• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
• /
• pp.252-253
• /
• 2010

본 논문에서는 Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)의 느린 동특성을 Load Leveler와 2차 전지로 구성된 back-up 시스템으로 보완하여 독립운전을 가능하게 한 대용량 연료전지 발전시스템을 제안한다. 제안한 독립운전 시스템의 발전 용량 및 battery 용량은 실제 전력사용 통계자료를 근거로 최적으로 산정되며, 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
• /
• pp.254-256
• /
• 2010

본 논문에서는 대용량 연료전지 시스템용 용융탄산염 연료전지 (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)의 동특성 해석을 한다. MCFC 시스템 정상 운전 시 출력변화에 따른 전력변화율, 장시간 운전 시 출력의 변화, 운전 중단 시 예열 온도 측면에 관한 해석을 수행하고, 해석한 결과는 MATLAB Simulink를 통해 타당성을 검증한다.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.577-586
• /
• 2011

본 논문에서 DC 마이크로그리드의 동작분석을 위한 하드웨어 시뮬레이터의 개발에 관해 기술하고 있다. 이 하드웨어 시뮬레이터는 분산전원으로 풍력발전, 태양광 발전, 연료전지를, 그리고 에너지저장으로 슈퍼커패시터, 배터리를 포함하고 있다. 또한 전체시스템의 에너지관리와 상태모니터링을 수행하는 중앙제어기를 포함하고 있어 이더넷을 기반으로 한 통신을 통해 각 분산전원과 에너지저장에 탑재된 하위제어기와 연계되어있다. 개발한 하드웨어 시뮬레이터는 실제 상황을 고려한 DC 마이크로그리드의 성능분석에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국가스학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2024

본 연구에서는 농업 분야 에너지 자립 시스템 기술도입의 일환으로 농산부산물 기반 SOFC 열병합발전 시스템의 공정 모사 모델을 구축하고 열교환망 최적화를 진행하였다. 0.3 ton/d급 농산부산물 반탄화 연료 가스화기 실험 결과를 기반 농산부산물 SOFC 열병합발전 시스템 모델을 구축하여 4~20 kW급 SOFC 발전 용량별 열교환망 최적화를 진행하였다. 현재 시스템상에서 8 kW급 농산부산물 기반 SOFC 열병합발전 시스템이 최적으로 도출되었으며, 본 연구 결과를 기반으로 추후 상용 설비 설계 시 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

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

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제53권2호
• /
• pp.164-173
• /
• 2015

본 연구에서는 다양한 도로운송부문용 에너지 공급 시스템을 구축하고 각 시나리오의 최적 비용을 비교분석하였다. 에너지 공급 시스템의 구성요소로써 기존의 정유공정, 부생수소 시스템, 신재생 에너지 자원 기반의 전력 생산공정, 전력운송을 위한 전력망을 설정하였으며, 내연기관자동차, 전기자동차, 연료전지자동차 등 세 가지의 도로운송부문용 자동차를 포함하였다. 이러한 구성요소를 포함한 다양한 에너지 공급 시스템 시나리오를 기반으로 최적 생애주기비용을 규명할 수 있는 에너지 시스템 평가모델을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 최적화 모델을 제주도 지역에 적용함으로써 모델의 성능을 검증하였고 또한 제주도 지역의 에너지 시스템 구축에 관한 다양한 시나리오의 경제성을 분석하였다. 제주도 도로운송부문용 에너지 공급 시스템의 생애주기비용 분석 결과, 전력망을 이용하여 전기를 공급하는 전기자동차 시나리오가 상대적으로 가장 높은 경제성을 보였으며, 신재생 에너지 자원을 이용하여 수소를 공급하는 연료전지자동차 시나리오가 가장 낮은 경제성을 보였다. 또한 연료비용, 차량비용, 인프라비용, 유지비용 등 주요 비용 관련 변수들에 관한 민감도분석을 수행함으로써 생애주기비용의 변화에 주요한 구성요소들을 규명하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
• /
• pp.3049-3052
• /
• 2008

MCFC(molten carbonate fuel cell) power generation system is prime candidate for the utilization of fossil based fuels to generate ultra clean power with a high efficiency. In the MCFC power plant system, a combustor performs a role to supply high temperature mixture gases for cathode and heat for reformer by using the stack off-gas of the anode which includes a high concentration of $H_2O$ and $CO_2$. Since a combustor needs to be operated in a very lean condition and to avoid excessive local heating, catalytic combustor is usually used. The catalytic combustion is accomplished by the catalytic chemical reaction between fuel and oxidizer at catalyst surface, different from conventional combustion. In this study, a mathematical model for the prediction of internal flow and catalytic combustion characteristics in the catalytic combustor adopted in the MCFC power plant system is suggested by using the numerical methods. The numerical simulation models are then implemented into the commercial CFD code. After verifying result by comparing with the experimental data and calibrated kinetic parameters of catalytic combustion reaction, a numerical simulation is performed to investigate the variation of flow and combustion characteristics by changing such various parameters as inlet configuration and inlet temperature. The result show that the catalytic combustion can be effectively improved for most of the case by using the perforated plate and subsequent stable catalytic combustion is expected.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.18-20
• /
• 2008

An electrical balance of plant(EBOP) of a 600kW molten carbonate fuelcell (MCFC) has to transit from grid-connected(GC) mode to grid-independent(GI) mode when a grid is in a fault conditions. A minimum transition time is limited by four cycle for a 600kW MCFC to ride through a grid fault. In this paper, we propose a control algorithm of a 600kW EBOP for a MCFC system. The EBOP has three operation modes, i.e., GC mode, GI mode, and grid-synchronized(GS) mode. The EBOP controls output currents in a GC mode and regulates output voltages in GI or GS mode. GS mode is defined as an interface between GC mode and GI mode to make a mode transition smooth, i.e., limitation of inrush currents, regulation of output voltages within ANSI standard. Simulations and experiments carried out to verify the effectiveness of the proposed control algorithm.

• 한국진공학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.164-175
• /
• 2009

전산 유체 역학 코드를 사용하여 안테나 내장형 유도 결합 플라즈마 시스템의 가스 유동 특성, 전력 흡수, 전자 온도, 전자 밀도, 화학종의 분포에 대해서 살펴보았다. 복잡한 현실적 3차원 시스템에 대한 안정한 수치해의 도출을 위해서 최적화된 격자생성 전략을 구사하였으며, 이를 이용하여 플라즈마 질화 시스템을 한 예로 전력 흡수, 가스 유동, 전자 온도, 전자 밀도, 화학종의 분포를 분석하였다. 금속 노출형 안테나의 경우 전력 도입부 쪽에 전력 흡수의 불균형이 모델에서 예측되었으며 유전체피복 안테나의 한 예에서 전력 흡수 표피 깊이가 실제 보고된 값인 53 mm와 잘 일치하는 50 mm로 예측되었다. 또한 수소연료 전지 분리판을 위한 고속 질화 공정용 시스템의 모델링에서도 산업용 대량 처리 시스템에 적절한 다중 분리판의 장입 간격을 가스 유동, 활발한 질화종인 질소 원자와 질소 분자 이온의 농도를 근거로 예측하였다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제23권4호
• /
• pp.383-389
• /
• 2018

Microbial fuel cell (MFC) is an innovative environmental and energy system that converts organic wastewater into electrical energy. For practical implementation of MFC as a wastewater treatment process, a number of limitations need to be overcome. Improving cathodic performance is one of major challenges, and introduction of a current collector can be an easy and practical solution. In this study, three types of current collectors made of stainless steel (SS) were tested in a single-chamber cubic MFC. The three current collectors had different contact areas to the cathode (P $1.0cm^2$; PC $4.3cm^2$; PM $6.5cm^2$) and increasing the contacting area enhanced the power and current generations and coulombic and energy recoveries by mainly decreasing cathodic charge transfer impedance. Application of the SS mesh to the cathode (PM) improved maximum power density, optimum current density and maximum current density by 8.8%, 3.6% and 6.7%, respectively, comparing with P of no SS mesh. The SS mesh decreased cathodic polarization resistance by up to 16%, and cathodic charge transfer impedance by up to 39%, possibly because the SS mesh enhanced electron transport and oxygen reduction reaction. However, application of the SS mesh had little effect on ohmic impedance.