• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.134-134
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• 2009

발전용 연료전지의 경쟁상황이 점점 치열해지고 있는 상황에서 경쟁력을 확보하기 위해서는 현재 상용화되어 있는 2세대 연료전지인 MCFC 관련 기술을 최대한 빨리 확보하고, 전세계적으로 R&D 단계에 있는 3세대 연료전지인 SOFC 관련 기술을 독자적으로 수행하여 가장 먼저 상용화하여야 할 것이다. 본 논문에서는 그 동안 MCFC 관련 사업 역량 및 응용 기술의 확보를 위하여 포스코 그룹이 수행한 사업 및 R&D 내용을 정리하고, 향후 SOFC 기술의 상용화를 위한 포스코 그룹의 전략을 발표하고자 한다. 또한 그 동안 SOFC 연구가 시스템 개발 위주로 진행되어 옴에 따른 문제점을 지적하고, SOFC 시스템 기술을 뒷받침할 수 있는 부품/소재 개발과 관련한 포스코파워의 연구 결과를 요약 발표하도록 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.35-41
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• 2013

Co-P-B/FeCrAlloy 촉매의 $NaBH_4$ 가수분해 특성과 내구성에 대해 연구하였다. 5 wt% $NaBH_4$ 농도에서 활성화 에너지가 25.2 kJ/mol로 귀금속 촉매와 비슷했고, $NaBH_4$ 농도가 증가할수록 활성화 에너지가 증가하였다. 20 wt% 이상의 $NaBH_4$ 농도에서 겔 형성이 수소발생과 촉매 내구성에 많은 영향을 줬다. $NaBH_4$ 농도가 높을 때 반응온도가 높을수록 겔 형성이 안 되므로 촉매 손실률이 낮았다. 수소발생과 촉매 내구성을 모두 고려했을 때 담지체를 $1,000^{\circ}C$에서 열처리하고, 초음파 진동없이 촉매를 담지하고, 촉매 담지 후 소성한 촉매가 우수하였다. 25 wt% $NaBH_4$에서는 촉매를 3회 이상 재사용하기 위해서는 $60^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응시켜야 함을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제11권4호
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• pp.273-283
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• 2008

고분자 전해질 연료전지의 구성요소인 기체 확산층(Gas Diffusion Layer)은 반응물을 채널에서 MEA로 전달하며 동시에 생성물을 MEA에서 채널로 전달하는 역할을 한다. 기체 확산층의 기체 투과도가 클수록 기체 확산층을 통과하는 반응기체의 양이 증가하여 고분자전해질 연료전지 성능이 향상되며 물질전달과 함께 열전달이 이루어지기 때문에 생성열에 의한 MEA의 온도상승을 억제해준다. 본 연구에서는 기체 확산층의 기체투과도를 달리하여 전기화학 반응과 열 생성을 고려한 3차원 수치해석 모델을 통해 동일 반응면적을 가지는 직선형 채널과 곡사형 채널에 대해 열전달 및 물질전달 특성을 분석하였다. 수치해석 결과 직선형 채널의 경우 곡사형 채널에 비해 기체 확산층의 기체투과도에 따른 성능 변화가 크지 않았다. 이러한 이유는 직선형 채널에서 주된 물질전달은 확산에 의해 이뤄지기 때문이다. 곡사형 채널의 경우 기체투과도가 높을수록 대류에 의한 물질전달로 원활한 물질전달이 이뤄졌기 때문에 연료전지 성능이 증가 되었으며 원활한 물질전달이 열전달을 촉진하여 MEA의 온도를 낮추었다. 또한 곡사형 채널에서는 기체투과도가 작아질수록 확산에 의한 물질 및 열전달 특성을 보여주었다.

• 에너지공학
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• 제18권4호
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• pp.230-238
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• 2009

우리나라는 에너지 절약 및 온실가스 배출저감 기술 중 하나로써 소형 열병합 발전과 소형 연료전지 열병합 발전을 연구해 왔으며 정책적으로 이를 보급하려고 한다. 기존의 석탄화력발전설비, 복합화력발전설비, 석유 화력발전설비를 열병합 발전설비로 대체하는 시나리오를 작성하여 에너지소비량과 온실가스 배출량의 변화추이를 에너지 경제 모델인 LEAP (Long-range Energy Alternative Planning system)을 이용하여 정량적으로 분석하였다. 2019년을 기준으로 열병합 발전설비를 석탄화력발전설비와 교체하였을 경우, 온실가스 배출량이 약 6.34%가 감소하였고 복합화력발전설비와 교체하였을 경우, 온실가스 배출량이 약 0.8%가 증가하였으나 열병합발전설비의 열생산량을 고려해주면 배출량이 감소하는 경향을 보일 것으로 사료된다. 석유화력발전설비를 열병합발전설비로 대체할 경우, 온실가스 배출량이 약 0.8% 감소할 것으로 예상된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.136-146
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• 2019

A solid oxide fuel cell (SOFC) based hybrid desiccant cooling system model is developed to study the effect of fuel utilization rate of the SOFC on the reduction of energy consumption and $CO_2$ emission. The SOFC-based hybrid desiccant cooling system consists of an SOFC system and a Hybrid desiccant cooling system (HDCS). The SOFC system includes a stack and balance of plant (BOP), and HDCS. The HDCS consists of desiccant rotor, indirect evaporative cooler, electric heat pump (EHP), and heat exchangers. In this study, using energy load data of a commercial office building and SOFC-based HDCS model, the amount of ton of oil equivalent (TOE) and ton of $CO_2$ ($tCO_2$) are calculated and compared with the TOE and $tCO_2$ generation of the EHP using grid electricity.

• 전기화학회지
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• 제4권2호
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• pp.58-64
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• 2001

기체/전해질/LSM $(La_{0.85}Sr_{0.15}MnO_3)$ 공기극이 만나는 삼상계면 (triple phase boundary) 주위에 YSZ ($8mol\%$ yttria stabilized zirconia) 코팅막 (coating film) 을 형성하여 추가로 삼상계면을 크게 늘린 새로운 전극 미세구조를 갖는 복합 공기극 (composite cathode) 을 개발하였다. 이 복합 공기극을 전해질 두께가 약 $30{\mu}m$인 연료극 (anode)v 지지체 위에 형성하여 $700\~800{\circ}C$의 온도에서 전류전압 특성 및 교류 임피던스 분석을 실시하였다. $800^{\circ}$, 공기 및 수소 조건에서 교류 임피던스 분석 결과 1000Hz주파수 영역을 대변하는 저항성분 R1은 연료극 분극 저항에 해당하였고 100Hz주파수 영역의 저항성분 R2는 공기극 분극 저항 성분, 그리고 10Hz이하 영역의 저항성분 R3는 전극을 통한 기체확산 저항성분으로 특히, 작동 조건인 공기 및 수소 분위기에서는 연료극 쪽 반응기체에 의한 기체확산 저항 성분임을 알 수 있었다. 전지성능 측정 결과 이 복합 공기극을 장착한 전지는 $800^{\circ}C$, 공기 및 산소 조건에서 각각 $0.55W/cm^2$ $1W/cm^2$의 높은 전지성능을 나타내었다. 전류전압 곡선은 기울기가 다른 두 구간으로 구분되었으며, 낮은 전류밀도 하에서 보이는 급격한 전압감소 구간은 공기극 분극저항이 주된 성능 저하의 원인인 반면, 높은 전류밀도 하에서 나타나는 완만한 전압 감소 구간은 전해질에 관련된 분극저항이 주된 성능 저하의 원인이었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권2호
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• pp.209-229
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• 2022

This work provided a review of three techniques-(1) spectrochemical, (2) electrochemical, and (3) spectroelectrochemical-for molten salt medias. A spectroelectrochemical system was designed by utilizing this information. Here, we designed a spectroelectrochemical cell (SEC) and calibrated temperature controllers, and performed initial tests to explore the system's capability limit. There were several issues and a redesign of the cell was accomplished. The modification of the design allowed us to assemble, align the system with the light sources, and successfully transferred the setup inside a controlled environment. A preliminary run was executed to obtain transmission and absorption background of NaCl-CaCl₂ salt at 600℃. It shows that the quartz cuvette has high transmittance effects across all wavelengths and there were lower transmittance effects at the lower wavelength in the molten salt media. Despite a successful initial run, the quartz vessel was mated to the inner cavity of the SEC body. Moreover, there was shearing in the patch cord which resulted in damage to the fiber optic cable, deterioration of the SEC, corrosion in the connection of the cell body, and fiber optic damage. The next generation of the SEC should attach a high temperature fiber optic patch cords without introducing internal mechanical stress to the patch cord body. In addition, MACOR should be used as the cell body materials to prevent corrosion of the surface and avoid the mating issue and a use of an adapter from a manufacturer that combines the free beam to a fiber optic cable should be incorporated in the future design.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권2호
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• pp.238-243
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• 2012

저탄소 친환경 대체 에너지의 한 분야인 수소에너지는 화석연료의 개질 및 물의 전기분해 등 다양한 방법을 통해 얻어진다. 수소를 연료로 사용하는 연료전지인 PEMFC용 1kW급 평판형 수소생산시스템을 자체 개발 중이다. 연소조건에 따른 평판형 수소생산시스템의 개질적정온도까지의 승온시간과 CO, $O_2$, $CO_2$의 평균 농도를 통해 개질기 내 연소기의 특성을 조사하여 개질기의 적정 운전조건을 확인하였다. 차후 PEMFC용 고효율 평판형 수소생산시스템의 개발에 있어 수치해석, 수소수율 및 시스템의 전체 효율을 연구하기 위해 기초연구를 진행하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제3권2호
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• pp.141-146
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• 2017

In this work, a simulation study on net 500 MW class of Poly-Generation was conducted for the retrofit of an aged natural gas combined cycle. An entrained gasifier which has a capacity of maximum $260,000Nm^3/h$, 50 MW class of a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, and H-class Gas Turbine were selected as key processes. After unit design for those employed processes was set up and combined, the simulation was carried out with Gate-Cycle software (Ver. 6.0) for two cases. The selected cases are a retrofit type (Poly-Gen 1) and a new type (Poly-Gen 2). It was found that the efficiency of the retrofit case is 2.7% lower than that of the new case.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.584-589
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• 2015

잠수함 및 수중무인체계 등의 산소희박환경에서 연료전지를 통한 효과적인 전력생산을 위해서는 높은 수소저장밀도를 갖는 수소공급원이 필요하다. 디젤연료는 액체연료로서 저장 및 공급이 용이하며, 연료전지의 연료가 되는 수소의 단위질량 및 단위부피당 저장밀도가 높은 장점을 갖고 있다. 이러한 디젤연료의 장점을 기반으로 본 연구에서는 산소희박환경에서 수소생산을 위해 디젤연료의 개질반응을 이용하였으며, 산화제로 단위부피당 산소 저장밀도가 높고 액상으로 보관이 용이한 과산화수소 수용액을 기존의 산화제인 물과 산소의 대체산화제로 이용하는 방법을 제안하였다. 과산화수소 수용액의 디젤개질 산화제로써의 특성을 파악하기 위해 물, 공기 산화제와의 비교실험을 진행하였으며, 기존의 산화제와 디젤 개질반응 시 동일한 특성을 갖는 것을 실험적으로 확인하였다. 또한 상용디젤을 연료로 온도 및 과산화수소 수용액의 농도에 따른 개질성능을 평가하였으며, 49시간의 가속 열화실험을 통하여 디젤, 과산화수소 수용액을 이용한 수소생산의 가능성을 확인하였다.