• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제54권5호
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• pp.245-252
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• 2005

The fuel cell systems are one of very useful energy sources. The systems have advantages as renewable and environmental sources. To obtain AC components from fuel cells, it needs inverters. A multilevel converter is used as a power conversion system for a high power fuel cell system. Through harmonic analysis, it is shown that the harmonic components and THD increase while a fundamental component of output decreases as voltage droop increases. To solve the voltage disturbance problems, three different approaches are investigated in this paper; installation of a boost converter at the fuel cell output, control of pulse widths, and use of ultracapacitors. The proposed three approaches are analyzed and compared through simulation and experimental results.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.129-134
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• 2021

최근 급속한 산업 발달과 생활수준의 향상으로 인하여 전력 수요가 점차 증대되고 있고 이러한 전력수요 급증에 의해 화석연료 의존도가 높은 우리나라의 경우 국제환경 규제에 의한 온실가스 배출량의 감축 및 동결은 바로 산업 활동의 위축을 가져오게 된다. 이에 따라 환경을 국가의 산업생산 활동과 연계시키고자 하는 선진국과의 경쟁에서 많은 어려움이 발생하고 있고 이에 대한 대책으로 대체 에너지의 개발이 세계적으로 큰 관심거리가 되고 있다. 이러한 새로운 발전방식 중 비교적 용량이 작은 소규모의 발전설비는 태양광발전 (Photovoltaic generation), 풍력발전 (Wind power generation), 연료전지발전 (Fuel cell generation) 등이 있다. 그중 실용화에 있어서 중요한 요소인 연속운전 및 높은 발전효율, 장기적인 내구성을 고려할 때 가장 주목을 받는 것이 연료전지이다. 연료전지 기술은 화석연료 사용에 따른 공해요인의 제거 및 전력산업 구조조정에 따른 분산형 전원으로서 개발 및 보급 가능성이 큰 새로운 형태의 발전방식으로 주목받고 있다. 따라서 본 논문에서는 연료전지에서 발생하는 직류전원을 입력으로 하여 최종적으로 우리 일상생활에서 사용하는 교류전원을 얻는 데 필요한 전력변환 회로를 설계하여 연료전지 발전시스템을 연구 및 구성하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1992년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1038-1040
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• 1992

Booster is used widely as one of the step-up DC/DC power converter in power conversion process for fuel cell power plant which have the electrical characteristic of the high current density and low cell voltage. In view of control system, booster can be unstable when it is operated in broad operation range because the transfer function of booster has zero in right half plane of s-domain. So for reliable operation, controller must make the system stable in whole working range. In this paper, the two control method such as digital PID control and fuzzy control is studied for booster output voltage regulation in fuel cell plant. The design procedure of PID control and fuzzy control is described. And the experiment of designed controller action is performed in various operation points for controller performance test.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.35-45
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• 2003

Polymer electrolyte fuel cells(PEFC) have been considered to be a suitable candidate for residential, portable and mobile applications, due to their high efficiency and power density, even at low operating temperature. KIER developed a 5kW class PEFC system for residential application and operated the system for over 1,000 hours. To develop a 5kW PEFC system, performance of a cell was improved through successive tests of single cell of small and large area. Fabrication of three 2,5 kW class stacks, design and fabrication of natural gas reformer, design of auxiliary equipments such as DC/DC converter, DC/AC inverter and humidifying units were carried out along with integration of components, operation and evaluation of total system. During the development period from 1999 to 2001, MEA(membrane electrode assembly) fabrication technologies, design and fabrication technologies for separators, stacking technologies and so on were developed, thereby providing basis for developing stacks of higher efficiency and power density in the future. Experience of development of natural gas reformer opened possibilities to use various kinds of fuels. Main results obtained from the development of a 5kW class PEFC system for residential application are summarized.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.10-24
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• 2007

본 연구에서는 연료전지의 전압을 $380[V_{DC}]$로 승압하기 위한 새로운 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 $220[V_{DC}]$로 변환하기 위한 LC필터를 가진 PWM 인버터로 구성된 연료전지용 전력변환장치를 제안하였다. 여기서 기존의 컨버터보다 부품수가 적고 제어가 용이하며, 대용량에 적합한 새로운 DC-DC 컨버터는 2차측에 스위치 $S_5,\;S_6$을 추가로 구성하여 위상천이 폭을 조절함으로써 출력 전력을 제어할 수 있으며, 넓은 출력 전압 조정에서도 $93{\sim}97[%]$의 효율을 얻을 수 있다. 그리고 연료전지와 유사한 출력 특성을 갖는 연료전지 시뮬레이터를 구현하였으며, 적절한 데드 타임 td을 제어하여 고주파 변압기의 여자 전류의 피크값과 고주파 변압기 1차측 전류가 일치하는 부분에서 소프트 스위칭을 실현 시켰다. 또한 직렬 인덕턴스 La를 추가적으로 적절하게 설정하여 2차측의 스위치와 직렬 다이오드에 발생하는 서지 전압과 경부하시에 발생되는 도통 손실을 저감시켰다. 끝으로 TMS320C31보드와 EPLD를 이용한 PWM 스위칭 기법에 의해 동작하는 단상 인버터를 설계, 제작하여 가정용 교류전압 공급에 유용하게 활용할 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.329-333
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• 2005

In this study paper, a 3[kW] Fuel Cell Generation (FCG)system with Fuel Cell(FC)simulator has been proposed. The developed FC simulator generates the actual voltage and current output characteristics of the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), so that the overall performance and the dynamics of the proposed system could be effectively examined and tested. In this paper, at first, the system configuration and operational principle of the developed FC simulator has been investigated and the design process of the FCG system is explained in detail. In addition, the validity of the proposed system has been verified by the informative simulation and experimental results.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2008년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.80-85
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• 2008

A PVIB(Photovoltaic in Building) system is united by a constituent outer covering and can expect dual effects that reduce expenses for the establishment of a PV system. It is a profitable technology because it does not need a building as it is a stand alone PV system. This paper presents design, operational features analysis, and PCS(Power Conditioning System) of grid-connected 30kW PVIB set up on the library of Dongshin University. For a sustainable photovoltaic system in this area, the data of the PVIB system are collected and analyzed by monitoring system using LabView. PCS of the grid-connected PVIB system, also, is designed for optimal operation with characteristics suggested in this paper.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1991년도 하계학술대회 논문집
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• pp.3-12
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• 1991

Fuel cells are electrochemical devices that convert the chemical reaction energy directly into the electrical energy. In a typical fuel cell, gaseous fuel is fed continuously to the anode(negative electrode) compartment and the oxidant(i.e, oxygen from air) is fed continuously to the cathode(positive electrode) compartment; the electrochemical reactions take place at the electrodes to produce an electric current. Many of the operational characteristics of fuel cell systems are superior to those of conventional power generation system because of good efficiency, environmental protection, safty, modularity etc. From those reasons, the fuel cells are considered to be the solution to the future problem of energy conversion. The objective of this paper is to introduce the technical status of fuel cell technologies and our national project for the development of the phosporic acid fuel cell.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.195-200
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• 2020

화석연료 고갈과 환경오염에 관한 관심이 고조되면서 국내에서 운행되고 있는 철도차량이 디젤 차량에서 전기 차량으로 전환이 확대되면서 진행되고 있다. 전기 차량의 전환의 한 예로 적용되고 있는 태양광발전 시스템은 무한정하고 무공해 하며 대기오염, 소음, 발열, 진동 등과 같은 위해요소들을 발생시키지 않고 에너지 생산이 가능하며, 연료 수송, 발전설비에 대한 유지보수가 거의 필요하지 않은 장점이 있다. 그러나 전력생산량이 지역별 일사량에 의존하고, 약 25㎡/kWp 발전량으로 에너지밀도가 낮아 큰 설치 면적이 필요하며, 설치장소가 제한적인 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 고려하여 철도 분야에서도 연료전지를 적용한 연구들이 많이 증가하고 있다. 특히 연료전지 발전시스템 철도 급전계통 연계방안은 태양광 및 풍력과는 다르게 철도차량에 전력을 공급해주는 급전계통에 연계해야 한다. 따라서 철도차량과 밀접한 관계를 가지는 시스템 토폴로지 (topology)에 따라 연계방식은 크게 달라질 수 있으므로 본 논문에서는 시스템 토폴로지에 따른 연계분석과 관련된 시뮬레이션 모델링을 통한 타당성을 연구하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.530-545
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• 2020

This paper reviews and summarizes the fuel-cell-related studies those have been recently published in major Korean Citation Index journals, aiming at analyzing the research trend in fuel cell technologies. Six major journals are selected for the literature survey; 57 papers are chosen for the detailed analysis through a screening examination on the total 1,040 papers published during between 2018 and 2020. Papers are classified into six technical categories, such as i) electrode, ii) electrolyte, iii) bipolar plate and stack, iv) fuel cell system, v) balance of plant, and vi) diagnosis-related studies, and summarized by the experts in the relevant area. Through this paper, we provide a comprehensive review on the recent trends and progress in fuel-cell-related research work in Korea.