• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.205.2-205.2
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• 2010

Optimum operation conditions of low-NOx MILD combustion for gaseous and solid fuels have been investigated by experimental and computer simulation. Loop reactor type MILD combustor without air pre-heater has been used in the present work. The results show that the balance of injection velocities of fuel and surrounding air is major factor for maintaining MILD combustion mode. Temperature difference between lower and upper part can be reduced less than 20 degree of Celsius. It was found that NOx emission in MILD combustion also can be remarkably reduced to more than 85% in comparison with conventional premixed combustion, and reduced to more than 50% in case of nitrogen and carbon dioxide carrying dried waste water sludge and pulverized coal in comparison with the same of air carrying. It was also found that carbon monoxide emission increase was not appeared at the time of changeover to MILD combustion mode from premixed or air carrying combustion at optimum operation condition.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.72.1-72.1
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• 2010

지금까지 연료전지 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 기술들이 개발되어 왔는데, 대표적인 방법은 CHP(Combined Heat & power)와 FCT(Fuel cell & Turbine) Hybrid 시스템이다. 그러나 본 연구의 기술은 연료전지 배열을 이용한 Coanda 공기증폭기를 장착한 새로운 개념의 고효율 연료전지 시스템이다. 원래 공기 증폭기는 완만한 곡면 주위를 흐르는 유체가 곡면의 표면을 따라 흐름의 방향이 바뀌는 원리(Coanda Effect)를 이용한 장치로서, 소량의 고압유체를 구동 에너지원으로 사용하여 최고 20배에 해당하는 많은 양의 주변 유체를 빠른 속도로 이송시키는 역할을 한다. 문제는 고압의 유체원을 만드는 것인데, 본 연구에서는 발전용 연료전지 시스템의 배기가스를 활용하여 먼저 고압의 수증기를 발생시키고, 다음으로 고압의 수증기를 공기 증폭기의 구동원으로 사용함으로써 연료전지 시스템의 Air blower를 대체하는 것이다. 이러한 개념을 검증하기 위해서 고압의 스팀작동 Coanda 공기증폭기를 제작하여 선행실험을 진행하였다. 먼저 공기증폭기의 Gap 및 스팀압력에 따른 공기유량, 압력 등의 기본특성을 조사하였고, 출력 공기의 특성을 개선하기 공기증폭기의 형상 및 재료를 새롭게 설계하였다. 그리고 실제 시스템의 적용가능성을 알아보기 위해서, 예로 300kW급 용융탄산염 연료전지 발전시스템의 Air blower 대체가능성을 확인하였고, 배열이용 Coanda 공기증폭기를 활용한 고효율 연료전지 시스템의 개념설계를 수립하였다. 결론적으로 본 기술을 활용하면 연료전지 시스템의 최종 전기효율을 향상시킬 뿐 아니라는 시스템의 장기 신뢰성을 증대시키는 효과를 기대할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2004.03a
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• pp.198-204
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• 2004

Using liquefied natural gas as a fuel, water, natural gas and liquefied natural gas-cooled firing tests were conducted. With the viewpoint of characteristic velocity, and specific impulse, the effect of OF mixture ratio and fuel inlet temperature into a combustion chamber were analyzed. OF mixture ratio and fuel inlet temperature into a combustion chamber have great influence on the performance. Characteristic velocity and theoretical specific impulse attain the maximum value at 0.72~0.75 and 0.75 of OF mixture ratio, respectively. Engine performance has a tendency to increase, proportional to fuel inlet temperature into a combustion chamber affected by the regenerative cooling.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.564-567
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• 2008

산소분압은 연료전지의 성능을 좌우하는 주요한 인자이다. 실생활에서 공기 중 산소농도는 21%이지만 차량이 많은 도심지역에서는 약 20%, 환기시설이 낙후한 지하주차장은 약 18%까지 산소농도가 감소한다. 높은 고도에서 산소농도는21%이지만 산소분압이 낮아져 연료전지자동차의 효율이 감소하는 영향이 발생될 수 있다. 농도에 따른 연료전지의 성능곡선 결과를 empirical equation에 적용하여 연료전지 자동차의 운전환경에 속하는 산소농도 18$\sim$23% 범위와 고도 0$\sim$4,000 m 범위에서 연료전지의 성능변화를 분석하였다. 공기공급량(SR)이 2일 경우 산소농도에 따른 성능변화를 비교한 결과 산소농도 18%인 성능은 산소농도 21%에 비하여 10%이상 감소하였으며 산소농도 21%를 기준으로 공기공급량이 2인 유량으로 공급할 때 산소농도가 18%까지 낮아질 경우 산소농도 21%에 비하여 22%이상 성능이 감소하는 결과가 나타났다. 고도가 4,000 m인 경우 산소분압은 약 13 kPa까지 낮아지고 이로 인하여 연료전지 성능은 약 25%까지 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.543-547
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• 2007

화석연료의 점진적 고갈과 그 사용에 따른 지구온난화 그리고 에너지 안보를 해결하기 위하여 세계 각국에서는 대체에너지 개발에 노력을 기울이고 있다. 그 중 수소는 가장 주목받고 있는 대체에너지 원으로 현재 기술개발을 통하여 상업화 시기를 앞당기려고 하고 있다. 다시 말해서, 현재는 수소에너지 시대의 진입 시점이라고 할 수 있다. 이러한 수소는 다양한 소스에서 생산될 수 있으며, 수송연료로 연소 시, 유해 배출물이 거의 나오지 않는 장점이 있다. 그러나 수소는 그 생산 경로에 따라서, 다양한 환경성 및 경제성을 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 국내 수소 생산 방식으로 개발/상업화 되어 있는 NGSR, Naphtha SR, WE에 대하여, LCA와 LCCA 방법을 통하여, 수소 경로 전반 즉, 원료채취에서부터 자동차로 주행하였을 때까지를 포함하여 각 대상 수소 경로의 환경성과 경제성을 평가하였다. LCA와 LCCA 결과를 살펴보면, Naphtha SR 및 NGSR 수소 경로에서는 지구온난화와 화석자원 소모 부문 모두 기존연료와 비교해보았을 때 개선효과가 뚜렷하게 나타났으나, WE 수소 경로에서는 오히려 환경부하가 증가되는 것으로 나타났다. 또한 비용적인 측면에서 살펴보면, 수소에 가솔린과 동일한 연료 세율을 부과하더라도 수소가 가솔린에 비하여 주행 시 연료 비용이 저감되어 연료로서 가격경쟁력을 확보하였으며, 연료세를 부과하지 않는 다면, Naphtha SR로 생산하여 유통한 수소가 수송연료로써 가장 비용 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.145.2-145.2
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• 2010

탄소복합소재 분리판의 연료전지 성능을 시험하기 위해 소형 고분자연료전지 스택을 제작하였으며 연료전지 운전에 따른 성능변화를 측정하여 탄소복합소재 분리판이 연료전지 스택의 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 자체 설계한 가스유로로 디자인된 분리판과 MEA를 적층한 스택의 초기 성능과 장기간 운전에 따른 전압 감소를 측정하였다. 또한 장시간 운전 동안 각 셀의 전압 거동도 함께 측정하였으며 비교를 위해 흑연 분리판을 이용하여 제작한 스택의 성능도 함께 시험하였다. 스택에서 각 셀의 성능은 단위전지에서의 성능과 유사하게 나타나 분리판과 스택의 구조가 셀의 성능을 충분히 보여줄 만큼 적절히 디자인된 것을 알 수 있었으며, 장시간 운전 동안 전류가 증가함에 따라 스택의 성능 감소도 점차 증가하였으며 두 종류의 스택이 유사한 성능 감소를 보여 자체 제작한 탄소복합소재 분리판이 흑연 분리판과 유사한 성능을 보임을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.158.2-158.2
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• 2010

본 논문은 정부의 연구 지원에 의해 폐유를 유화 방법으로 재활용한 유화정제연료유의 저장안정성 측정방법을 마련하고자 실시하였다. 국내외 유화정제연료유 저장안정성 시험방법이 마련되지 않아 ASTM D 3707, 지식경제부 '석유대체연료의 성능평가기준과 품질시험방법 등에 관한 고시' 별표4 유화연료유 저장안정성 평가방법(습식법) 등 유화연료유의 저장안정성 시험방법을 근간으로 하여 $40^{\circ}C$에서 30일 동안 저장용기에 저장하면서 매 10일 마다 상 하층 수분함량을 측정하는 방법을 제시하였고, 이에 대한 전반적인 연구 내용을 언급하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.88.2-88.2
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• 2010

고분자전해질연료전지(PEMFC)의 성능은 고분자막의 이온전도도에 따라 큰 영향을 받으며 가습조건에 따라 연료의 수화정도에 비례하여 증가하는 경향을 보인다. 현재 고분자막을 가습하는 방법에는 여러 가지가 있는데, PEMFC에 많이 사용되고 있는 Bubbler 형태의 가습장치는 고온이 필요하며 가습 효율이 수동적인 단점을 가지고 있다. 이에 비해서 막을 이용한 가습방법은 스택의 냉각시스템을 이용하여 가습 시, 별도의 에너지가 필요하지 않다. 이에 본 연구에서는 비교적 저온에서도 가습 효율이 증대하고 시스템 간소화의 장점을 가진 막가습기를 제작하여 고분자전해질 연료전지에서 열 및 습도조절에 대한 효율성을 비교 연구하였다. 막가습기에 사용된 가습막의 두께에 따른 가습도 변화 및 유로 구조에 따른 압력강화를 관찰하였으며 막가습기를 판형 모듈 형태로 제작하여 고분자전해질연료전지에 적용하여 성능을 평가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.330-334
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• 2005

고분자 전해질막 연료전지는 운전시 정상적인 성능을 발현하기 이해서 전지 본체 조립 후 초기 활성화 운전이 필요하다. 이러한 활성화 운전을 통해 전해질 사이의 수소이온이동 통로, 반응가스가 반응할 수 있는 촉매까지의 이동 통로, 촉매층내의 전기적 연속성을 확보함으로 연료전지는 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 본 연구를 통해 연료전지 활성화에 영향을 미치는 요인을 찾았고, 이를 통해 효과적이고 빠른 활성화 절차에 관한 연구를 수행하였다.