• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.124.2-124.2
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• 2011

천연의 메탄 하이드레이트를 생산하기 위한 방법으로 몇 가지가 알려져 있으나 최근의 연구 결과로는 감압법이 가장 효과적이며 경제성을 확보할 수 있다고 알려져 있다. 하지만 이 방법을 이용한 메탄 하이드레이트 개발생산 시에는 해리된 물과 가스가 동시에 생산유체로 발생하여 수송되며, 생성수에는 하이드레이트 전구체라고 알려진 미완의 하이드레이트 구조체가 남게 된다. 생산유체는 낮은 해수온도에 노출되어 가스 하이드레이트가 쉽게 재생성될 가능성이 높기 때문에 안정적인 가스 생산과 생산시설의 보호를 위해서는 적절한 가스 하이드레이트 재성성 억제대책이 필요하다. Kinetic 억제제의 적용이 많이 이루어지고 있는 가스전에서의 경험을 바탕으로 투여해 보는 시도를 하고 있지만 sII인 천연가스 하이드레이트에서의 억제효과와 비교하여 저하된 결과가 보고되고 있다. sI과 sII는 메커니즘의 차이로 인해 억제제의 성능이 다르게 나타난다. sI인 메탄 하이드레이트에 대하여 kinetic 억제제의 효과를 살펴보았고 이온성액체를 적용한 효과적인 sI 하이드레이트 억제기법을 보고한다. 또한 기존의 sII 억제제와 혼합하여 시너지효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.58.1-58.1
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• 2011

CIS(CuInSe2)계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성으로 고효율 태양전지 제조가 가능하여 태양전지용 광흡수층으로 매우 이상적이다. 미국 NREL에서는 이러한 CIGS 태양전지를 Co-evaporation 방법으로 제조 20%이상의 에너지 변환 효율을 달성하였다고 보고하였다. CIGS 태양전지의 경우 기존의 유리 기판 대신 유연한 철강 기판을 사용해 태양 전지를 flexible하게 제조 할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 flexible 태양전지의 경우 기존의 rigid 태양전지의 적용분야 뿐만 아니라 BIPV, 선박, 장난감, 군용, 자동차등 더욱 더 많은 분야에 활용이 가능하다. 본 연구에서는 기존의 rigid한 기판인 soda lime glass와 flexible 기판인 stainless steel 기판으로 소자를 제조하여 효율을 비교 분석 및 stainless steel 기판의 표면 처리 방법에 따라서 표면 조도의 특성을 분석하여 stainless steel 기판별 효율 특성도 비교 분석 하였다. 후면전극으로는 약 $1{\mu}m$의 Mo를 DC Sputtering 방법을 이용하여 증착하였고, CIGS 광흡수층은 약 $2.5{\mu}m$의 두께로 미국의 NREL과 같은 3 stage 방식을 이용하여 광흡수층을 Co-Evaporation 방법으로 제조하였고, 버퍼층인CdS는 약 50nm의 두께로 CBD 방법으로 제조 하였으며, 창층인 ZnO는 약 500nm 두께로 RF Sputtering 방법으로 제조 하였고, 마지막으로 약 $1{\mu}m$ 두께의 Al 전면전극은 Thermal Evaporation 방법으로 제조 하였다. 소자의 물리적, 전기적 특성을 분석하기위해 FE-SEM, AFM, Solar Cell Simulator 분석을 실시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.107.1-107.1
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• 2011

최근 석유, 가스, 석탄을 비롯한 화석연료의 다량 사용으로 기후변화, 대기오염 등의 환경문제 및 자원 고갈의 우려 때문에 바이오매스는 중요한 화석연료 대체 에너지 자원으로써 큰 관심을 받고 있다. 바이오매스 자원을 에너지로 전환하는 방법 중 하나인 급속 열분해 공정은 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 열적으로 분해하여 액상 상태의 생성물을 회수하는 공정으로, 증기상의 열분해 가스를 응축하여 회수하게 된다. 바이오매스의 급속 열분해에 관한 연구는 주로 바이오매스의 종류와 열분해 조건에 따라 회수되는 바이오 원유의 수율 및 물리 화학적 특성에 관한 연구가 수행되고 있으나, 열분해 가스의 응축에 관한 연구는 응축에 수반되는 복잡한 물리적 현상 때문에 미진하다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스의 급속 열분해를 통해 생성되는 증기상의 열분해 가스의 응축 현상을 모사 할 수 있는 모델링 기법에 대해 연구하였다. 급속 열분해 공정을 통해 생성되는 바이오 원유는 수백개의 화합물로 구성되어 있으며, 동일한 바이오매스를 사용한 경우라도 공정조건에 따라 바이오 원유에 포함된 화합물은 달라진다. 따라서 본 연구에서는 바이오 원유의 주요 화합물인 water, propanal, butanal, pentanal, phenol, guaiacol, coniferyl alcohol, formic acid, acetic acid, propanoic acid, butanoid acid를 대상으로 열분해 가스의 응축을 모사하였다. 본 연구에서는 응축 모델링 기법의 검증을 위해 실험결과와 비교하여 정확성을 검증하였으며, 본 연구의 결과를 활용하여 응축 조건 변화에 따른 급속 열분해 가스의 응축률을 예측하고, 이를 이용한 응축 열교환기 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.91.1-91.1
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• 2011

고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell이하 SOFC)는 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정 없이, 공기와 H2, CO, CH4와 같은 환원성 가스를 공급받아 $600{\sim}1000^{\circ}C$에서 전기화학적 반응을 통하여 직접 전기를 얻는 방식이다. SOFC는 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 고체산화물이 연료와 공기가 반응하여 전기와 열을 동시에 생산하기 때문에 carnot cycle의 제한을 받지 않아 발전효율이 40% 이상으로 고효율이고, NOx 및 SOx를 배출하지 않아 무공해이며, moving parts가 없어 소음이 나지 않고, 건설과 증설이 지역이나 기후 조건에 제약 없이 용이하고, 다양한 용량이 가능하며, 고가의 백금 촉매를 사용하지 않으며, 수소, 석탄가스, 천연가스 등의 연료를 사용할 수 있는 장점이 있음, 또한 다향한 형태로 제작할 수 있으며 전해질이 고체에서 전해질 손실 및 보충에 문제가 없고 타 연료전지에 비해 개질기가 필요 없어 발전시스템이 간단하고 경량화가 가능하다. 전사법은 paste를 제작하여 전사용지에 Screen printing하여 건조 후 coating하는 방법으로 기존의 여러 coating 방법보다 제작이 용이하고 소재의 크기, 두께조절이 간편하며, 구성층의 표면조도나 굴곡에 대응이 용이한 방법이다. 본 실험에서는 paste 제조, 전사법을 이용하여 Anode, AFL, Electrolyte, CFL, Cathode전사지를 제작하고 이를 세라믹 평관형 지지체에 변수로 두께 조건별 Coating 한 후 $1400^{\circ}C$ 소결을 진행하여 SEM 분석으로 미세구조 관찰, 출력특성 및 Impedance을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.177.2-177.2
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• 2011

폐기물 합성가스에 포함되어 있는 오염물질 중 황화합물($H_2S$, COS)이 존재할 경우, 다른 연계 공정을 구성하는 설비의 부식, 합성가스 이용 공정의 촉매 피독 문제, 대기 배출시 환경오염 문제 등을 야기 시키므로 제거가 필요하다. 고온 정제 공정을 적용하여 황화합물을 제거하기위해 산화아연을 이용한 고온 탈황 실험을 수행하였다. 고정층 반응기에 탈황제로 선정한 산화아연을 충진하고, 공간속도 $3,000h^{-1}$, 입구 황화합물의 농도 $H_2S$ 1,000ppm, COS 300ppm일 때 반응 온도 변화에 따른 탈황특성을 살펴보았다. 가스 내부에 $H_2S$가 단독으로 존재할 경우에는 $400^{\circ}C$ 이상에서 모두 제거되었으나, $H_2S$와 COS가 동시에 존재할 경우에는 $450^{\circ}C$ 이상에서 모두 제거되는 것을 알 수 있었다. 반응온도 $500^{\circ}C$에서 산화아연 탈황제를 이용한 실험결과 $H_2S$, COS의 파과시간은 각각 1,217, 1,063 min, 흡착능력은 269.9 mg-$H_2S$/g-sorbent, 124.7 mg-COS/g-sorbent으로 파악되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.176.2-176.2
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• 2011

전 세계는 화석연료의 과사용으로 에너지 고갈과 환경오염의 문제에 직면하고 있으며, 자연과 공존하며 지속성장할 수 있는 신재생에너지의 이용확대에 대한 개발이 부각되고 있다. 이에 따라 지속적인 발전과 함께 에너지보존 및 효율적인 환경보존을 위한 대체 가능한 새로운 에너지의 개발에 관심이 모아지고 있다. 최근 부각되고 있는 바이오에너지(바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오가스 등)를 생산하는 여러 가지 새로운 바이오매스 중 해조류는 이산화탄소 흡수 능력이 매우 뛰어나고, 에너지 저장성이 우수하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 새로운 바이오매스원인 해조류의 부산물의 표면 특성 및 바이오복합재료의 보강재로써의 이용가능성에 대해 분석하였다. 바이오복합재료에서 소수성인 고분자와의 상호보완적 계면 결합은 보강재의 중요한 특성 중 하나이다. 해조류 부산물의 표면을 화학적 처리함으로써 폴리머 매트릭스와 해조류 부산물 사이의 계면결합이 향상됨을 기대할 수 있으며 이에 따라 해조류 부산물을 보강재로 사용한 바이오복합재료의 기계적 강도 또한 향상됨을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 원자힘현미경(Atomic force microscope; AFM)을 사용하여 해조류 부산물의 화학적 처리에 따른 표면특성을 관찰하였으며, 친환경적인 바이오매스인 해조류 부산물을 바이오복합재료의 보강재로써의 이용가능성에 대해 연구함으로써, 지구온난화의 주원인인 온실가스 발생을 줄이고, 자원고갈이라는 에너지 위기를 극복할 수 있는 친환경적인 대안을 제시 할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.149.1-149.1
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• 2011

신재생에너지 산업의 인수합병은 2010년, 전년 대비 70%가 증가하였고 이런 추이는 2011년에도 계속되고 있어 신재생에너지 인수합병 효과에 대한 심도 있는 분석과 이를 바탕으로 한 적절한 정책과 전략이 요구되고 있다. 본 연구에서는 인수합병 유형이 신재생에너지 기업의 가치에 미치는 영향을 주가를 이용하여 한 사건이 기업의 가치에 미치는 영향을 평가하는 통계학적 방법인 사건연구(event study) 방법을 통해 분석하였다. 인수합병 유형의 구분은 (1) 같은 신재생에너지원 산업 내 인수합병(수직형 기업결합), (2) 다른 신재생에너지원 산업의 기업 간 인수합병(수평형 기업결합), (3) 대형에너지 기업과 신재생에너지 기업 간 인수합병(수평형 기업결합), (4) 관련이 없는 이종 기업 간 이루어지는 인수합병(혼합형 기업결합) 총 네 유형으로 구분하였다. 분석결과 수평형 기업결합 ( horizontal merger)은 두 경우 모두 인수합병의 효과가 통계적으로 유의하지 않은 것으로 파악되었으며 혼합형 기업결합(conglomerate merger)과 수직형 기업결합(vertical merger)이 유의한 효과가 있는 것으로 나타났다. 특히 에너지산업 외부의 기업이 신재생에너지 기업을 인수하였을 때 그 효과가 가장 큰 것으로 나타났는데 이는 변동성이 매우 큰 신재생에너지 산업에 특성이 반영된 결과인 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.64.2-64.2
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• 2011

a-Si 박막 태양전지는 a-Si:H을 유리 기판 사이에 주입해 만드는 태양전지로, 뛰어난 적용성과 경제성을 지녔으나 c-Si 태양전지에 비해 낮은 변환 효율을 보이는 단점이 있다. 변환 효율을 높이기 위한 연구 방법으로는 a-Si 박막 태양전지 단일cell 제작 시 high Bandgap을 가지는 p-layer를 사용함으로 높은 Voc와 Jsc의 향상에 기여할 수 있는데, 이 때 p-layer의 defect 증가와 activation energy 증가도 동시에 일어나 변환 효율의 증가폭을 감소시킨다. 이를 보완하기 위해 본 실험에서는 p-layer에 기존의 p-a-Si:H를 사용함과 동시에 high Bandgap의 buffer layer를 p-layer와 i-layer 사이에 삽입함으로써 그 장점을 유지하고 높은 defect과 낮은 activation energy의 영향을 최소화하였다. ASA 시뮬레이션을 통해 a-Si:H보다 high Bandgap을 가지는 a-SiOx 박막을 사용하여 p-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 2.0eV, activation energy를 0.55eV로 설정하고, i-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 1.8eV로 설정하여 삽입하였을 때 박막 태양전지의 변환 효율 10.74%를 달성할 수 있었다. (Voc=904mV, Jsc=$17.48mA/cm^2$, FF=67.97).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.137.1-137.1
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• 2011

올리빈 구조의 $LiFePO_4$ 정극 활물질은 $650^{\circ}C$에서 고상법으로 제조되었다. $LiFePO_4$의 전자전도도를 향상시키기 위하여 graphite nanofiber(GNF)를 각각 3wt%, 5wt%, 7wt%, 9wt% 첨가하여 $LiFePO_4$-C를 제조하였다. 제조된 분말의 입자 형태를 확인하기 위하여 X-ray diffraction(XRD)과 File Electronic Scaning Electromicroscopy(FE-SEM)를 측정하였다. XRD결과로부터 제조된 분말은 모두 순수한 결정 구조를 나타내었고 입자의 크기는 약 200nm였다. 5wt% GNF를 첨가한 $LiFePO_4$-C는 기타 첨가량에 비해 방전용량이 가장 높았다. 첫 사이클의 용량은 151.73mAh/g 나타났고 50 사이클 뒤에도 92% 이상을 유지하고 있었다. 첨가하지 않은 것에 비해 43% 증가하였다. $LiFePO_4$-C(3wt%), $LiFePO_4$-C(7wt%), $LiFePO_4$-C(9wt%)의 첫 사이클 방전용량은 각각 147.94mAh/g, 136.64mAh/g, 121.07mAh/g 나타났다. $LiFePO_4$-C(5wt%)에 비해 용량은 떨어쪘지만 순수한 $LiFePO_4$보다 많이 높았다. 임피던스 결과를 보면 기타 첨가량에 비해 $LiFePO_4$-C(5wt%)의 저항 제일 낮았다. 이는 충방전 결과와 일치하였다. graphite nanofiber의 첨가로 인하여 $LiFePO_4$ 정극 활물질의 전자전도도가 높아지고, 따라서 전기화학적 특성도 크게 향상되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.63.2-63.2
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• 2011

결정질 실리콘 웨이퍼를 이용한 고효율 태양전지를 제작하기 위해서는 반드시 고려해야 할 주요 인자들이 있다. 그 중에서도 Base resistivity, Thickness, Doping concentration, Texture size, Texture angle등의 주요 인자를 PC1D 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 최적화 해 보았다. 그 결과, Base resistivity값은 낮을수록 좋으나 지나치게 낮을 경우 재결합으로 인해 효율이 떨어지기 때문에 Base resistivity = $1{\Omega}{\cdot}cm$에서 최대 효율을 얻을 수 있었다. 또한, Thickness는 두꺼울수록 R=${\rho}$(L/A)의 식에 의해 직렬저항이 증가하여 효율이 감소하므로 Thickness = $200{\mu}m$ 정도가 적정 값임을 확인할 수 있었다. Doping concentration의 경우 높을수록 재결합으로 인해 효율이 떨어지며 Doping concentration = $3.69{\times}10^{-20}cm^{-3}$에서 가장 좋은 효율을 보였다. Textrure size와 Textrure angle은 그 값이 클수록 빛의 흡수 정도가 증가해 효율이 증가함을 볼 수 있었고 Textrure size = $2{\sim}4{\mu}m$, Texture angle = $79^{\circ}$에서 높은 효율을 보여주었다. 이와 같은 조건에서 고효율 태양전지를 제작을 위한 시뮬레이션을 한 결과, 16.23%의 변환효율을 얻을 수 있었다.