• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.17-18
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• 2007

Solid oxide fuel cells are clean, pollution-free technology for the electrochemical generation of electricity at high efficiency. Specially, the polarization resistance between electrolyte and electrode of SOFC unit cell is of importance, because it is desirable to develop SOFC operating at intermediate temperature below $800^{\circ}C$. The LSCF cathode prepared using modified oxalate method was investigated with different electrolyte. A precursor was prepared with oxalic acid, ethanol and $NH_4OH$ solution. The LSCF precursor was prepared at $80^{\circ}C$, and pH control was 2, 6, 8, 9 and 10. The precursor powder was calcined at $800^{\circ}C$, $1000^{\circ}C$ and $1200^{\circ}C$ for 4hrs. The crystal of LSCF powders show single phase at pH 2, 6, 8 and 9, and the average particle size was about $3{\mu}m$. The LSCF cathode with heat treatment at $1200^{\circ}C$ showed a plot of electric conductivity versus temperature. Unit cell prepared from the LSCF cathode, buffer layer between cathode and electrolyte and the LSGM, YSZ, ScSZ and CeSZ electrolyte. Also interface reaction between LSCF, buffer layer and electrolyte were measured by EPMA and the polarization resistance for unit cell with cycle measure using a Solatron 1260 analyzer.

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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.649-653
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• 2007

국제 원유가의 지속적인 상승에 따라 화석연료 고갈을 대비한 대체에너지 빛 온실가스배출감소를 위하여 바이오연료의 사용 및 상용보급은 전세계적인 추세이다. 우리나라의 경우 바이오디젤은 2002년부터 시범보급사업(Demonstration & dissemination)을 거쳐 2006년 7월부터 전국주유소를 통하여 경유 중에 바이오디젤 0.5%를 혼합한 BDO.5를 수송용 연료로 도입하여 아시아 최초로 상용보급화를 시행하고 있다. 또한 휘발유 중 바이오에탄올 혼합 연료유 도입을 위한 실증평가연구를 2006년 8월부터 2008년 7월까지 수행중이다. 자동차용 휘발유의 옥탄가 향상을 위해 함산소 기재로 사용되는 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)를 바이오에탄올로 대체한 바이오에탄올 혼합연료유는 수분 혼입에 의한 상 분리(Phase separation)와 금속에 대한 부식성 문제를 야기 시킬 수 있다. 바이오에탄올을 서브옥탄가솔린(Sub-octane gasoline)에 혼합하여 상 분리 모사실험, 금속류 부식시험, 고무류 침지실험 등 다양한 품질특성평가를 수행하였으며, 이런 결과들을 바탕으로 국내실정에 알맞은 최적의 혼합량(E3, E5)을 도출하였다. 또한 전국에 4개 시범주유소를 운영하여 바이오에탄올 혼합 연료유의 유통 및 보급을 통해 최적의 유통인프라(Distribution infrastructure) 보완 및 구축 방안을 도출 하고자 한다.

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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.184-187
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• 2007

Hydrogen could be produced from any substance containing hydrogen atoms, such as water, hydrocarbon (HC) fuels, acids or bases. Hydrocarbon fuels couold be converted to hydrogen-rich gas through reforming process for hydrogen production. Even though fuel cell have high efficiency with pure hydrogen from gas tank, it is more beneficial to generate hydrogen from city gas (mainly methane) in residential application such as domestic or office environments. Thus hydrogen is generated by reforming process using hydrocarbon. Unfortunately, the reforming process for hydrogen production is accompanied with unavoidable impurities. Impurities such as CO, $CO_2$, $H_2S$, $NH_3$, and $CH_4$ in hydrogen could cause negative effects on fuel cell performance. Those effects are kinetic losses due to poisoning of electrode catalysts, ohmic losses due to proton conductivity reduction including membrane and catalyst ionomer layers, and mass transport losses due to degrading catalyst layer structure and hydrophobic property. Hydrogen produced from reformer eventually contains around 73% of $H_2$, 20% or less of $CO_2$, 5.8% of less of $N_2$, or 2% less of $CH_4$, and 10ppm or less of CO. Most impurities are removed using pressure swing adsorption (PSA) process to get high purity hydrogen. However, high purity hydrogen production requires high operation cost of reforming process. The effect of carbon dioxide on fuel cell performance was investigated in this experiment. The performance of PEM fuel cell was investigated using current vs. potential experiment, long run (10 hr) test, and electrochemical impedance measurement when the concentrations of carbon dioxide were 10%, 20% and 30%. Also, the concentration of impurity supplied to the fuel cell was verified by gas chromatography (GC).

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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.546-549
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• 2007

지열 냉난방 시스템의 설계는 냉난방 공간의 크기에 따라 필요한 부하를 계산하여 설계하게된 다. 설계 부하를 충분히 소화할 수 있는 지열교환기의 길이와 보어홀의 깊이 및 개수는 지반의 열적 특성에 크게 좌우된다. 열전도율이 큰 지반일수록 지열교환기 내의 열 흡수 및 소산이 효과적으로 이루어져 지열교환기의 길이도 상대적으로 짧아질 수 있다. 즉, 효율적이고 정확한 설계를 하기 위해서는 지반, 암반 및 지중열교환기의 물리적 특성에 따른 열적 특성을 설계자는 미리 숙지하여야 한다. 현재 국내에서 수직 밀폐형 지중열교환기의 그라우트로 벤토나이트를 가장 많이 사용하고 있으나, 해외의 경우 지중 조건에 따라 시멘트 또는 벤토나이트를 적절히 선택하여 시공하고 있다. 이는 벤토나이트의 특성상 적용 조건이 제약을 받기 때문이며, 특히 지하수가 존재하지 않을 경우 사용이 사실상 불가능하다. 국내에서 이에 대한 충분한 연구는 아직 이루어지지 않았으며, 시멘트 그라우트를 사용하기 위한 물리적, 열적 특성에 대한 연구가 필요한 시점이라 판단하여 본 연구를 수행하였다. 시멘트 그라우트의 경우 수화반응이 일어나는 초기의 건조수축을 최소화하는 배합비로 물성을 구성하였으며, 벤토나이트는 일반 현장 시공 비율을 사용하였다. 열전도율은 첫째 실내 시험으로 시멘트 그라우트에 대한 열판시험법과 벤토나이트 그라우트에 대한 탐침시험법으로 수행하여 구하였으며, 두 번째 방법인 현장 시공으로 직접 현장열응답시험을 수행하여 그라우트 간의 열적 특성을 비교하였다. 또한 기존 시멘트그라우트의 열적 특성을 개량한 코오롱건설에서 개발한 시멘트 그라우트에 대한 열적 거동도 기존 타 그라우트의 열적 거동과 비교하였으며, 개발 제품의 성능이 상당히 우수함을 알 수 있었다.

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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.306-308
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• 2007

Poly(ethylene glycol) dimethyl ether (PEGDME)/fumed silica/ 1-methyl -3-propylimidazolium iodide (MPII)/$I_2$ mixtures were used as polymer electrolytes in solid state dye-sensitized solar cells (DSSCs). The contents of MPII were changed and the concentration of $I_2$ was fixed at 0.1 mole% with respect to the MPII. The maximum ionic conductivity was obtained at [EG]:[MPII]:[$I_2$]=10:1.5:0.15. It was supposed that the maximum of ionic conductivities would match with that of cell efficiencies, if the ionic conductivity is a rate determining step in the sol id state DSSCs. However, the maximum composition did not show the maximum solar cell performance, indicating the mismatch between ionic conductivity and cell performance. This suggests that the ionic conductivity may not be the rate controlling step in determining the cell efficiency in these experimental conditions, whereas other parameters such as the electron recombination might play an important role. Thus, we tried to modify the surface of the $TiO_2$ particles by coating a thin metal oxide such as $Al_2O_3$ or $Nb_2O_5$ layer to prevent electron recombination. As a result, the maximum of the cell efficiency was shifted to that of the ionic conductivity. The peak shifts were also attempted to be explained by the diffusion coefficient and the lifetime of electrons in the $TiO_2$ layer.

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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.213-216
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• 2009

WGS(Water Gas Shift)반응은 일산화탄소(CO)를 이산화탄소($CO_2$)로 전환하는 반응으로 일체형 수소생산시스템의 실현을 위한 고순도 수소생산에 있어서 중요한 단계이다. WGS 반응은 열역학적 평형을 고려하여 고온전이반응(HTS: High Temperature Shift)과 저온전이반응(LTS: Low Temperature Shift) 두 단계 반응으로 진행된다. 두 단계 공정의 통합을 위해 낮은 온도에서 높은 활성을 갖는 WGS 반응용 촉매 개발이 필요하다. 최근 낮은 온도에서 높은 활성을 갖는 귀금속 촉매에 다양한 담체를 적용시킨 연구가 활발히 진행되고 있다. 선행 연구 결과, Ce-$ZrO_2$ 구조는 Ce/Zr 비에 따라 다양한 특성 변화를 관찰하였다. 따라서 낮은 온도에서 높은 활성을 갖는 WGS 반응용 촉매 제조를 위해 환원성 담체인 $CeZrO_2$에 Pt 을 담지시켜 성능을 평가하였다. 제조된 모든 담체는 공침법(Co-precipitation)으로 제조 하였으며 $500^{\circ}C$에서 6시간 소성하였다. 제조된 담체에 백금(Pt)을 함침법(Incipient Wetness Impregnate)으로 담지시켰다. 특성분석은 BET를 이용하여 표면적을 측정하였다. 촉매 반응 실험조건은 $200^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$ 온도범위에서 기체공간속도(GHSV: Gas Hourly Space Velocity) 45,000 ml/$h{\cdot}g-cat$ 으로 혼합가스($H_2$:60%, $N_2$:20%,$CH_4$:1%,CO:9%,$CO_2$:10%)를 흘려 반응 후 배출되는 가스를 Micro-Gas Chromatography 를 이용하여 측정하였다.

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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.399-399
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• 2009

CIS계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성 및 Ga 조성 조절을 통한 밴드갭 조절이 용이해 고효율 박막 태양전지로 각광 받고 있다. CIS 태양전지의 광 흡수층 제조 방법으로는 여러 가지 방법이 있지만 본 연구에서는 가장 높은 에너지 변환 효율을 달성한 Co-Evaporation 방법을 사용하기로 하였다. 미국의 NREL의 경우 Co-Evaporation 방법을 사용해 20%의 에너지 변환 효율을 달성한 바가 있다. 하지만 이러한 효율의 태양전지는 실험실에서 연구용으로 제작한 아주 작은 면적으로 태양전지 양산화에 그대로 적용하기는 힘들다. 따라서 CIGS 태양전지의 양산화 적용을 위해 대면적화가 필수적이다. 본 연구에서는 기존의 3 stage 방식을 이용해 광흡수층을 증착하여 최적화 조건을 연구하였다. 또한 기판의 면적 증가에 따라 효율과 Voc, Jsc, F.F가 얼마나 감소하는지 실험하여 보았다. 기판은 soda lime glass를 사용 하였으며 후면 전극으로 약$1{\mu}m$ 두께의 Mo를 DC Supptering 방법을 이용해 증착하였다. 다음으로 약 $2{\mu}m$이상의 광흡수층을 Co-Evaporation 방법을 이용하여 증착 하였으며 buffer층으로는 약 50nm의 CdS층을 CBD방법을 이용하여 제조 하였다. TCO층으로 약 50nm의 i-ZnO와 약 450nm의 Al-ZnO를 RF Sputtering 방법을 이용하여 증착 하였다. 마지막으로 앞면 전극으로 약 $3{\mu}m$의 Al을 Thermal Evaporation 방법으로 증착하였다. 태양전지 소자의 면적은 $0.49cm^2$, $25cm^2$, $100cm^2$로 각각 면적을 달리하며 효율을 비교 분석하였다.

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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.619-619
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• 2009

Recently, silica nanostructures are widely used in various applicationary areas such as chemical sensors, biosensors, nano-fillers, markers, catalysts, and as a substrate for quantum dots etc, because of their excellent physical, chemical and optical properties. Additionally, these days, semiconductor silica and silicon with high purity is a key challenge because of their metallurgical grade silicon (MG-Si) exhibit purity of about 99% produced by an arc discharge method with high cast. Tremendous efforts are being paid towards this direction to reduce the cast of high purity silicon for generation of photovoltaic power as a solar cell. In this direction, which contains a small amount of impurities, which can be further purified by acid leaching process. In this regard, initially the low cast rice-husk was cultivated from local rice field and washed well with high purity distilled water and were treated with acid leaching process (1:10 HCl and $H_2O$) to remove the atmospheric dirt and impurity. The acid treated rice-husk was again washed with distilled water and dried in an oven at $60^{\circ}C$. The dried rice-husk was further annealed at different temperatures (620 and $900^{\circ}C$) for the formation of silica nanospheres. The confirmation of silica was observed by the X-ray diffraction pattern and X-ray photoelectron spectroscopy. The morphology of obtained nanostructures were analyzed via Field-emission scanning electron microscope(FE-SEM) and Transmission electron microscopy(TEM) and it reveals that the size of each nanosphares is about 50-60nm. Using the Inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS), Silica was analyzed for the amount of impurities.

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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.554-554
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• 2009

지구온난화는 범지구적 환경문제로 매우 빠른 속도로 진행되면서 그 심각성을 더해가고 있다. 특히 해수면 상승이나 대형 태풍, 홍수, 가뭄 등의 이상기후가 빈번하게 발생되며 생태계에도 심각한 타격을 주고 있다. 이러한 지구온난화를 유발하는 물질들에 대해 도쿄의정서(Annex A)에 6대 온실가스($CO_2$ (이산화탄소), 메탄($CH_4$), $N_2O$(아산화질소), PFC(불화탄소), HFC(수소화불화탄소), $SF_6$(육불화황))로 정의 하여 규제대상으로 분류하고 있다. $CO_2$를 제외한 Non-$CO_2$ 온실가스들은 배출량이 $CO_2$에 비해 매우 낮지만 GWP(지구온난화지수)가 매우 커 지구온난화에 미치는 영향이 상당하다. 최근 이산화탄소 이외에 지구온난화 문제를 일으키는 온실가스에 대한 많은 관심으로 대상가스의 처리 또는 재활용을 위한 신기술 및 신공정 개발에 박차를 가하고 있다. 온실가스 중 HFCs는 GWP가 1300으로 미량의 배출로도 심각한 기후변화를 일으킬 수 있는 물질로, 우리나라의 경우 1990년 이후 HFCs 배출량 증가율은 연 평균 4.9% ~ 13.8%이다. 국내외 온실가스 처리기술은 대부분 CO2에 대한 연구개발 및 실증화가 지배적이고, non-CO2에 대한 처리기술 개발수준은 미흡할 뿐만 아니라 본 연구 대상인 HFCs 의 경우에는 처리기술 연구개발이 전무하다. 특히 HFCs는 냉매 또는 발포제로 사용되는데 일반적으로 사용 후 특별한 처리과정 없이 대기중으로 배출된다. 본 연구에서는 non-CO2 가스인 HFC-134a 를 대상으로 혼합가스에서 분리 회수를 위해 하이드레이트 기술을 접목시켜 경제적, 친환경적인 기술개발을 목적으로 한다. kinetic 반응장치와 고압반응기 및 magnetic drive system 을 이용하여 stirring speed와 driving force에 따른 HFC-134a 하이드레이트 형성속도의 상관관계를 제시하고자 한다.

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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.571-571
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• 2009

지열은 날씨와 기온 등에 영향을 받지 않고 연중 가동할 수 있어 기저부하를 담담할 수 있는 유일한 신재생에너지 자원이므로 이에 대한 기술개발이 시급하다. 우리나라는 비화산지대이며 지중 온도가 가장 높은 지역의 5km에서 약 $170^{\circ}C$ 내외이므로 외국에 비해 지온경사도가 크지 않은 편이다. 그리고 3km 이상에서는 지하대수층이 거의 존재하지 않기 때문에 지열발전을 위해서는 EGS 기법을 도입할 수 밖에 없는 실정이다. 그리고 지열수를 확보할 수 있는 온도범위가 약 $100{\sim}150^{\circ}C$ 정도이므로 이에 적합한 지열발전 플랜트를 선정할 필요가 있다. 일반적으로 지열발전에 적용되는 플랜트는 건증기 지열발전, 플래쉬증기 지열발전, 바이너리 사이클 지열발전으로 분류할 수가 있으나 국내 여건에 맞는 방식으로서 바이너리 사이클 발전으로서 ORC 플랜트 또는 Kalina 사이클 플랜트가 적합하므로 이에 대한 기술 개발이 적극적으로 이루어져야 한다. 따라서 국내 지열발전의 기술개발에 있어서 핵심요소는 심부천공 및 EGS를 위한 인공파쇄기술과 지상 플랜트로서 저온지열 발전 플랜트의 기술확보가 필요한 실정이다. 이와 같은 기술개발이 완성되면 발전 뿐만아니라 집단지역난방, 온실 및 양어장 등에도 열공급이 가능한 열병합발전이 가능하게 될 것이다. 또한, EGS 기술로서 상업적 성공을 이룬 것은 세계적으로 2~3개 사례에 불과한 신기술로서, EGS 기술의 국내 조기 실현으로 기술 선점 및 해외 수출을 모색할 필요가 있다. 그리고 심부 지열자원은 국내 어디에나 부존하는 ubiquitous 자원이며 이산화탄소 배출이 전무한 청정 국산 에너지 자원이나, 이의 개발에는 높은 초기 투자비와 risk를 요하므로 민간 업체의 투자가 제약을 받는다. 따라서 정부의 적극적인 지원하에 산.학.연 중심으로 시범보급이 우선 이루어진 후 민간의 자발적 투자를 통한 지열 개발을 유도할 필요가 있다.