• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1050-1060
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• 2012

SOFC시스템 고효율화의 한 방법으로 SOFC/GT 하이브리드시스템은 유효하다. 그러나 시스템의 출력 규모가 수십 MW급의 선박용이라면 하부시스템으로 사용되는 GT시스템의 냉각방식 도입은 장치를 복잡하게 만들고 제어 또한 쉽지 않게 된다. 따라서 선박용으로는 SOFC/GT(유냉각) 하이브리드시스템보다 SOFC/GT(무냉각) 하이브리드시스템이 더 적합해 보인다. 본 연구는 SOFC/GT(무냉각) 하이브리드시스템을 구축하고 그 시스템에 대한 스택의 작동온도와 전류밀도, 가스터빈의 압력비, TIT가 시스템의 성능에 미치는 영향 등을 시뮬레이션을 통하여 검토한 것으로 공기압축기 소요 동력의 증가에도 불구하고 전기적 효율은 상승되며 TIT에는 운전을 위한 제한된 온도범위가 존재한다는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권1호
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• pp.40-50
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• 2012

폐열의 활용은 연료전지시스템의 효율의 제고에 중요하다. SOFC/GT/ST 하이브리드시스템은 연료전지시스템 폐열의 전력화에 가스터빈 및 증기터빈을 활용하는 방식이다. 본 논문은 SOFC/GT/ST 하이브리드시스템에 대한 스택의 작동온도와 전류밀도, 가스터빈의 압력비가 시스템의 성능에 미치는 영향 등을 시뮬레이션을 통하여 검토한 것이다. 그 결과로 SOFC/GT/ST 하이브리드시스템은 단독 SOFC시스템과 비교하여 효율의 급격한 변화를 완화시키며 또한 효율을 크게 제고시키고 있음을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권2호
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• pp.256-261
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• 2008

The purpose of this study is to propose practicable configurations against Rapid Load Down like propeller racing of ships which have been using SOFC/GT hybrid system on board. This paper suggests four kinds of countermeasures against propeller racing. The types A and B keep a fixed load of SOFC and save a surplus electric power to a storage system. In types of C and D, the load of SOFC is changed with the propeller racing. The best desirable countermeasure for Rapid Load Down depends upon the size of the ship, the propulsion power, and the characteristics of the engine system.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권4호
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• pp.484-496
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• 2009

The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships like MARPOL Annex VI have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. This paper attempts to investigate the configuration of SOFC/GT hybrid power system for LNG tanker taking into account the safety and to analyze the influence of design parameters on the system performance. The simulation results provide the basic data for the design and efficiency improvement of SOFC/GT hybrid system and indicate the guidelines for the safe system operation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권2호
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• pp.284-291
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• 2008

This study presents an aerodynamic design and numerical analysis of a centrifugal compressor in gas turbines for SOFC-gas turbine hybrid system application. Total-to-total pressure ratio of the compressor is 3.6:1 that could be used widely for small and large SOFC-gas turbine systems. The compressor consists of a centrifugal impeller and a wedge diffuser. Conceptual design and aerodynamic design with mean line analysis and quasi-3D analysis are performed, and aerodynamic parameters as well as design variables are discussed from the design results. A numerical analysis based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes equation was performed for the flow analysis of the compressor. The results show that the centrifugal compressor designed meets the design target, and the aerodynamic parameters and results of the compressor can be used for the aerodynamic design of centrifugal compressors and the feasibility study of SOFC-gas turbine system design.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.399-407
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• 2011

고체산화물 연료전지(SOFC)와 가스터빈을 결합한 하이브리드 발전시스템에서 가스터빈의 규모별 성능차이가 시스템의 성능에 미치는 영향에 대하여 해석하였다. 이를 위해 kW급, MW 이하급, 수 MW급 등 서로 다른 세 가지 가스터빈을 선정하여 사용하였다. 가스터빈이 순 출력을 거의 내지 못하는 kW급 시스템에서도 연료전지 단독 시스템과 비교해 효율이 증가하였으며, 가스터빈의 출력이 커질수록 (즉, 성능이 좋아질수록) 하이브리드 시스템에서 가스터빈이 차지하는 비중이 커지고 시스템의 효율이 높아짐을 확인하였다. 가스터빈의 압력비 증가에 따른 성능 변화를 살펴본 결과 세 가지 하이브리드 시스템에서 모두 출력은 증가하지만, 효율의 변화는 크지 않음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.73-76
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• 2006

본 연구에서는 독일 율리히 연구소에서 도입된 면적 200mm*200mm의 연료극 지지체 평판형 SOFC 셀 및 금속 분리판 40장을 적층하여 5kW급 SOFC 스택을 제작하고 연속운전을 수행하여 운전특성을 분석했다. 본 연구를 통해 도입된 5kW급 SOFC 스택은 외국에서 시도된 적이 없는 평판형 SOFC스택의 가압운전을 시도해 보는 것으로서, 스택의 임계압력 특성을 확인하고, 이를 바탕으로 가스터빈-연료전지 하이브리드 시스템에서의 SOFC 스택 가압 운전기술을 확보하는 것이다 이러한 목적을 위해 본 연구에서는 상압형 5kW급 SOFC 스택 운전시스템에 대한 구성과 설계, 전반적인 운전 특성평가 (40셀 스택 운전 열 사이클 시험 연료 전환 $(H_2{\rightarrow}pre-reformed\;gas)$, 1200시간 연속운전 등)가 이뤄졌다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.269-274
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• 2010

가스화기를 장착한 고체산화물연료전지와 가스터빈의 하이브리드 시스템의 사전 연구로서 합성가스에서 수소와 일산화탄소의 구성이 하이브리드 시스템의 성능특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이때 다른 구성요소와 다른 발열량을 가진 연료의 특성이 가스터빈의 탈설계점 운전을 유발하여 결과적으로 전체 하이브리드 시스템의 다른 성능 특성을 야기할 것으로 예상된다. 합성가스의 구성요소가 고체산화물연료전지의 성능에 영향을 준다는 것과 일산화탄소를 사용하는 하이브리드 시스템의 성능이 수소를 사용하는 것보다 나쁘다는 것이 발견되었다. 부분부하 성능에서는 수소를 사용하는 경우 부분부하 운전시에 성능 저하가 일산화탄소의 경우보다 더 현저하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1107-1115
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• 2009

석유에너지의 고갈과 지구온난화 등의 환경적 문제는 대기오염물질 배출규제 강화와 함께 고효율 및 친환경에 적합한 새로운 선박용 동력장치의 필요성을 제기하고 있다. 최근 이와 같은 문제들을 근본적으로 해결하기 위한 지속가능한 방법으로서 연료전지를 선박의 동력발생장치로 도입하고자 하는 검토가 진행되고 있다. 본 논문은 대형 선박용으로 적합한 고체산화물형 연료전지/가스터빈 하이브리드시스템의 특성을 분석한 것으로 공기극 입구온도를 일정으로 제어하는 경우에 대한 시스템의 성능 및 안전성 등에 관한 문제를 다루고 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권3호
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• pp.193-200
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• 2006

The purpose of this study is to compare the part-load performance of a SOFC/GT hybrid power system with three different kinds of load-following operation modes. The primary mode for the part load operation of a hybrid power system is the reduction of supplied fuel (e.g., fuel control mode) to the hybrid system. The other two options, i.e., variable speed and VIGV controls, are related to the reduction of supplied air simultaneously with the reduction of supplied fuel to the system. With the performance analysis of a SOFC/GT hybrid power system, it is concluded that the variable speed con佐ol mode Provides the best performance for the part-load operations. It is also found that the VIGV control mode, with its better performance behavior than the fuel control mode, can be used as an important option for the part-load operation especially in case that the variable speed control mode can not be adopted.