• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제7권1호
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• pp.41-51
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• 2016

In the stratosphere, the air is stable and a photovoltaic (PV) system can produce more solar energy compared to in the atmosphere. If unmanned aerial vehicles (UAVs) fly in the stratosphere, the flight stability and efficiency of the mission are improved. On the other hand, the weakened lift force of the UAV due to the rarefied atmosphere can require more power for lift according to the weight and/or wing area of the UAV. To solve this problem, it is necessary to minimize the weight of the aircraft and improve the performance of the power system. A regenerative fuel cell (RFC) consisting of a fuel cell (FC) and water electrolysis (WE) combined PV power system has been investigated as a good alterative because of its higher specific energy. The WE system produces hydrogen and oxygen, providing extra energy beyond the energy generated by the PV system in the daytime, and then saves the gases in tanks. The FC system supplies the required power to the UAV at night, so the additional fuel supply to the UAV is not needed anymore. The specific energy of RFC systems is higher than that of Li-ion battery systems, so they have less weight than batteries that supply the same energy to the UAV. In this paper, for a stratospheric long-endurance hybrid UAV based on an RFC system, three major design factors (UAV weight, wing area and performance of WE) affecting the ability of long-term flight were determined and a simulation-based feasibility study was performed. The effects of the three design factors were analyzed as the flight time increased, and acceptable values of the factors for long endurance were found. As a result, the long-endurance of the target UAV was possible when the values were under 350 kg, above 150 m² and under 80 kWh/kg H₂.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.497-504
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• 2023

This study analyzes pressure distribution and pressure drop in the receptacle used in charging system of hydrogen fuel cell vehicles. The objective is to minimize receptacle-induced pressure drop by redesigning internal flow channels. Through numerical simulations, three receptacle variants are compared with a baseline case. Results show reduced pressure drop in the filter section. However, the check valve section exhibits higher pressure drop, requiring further improvement. By increasing throat diameter, pressure drop is decreased by 28% between inlet and outlet of the receptacle. This study shows the relationship between dynamic pressure and pressure drop, providing a guideline for receptacle performance optimization. The redesigned receptacle offers potential for enhancing hydrogen charging efficiency.

• 한국가스학회지
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• 제17권6호
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• pp.46-51
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• 2013

복합재 압력용기는 높은 비강성과 비강도 그리고 내피로성으로 수소연료전지자동차와 천연가스자동차에 사용된다. 이음매가 없는 일체형 라이너를 갖는 복합재 압력용기는 고강도 탄소섬유와 에폭시 레진으로 라이너 전체를 감싼다. 본 연구에서는 구조적으로 취약한 너클 부위와 압축잔류응력을 고려하여 필라멘트 와인딩 패턴과 자긴압력 설계 기법을 제시하였다. 복합재 압력용기 시제품에 대한 압력반복시험을 통해 제안된 방법을 검증한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권9호
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• pp.938-945
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• 2012

To design and estimate material failures of Type III pressure vessels, which have excellent stability and performance, various modeling techniques have been introduced. This paper provided a hybrid modeling technique composed of ply-based modeling for a cylinder part and laminate-base modeling technique for a dome part for enhancing modeling efficiency. The ply-based modeling technique provided accurate ply stresses directly for predicting material failure, on the other hand, additional manipulations in stress calculations, which may cause some errors, were needed for the case of the laminate-based modeling technique. The ply stresses in fiber, transverse and in-plane shear directions were compared with the corresponding material strengths to predict material failure.

• 공업화학
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• 제30권6호
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• pp.659-666
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• 2019

고분자전해질 수소연료전지는 수소와 산소의 전기화학적 반응을 이용하여 전기를 자발적으로 생산하며, 높은 전류밀도와 비교적 낮은 구동온도의 장점을 가져 화석연료를 대체할 미래 친환경 화학에너지 변환 장치이다. 현재 연료전지는 수소전기차를 중심으로 가정용 연료전지, 수소연료전지 발전소 등 다양한 산업에서 활용 중에 있다. 하지만 연료전지 산업의 지속적인 성장을 위해서는 여러 기술적인 문제가 보완되어야 하며, 그 중에서도 연료전지 각 구성요소의 장기 내구성을 필수적으로 확보해야 한다. 특히 연료전지의 연료극과 공기극에서 사용되는 탄소담지 백금촉매는 연료 전지 운전조건에 따라 다양한 기작을 통하여 성능 감소가 일어난다. 이에 연료전지용 촉매의 내구성 파악을 위한 가속테스트법이 다양하게 제시되고 있다. 본 논문에서는 연료전지용 백금 기반 촉매의 성능 감소 기작을 설명하고, 지금까지 제시된 가속스트레스 시험을 통한 내구성 평가 방법에 대해 비교하고자 한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.174-182
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• 2007

Fuel reforming technology for the fuel cell vehicles could be applied to internal combustion engine for the reduction of engine out emissions. Since syngas which is reformed from fossil fuel has hydrogen as a major component, it has abilities to enhance the combustion characteristics with wide flammability and high speed flame propagation. In this study, syngas was added to a gasoline engine to improve combustion stability and exhaust emissions of idle state. Syngas fraction is varied to 0%, 50%, 100% with various ignition timing and excess air ratio. Combustion stability, exhaust emissions, fuel consumption and exhaust gas temperature were measured to investigate the effects of syngas addition on idle performance. Results showed that syngas has ability to widely extend lean operation limit and ignition retard range with dramatical reduction of engine out emissions.

• 한국가스학회지
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• 제25권3호
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• pp.16-26
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• 2021

지구온난화 문제가 대두되어 세계 각국에서 수소전기차와 같은 친환경 자동차 보급이 증가하는 추세이다. 한국은 수소전기차 초기 시장 형성을 위해 차량 구매 시 보조금 지원, 세금감면 등 전폭적으로 지원하고 있다. 수소전기차 안전성에 있어 중요 핵심은 수소를 저장하는 내압용기로 정기적으로 검사해야 하나 기존 내압용기 검사소만으로는 수소전기차 내압용기 검사수요를 감당하기에는 역부족인 상황으로 수소전기차의 안전관리를 위한 내압용기 검사소 구축이 가장 중요하다. 이에 본 연구에서는 전기차 판매 데이터를 이용하여 Bass 확산모델의 혁신 및 모방계수를 추정하고, 이를 Bass 확산모델에 적용하여 수소전기차의 지역별 보급 대수 및 수소 내압용기 검사수요를 예측하였다. 그 결과 2040년 국내 수소전기차 검사수요는 690,759대로 이를 대비하기 위해서는 191개소의 신규 수소전기차 내압용기 검사소와 검사인력 1,124명이 필요한 것으로 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.384-387
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• 2005

Fuel cell has been well known as a clean alternative power for vehicles. Recently, an experimental technique has been developed measurement of species and distributions by using gas chromatograph. In this study, cathode channel oxygen distributions as various conditions were investigated using gas chromatograph and cell visualization. And discussed relation between flooding and oxygen concentrations. As a result of experiment, oxygen consumpt ion is affected wi th flooding. Flooding is observed in channel near hydrogen inlet, and oxygen consumption is low at that region.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.26-31
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• 2023

고분자 전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC) 고분자막의 내구성 향상을 위해서 빠른 시간에 내구성을 평가할 수 있는 가속 내구 평가법들이 연구 개발되었다. 그러나 트럭, 버스 등 대형 상용차용 연료전지 수명은 승용차보다 3배 이상 요구되어 화학적 가속 내구 평가(Accelerated stress test, AST) 시간도 길어져서 1,500 시간 이상이 되었다. 그래서 본 연구에서는 단 시간내에 고분자막의 화학적 내구성을 평가하기 위한 방법으로 막 초기 특성으로 내구성을 예측할 수 있을지 검토하였다. 초기 특성으로 수소투과전류밀도(Hydrogen crossover current density, HCCD)와 단락 저항(Short resistance, SR)을 그리고 3시간의 셀 밖 실험으로 가능한 Fenton 실험을 통해 AST 시간을 예측하였다. HCCD와 불소 이온 유출 농도가 증가하면 AST 시간이 선형적으로 짧아지는 경향을 보였으나 편차가 있었다(R² ≒0.65). SR이 감소하면 AST 시간이 선형적으로 증가하는 상관관계를 보였으며 정확도가 높아(R² =0.93) 고분 자막 초기 SR로 AST 시간을 예측할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.190-196
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• 2018

Carbon fiber/epoxy composites are typical brittle materials and have low impact properties. Recently, it is important to investigate impact characteristics of carbon fiber composites because of increasing use as automobile parts and high pressure hydrogen vessels of fuel cell electric vehicles for light weight. In this study, the low velocity impact properties of carbon fiber/epoxy composites fabricated by a filament winding method are studied. The low velocity impact properties were measured by performing tests according to ASTM D7136. The low velocity impact simulations were carried out using commercial structural analysis software, Abaqus. The absorbed energy and the delamination shapes were compared between the experimental and simulation results. The numerical analysis method showed that the absorbed energy decreased with the reduced number of cohesive elements in the composite models.