하는 경우, 정전사고로 시 UPS DC bus전압이 일정 수준 이하로 떨어지면 발전기가 기동하여 에너지를 공급하는데 발전기의 특성에 따라 전압의 변동이 심하고 초기기동실패 사례가 종종 보고되고 있다. 본 연구는 연료전지와 전력저장장치의 연계를 통해 산업설비에 안정적으로 전원을 공급하고자 하는 방법에 관한 것으로 연계 제어 로직개발과 Load Leveler, Compensator, STS 등 구성요소 개발을 주요 연구 내용으로 하고 있다. 고온형 연료전지의 열적 안정성을 유지하면서 독립전원의 부하 변동에 대응하기 위한 부가 설비가 기존 제품에 추가 장착되어야 하며, 연계 제어 알고리즘의 확보를 위하여 연료전지 모델링 및 통합시스템 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서는 이상과 같은 시뮬레이션 및 백업 모듈 설계 결과를 제시하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.79.1-79.1
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• 2010

현재까지의 연료전지 스택 고장 진단 방법은 스택의 전류와 각 셀 전압값을 측정하고 그 측정된 값을 계산함으로써 스택의 고장 여부를 판단하는 것이었다. 이러한 방법은 수백개 이상의 스택의 셀 전압을 2~4개 단위로 측정하기 때문에 백개 이상의 측정 채널이 필요하다. 또한, 스택 진단 시스템을 복잡하게 하여 신뢰성을 저하시킬 뿐만 아니라 가격 상승을 유발한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 THDA(전고조파왜율 분석) 방법을 제안하였다. THDA는 스택에 교류 전류를 주입하고 스택 양단의 전압을 측정하여 주입된 교류 전류의 THD를 구함으로써 연료전지 스택의 상태를 진단하는 방법이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.84.2-84.2
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• 2010

발전용 연료전지시스템은 지구 온난화의 주요 원인인 $CO_2$의 발생을 기존 발전시스템에 비해 현저히 줄일 수 있는 친환경, 고효율 발전시스템으로서 분산형 발전이 가능한 혁신적인 발전시스템이다. 또한 전기 생산과 동시에 열을 발생시켜 소형열병합 발전을 함으로써 에너지효율을 극대화 할 수 있다. 본 논문에서는 2.4MW급 발전용 연료전지시스템 프로세스 모델링을 통해 얻은 결과 값인 Heat and Material Balance 데이터와 실제운전중인 데이터를 비교, 분석하여 운전시간, 온도, 고도 및 운전조건에 따른 출력특성을 파악함으로써 향후 프로세스 설계 시 정확도를 높일 수 있을 것이다.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.8 no.4
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• pp.59-67
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• 2000

Recently the world is faced with the very serious problems related to the increasing use of the conventional petroleum fuels. THe air pollutions in big cities were also occurred by the exhaust emissions from automobiles. many researchers have been attracted various oxygenated fuels as an alternative fuel and a renewable fuel for the measure of these problems. In this study the effect of oxygen in fuel on the exhaust gas emissions has been investigated with oxygenated fuels as an alternative fuel for diesel engine. The exhaust gas emission were investigated by comparing with that of the diesel fuel. The vegetable fuel oil such as soybean oil gives lower smoke level than that with diesel fuel. Furthermore the smoke emission is more affected by the oxygen content in fuel than by the fuel viscosity. This study concluded that the fuels including oxygen might be a good measure to reduce smoke in diesel engine because the oxygen strongly influenced the combustion process.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.345-348
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• 2005

본 개발의 목적은 연료전지차량에 탑재되는 연료전지 시스템에 장착될 공기공급기를 개발하는 것이었다. 개발된 공기공급기의 형태는 공급해야 할 공기의 유량과 압력 범위, 소음 및 향후 양산성 등을 고려하여 원심형 블로어를 선택하였으며, 차량 부하에 따른 공기공급량을 제어하기 위한 제어기도 적용되었다. 또한 차량에 적용될 경우, 예상되는 가혹한 사용환경에서 안정적인 성능을 발휘하고, 내구성을 할 수 있도록 설계되었으며, 특히, 외기온도 $45^{\circ}C$에서도 충분한 방열성능을 갖도록 모터 및 모터 방열구조를 설계하였다. 이를 위하여 공급되는 공기로 직접 모터를 냉각하는 개념을 적용하였다. 개발된 터보블로어의 응답성을 포함한 성능평가를 수행하였으며, 설계점에서 600시간 연속운전을 통하여 기본 내구평가를 완료하였다.

• New & Renewable Energy
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• v.7 no.3
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• pp.29-35
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• 2011

This paper describes an internal flow characteristics of a fuel pressurized blower, used for 1kW domestic fuel cell system. To analyze the flow field inside the diaphragm cavity, compressible unsteady numerical simulation is introduced. SST model with scalable wall function is employed to estimate the eddy viscosity. Moving mesh system is applied to the numerical analysis for describing the volume change of a diaphragm cavity in time. Throughout numerical simulation with the modeling of the inlet and outlet valves in a diaphragm cavity, unsteady nature of an internal flow is successfully analyzed. Force variations on the lower plate of a diaphragm cavity are evaluated in time. It is found that the driving force at the suction stage of a diaphragm cavity is more necessary than that at the discharging stage.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.558-559
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• 2008

본 논문은 미 일리노이 주립대 어바나-샴페인 캠퍼스에서 주로 군사용 응용 관련하여 개발 중인 마이크로 PEM 연료전지 시스템 개발에 대한 논문이다. 본 연구는 수소 저장 장치까지 포함하여 1 $mm^3$의 초소형 연료전지 시스템을 목표로 진행 중이며 본 논문은 이러한 진행 과정 중 화학적 하이드라이드 기반의 수소 발생기와 10 $mm^3$의 시스템 개발 과정에 대해 보고한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.60-75
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• 2005

천연가스차량이 배출하는 미연 탄화수소 중 약 80%이상이 메탄으로 구성 되어있다. 메탄은 그 자체로 유독성 물질은 아니지만 이산화탄소와 더불어 지구온난화를 유발하는 온실가스로 향후 강력한 규제가 예상되는 물질로 이를 저감하는 기술 개발이 이루어져야하나 연료 특성상 이를 줄이는데 어려움이 있다. 최근 연구에 의하면 천연가스엔진에 수소를 일정량(15%이상) 첨가할 경우 배출가스 및 성능 이 상당량 개선되는 결과를 보이고 있다. 이는 종래 천연가스 연소의 문제점인 지연된 화염 전파 속도를 수소 연료를 첨가함에 따라 화염 전파속도를 촉진시켜 적정한 연소를 야기 시켜 미연탄화수소 배출이 줄어들고 열효율도 향상되는 결과를 보이고 있다. 이와 같이 수소와 천연가스연료의 각각의 장점을 활용한 Hy-thane 엔진을 개발할 경우 무공해엔진에 근접한 초 저공해 동력장치 개발이 가능하며 이에 대한 상용화 측면에서 산업용 발전기, GEHP, 차량용 엔진 등 활용도가 크기 때문에 그 개발이 절실히 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 과제에서는 이중연료를 사용하는 수소-천연가스 기관을 개발하고 이를 효과적으로 제어할 수 있는 제어시스템을 개발하여, 기관효율 향상과 배기가스저감을 이루었다.

• New & Renewable Energy
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• v.2 no.2 s.6
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• pp.44-49
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• 2006

본 연구는 독일 율리히 연구소에서 도입된 면적 200mm*200mm의 연료극 지지체 평판형 SOFC 셀 및 금속 분리판 5장을 적층하여 500W급 SOFC 스택을 제작하고, 이러한 스택의 운전특성을 분석한 연구이다. 도입된 500W급 SOFC 스택은 가스터빈-연료전지 하이브리드 시스템어에 사용되는 5kW급 SOFC 스택의 예비실험을 위한 것으로서, 본 연구의 목적은 상압 운전특성을 바탕으로 외국에서 시도된 적이 없는 평판형 SOFC 스택의 가압 운전기술을 확보하는 것이다. 이러한 목적을 위해 본 연구에서는 상압형 500W급 SOFC 발전시스템에 대한 구성과 설계, 전반적인 운전 특성평가 (5셀 스택 운전, 연료 전환 $(H_2{\rightarrow}pre-reformed\;gas)$, 500 시간 연속운전 등)가 이뤄졌다.