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가솔린 연료형 SOFC시스템 성능 평가에 관한 연구

Performance Analysis of Gasoline Fueled Marine Solid Oxide Fuel Cell System

  • 오진숙 (한국해양대학교 대학원) ;
  • 이경진 (한국해양대학교 대학원) ;
  • 김선희 (한국해양대학교 대학원) ;
  • 박상균 (한국선급 에너지환경사업단) ;
  • 김만응 (한국선급 에너지환경사업단) ;
  • 임태우 (한국해양대학교 기관공학부) ;
  • 김종수 (한국해양대학교 기관시스템공학부) ;
  • 오세진 (한국해양대학교 운항훈련원) ;
  • 김명환 (한국해양대학교 기관공학부)
  • 투고 : 2011.05.04
  • 심사 : 2011.08.03
  • 발행 : 2011.09.30

초록

온실가스 및 대기오염물질 배출 규제는 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 가솔린 연료를 기반으로 한 고체산화물형 연료전지시스템의 성능 특성을 분석한 것으로 스택의 작동온도, 전류밀도, S/C, 예열기 온도효율, 수소연료 이용률의 영향을 시뮬레이션으로 검토하고 있으며, 그 결과를 기체연료인 메탄의 경우와 비교하고 있다. 그 결과로 유기전압과 산소이용률이 시스템의 성능에 미치는 영향이 크며 가솔린 연료 시스템의 효율은 메탄의 경우보다 높지 않다는 것을 확인하였다.

The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. Recently, new kinds of propulsion power system such as fuel cell system, which use hydrogen as an energy source, have been sincerely considered. The purpose of this work is to predict the performance of gasoline fueled SOFC system and to analyze the influence of operating temperature, current density, S/C, and H2 utilization ratio. The results are compared with the methane fueled system. The results show that the cell voltage and $O_2$ utilization ratio are major factors on the performance of system and the gasoline fueled SOFC system have lower efficiency than the methane fueled system.

키워드

참고문헌

  1. 김명환, "선박 동력발생용 연료전지시스템 기술개발의 전망에 대한 고찰", 한국마린엔지니어링학회지, 제 31권, 제 8호, pp. 924-931, 2007. https://doi.org/10.5916/jkosme.2007.31.8.924
  2. James Larminie, Andrew Dicks, Fuel Cell Systems Explained, Wiley, 2003
  3. T. Aicher, B. Lenz, F. Gschnell, U. Groos, F. Feferici, L. Caprile and L. Parodi, "Fuel processors for fuel cell APU application", Journal of Power Sources, vol. 154, pp. 503-508, 2006. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2005.10.026
  4. Finn Joensen and Jens R. Rostrup-Nielsen, "Conversion of hydrocarbons and alcohols for fuel cells", Journal of Power Sources, vol. 105, pp. 195-201, 2002. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(01)00939-9
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  6. 김명환, "안전성을 고려한 선박용 SOFC시스템의 성능해석에 관한 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 제 33권, 제 2호, pp.233-243, 2009.