수소 분리막의 적용 분야는 석탄가스, 천연가스, 메탄가스 혼합기체이며, 고온/고압 및 수소농도가 낮은 혼합기체에서 고순도의 수소를 제조하는 곳이다. 특히 치밀질 세라믹 멤브레인은 고온에서 가스화한 석탄가스나 차세대의 쓰레기 처리 기술인 가스화 용융처리에서 생긴 고온가스로부터 고순도의 수소를 분리할 수 있다. 분리한 수소는 고온을 유지하기 때문에 연료전지 발전에 최적이다. 종래의 연료전지는 발전을 위해서 수소의 가열이 필요했으나 이것이 불필요하게 되어 발전 전체의 효율이 향상된다. 석유화학 산업에서 발생하는 혼합기체에서 수소를 분리하여 사용하고 남은 기체는 연료로 재사용할 수 있다. 분리막의 재질로는 고분자계가 개발되고 있으며 고분자 지지체에 백금이나 로듐과 같은 촉매를 코팅하는 방법이다. 이는 기공의 제어가 용이하고 대량생산이 가능한 장점이 있지만 고온에서 사용이 불가능하고 입자상 물질에 의해 분리막의 손상이 문제가 되고 있다. 이에 비해 치밀질 세라믹 멤브레인은 세라믹의 특성에 의해 고온 및 고압에서도 적용이 가능하며, 실온이나 저압의 조건에서도 적용이 가능한 특징을 가진다. $900^{\circ}C$의 고온에서 적용시 세라믹 멤브레인에는 특성열화가 없어 수명이 긴 장점을 가지게 된다. 수소가 포함되어 있는 기체에서 수소 만을 분리하는 방법은 흡착이나 분리막을 이용하는 방법이 일반적이며 흡착에 의한 방법은 일부 실용화가 진행되고 있다. 고효율의 수소를 분리하는 방법으로 분리막을 이용하는 방법이 있다. 현재 치밀질 수소 분리막의 연구는 외국(미국, 일본 등)에서도 초기 연구 단계이다. 국내에서도 이런 연구가 선행되어 외국과의 기술 격차를 줄이고 에너지 자원에 대한 확보가 필요하기 때문에 이 연구가 수행되었다. 치밀질 멤브레인의 소재로는 proton 및 전자전도가 가능한 소재로서 Ba-Ce-Y계를 기본조성으로 하여 내구성과 전기전도도를 향상시키기 위해 Ca, La, In, Yb를 치환하였다. 제조한 재료의 물리화학적 특성을 평가하였고, 수소여과 장치를 이용하여 여과 효율을 평가하였다.

천연가스차량이 배출하는 미연 탄화수소 중 약 80%이상이 메탄으로 구성 되어있다. 메탄은 그 자체로 유독성 물질은 아니지만 이산화탄소와 더불어 지구온난화를 유발하는 온실가스로 향후 강력한 규제가 예상되는 물질로 이를 저감하는 기술 개발이 이루어져야하나 연료 특성상 이를 줄이는데 어려움이 있다. 최근 연구에 의하면 천연가스엔진에 수소를 일정량(15%이상) 첨가할 경우 배출가스 및 성능 이 상당량 개선되는 결과를 보이고 있다. 이는 종래 천연가스 연소의 문제점인 지연된 화염 전파 속도를 수소 연료를 첨가함에 따라 화염 전파속도를 촉진시켜 적정한 연소를 야기 시켜 미연탄화수소 배출이 줄어들고 열효율도 향상되는 결과를 보이고 있다. 이와 같이 수소와 천연가스연료의 각각의 장점을 활용한 Hy-thane 엔진을 개발할 경우 무공해엔진에 근접한 초 저공해 동력장치 개발이 가능하며 이에 대한 상용화 측면에서 산업용 발전기, GEHP, 차량용 엔진 등 활용도가 크기 때문에 그 개발이 절실히 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 과제에서는 이중연료를 사용하는 수소-천연가스 기관을 개발하고 이를 효과적으로 제어할 수 있는 제어시스템을 개발하여, 기관효율 향상과 배기가스저감을 이루었다.

화석연료의 점진적인 고갈과 그 사용에 따라 발생하는 환경오염 문제의 해결 및 에너지 안보 차원에서 세계 각국은 수소경제로의 이동을 준비 중이며 현재 기술개발을 통해 상업화의 시기를 앞당기는 노력을 하고 있다. 국내에서는 2003년부터 본격적으로 정부 주도의 기술개발 및 실용화 사업을 추진하고 있으며 민간 부문에서는 국내 대기업들을 위주로 해외 전문업체와의 제휴를 통해 차세대 수종 사업으로 수소 연료전치 기술개발을 추진 중이나, 아직까지 기술력이 세계수준에는 이르지 못하고 있는 실정이다. SK는 산업자원부와 에너지관리공단에서 주관하는 대체에너지 기술개발 사업 중 수소연료전지 분야의 '수소스테이션(Hydrogen Station) 국산화 기술개발' 사업의 주관 기관으로서, 독자 기술로 개발한 수소 발생 장치를 중심으로 하여 2007년 수소스테이션 건설을 목표로 연구를 수행하고 있다. 수소스테이션 국산화 기술 개발은 2004년부터 2009년까지 총 5년간에 걸쳐 진행되며, 주관 연구기관인 SK는 수소 발생 장치의 개발과 이를 중심으로 한 수소스테이션의 건설을 총괄하고 있으며, 3개 국책 연구 기관 및 4개 대학이 위탁연구 기관으로 참여하여, 수소 생산 신공정 개발, 촉매 개발, PSA개발 및 탈항 기술 개발 등에 대한 요소 기술의 국산화를 목표로 연구를 진행하고 있다. 본 고에는 2004년부터 현재까지의 주요 연구 결과 및 수소스테이션 건설 추진 현황을 소개하고자 한다.

수소저장기술은 수소경제를 달성하기 위해 개발해야할 핵실요소기술이다. 이 논문에서는 고체수소저장기술의 최신 개발 동향을 고찰하였다. 나노구조 탄소계 물질(nanostructured carbon materials), 유기금속구조물(metal organic framework, MOFs), 금속수소화물(metal hydrides), 클래스레이트수화물(clathrate hydrates), 금속착수소화물(complex chemical hydrides)과 같은 고체수소저장매체를 중점적으로 고찰하였다. 그 결과 지금까지 개발된 고체수소저장재료의 수소저장용량은 고체의 표면적에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 탄소나노튜브의 수소저장 메커니즘을 연구하여 탄소나노튜브의 표면적이 수소저장량을 증가시키는데 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다.

세계적으로 수소에너지를 미래 에너지의 대안으로 여겨지고 있기 때문에 수소에너지 관련기술은 미래 국가 경쟁력을 좌우할 것으로 예상되고 있으며 수소에너지시대의 핵심인 수소스테이션 관련기술을 개발은 국가 연료전지 시장을 비롯한 수소 자동차 산업 전반에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 수소에너지를 차세대 에너지원으로 개발하기 위하여 전력을 다하고 있으며 수소제조기술개발 및 수소스테이션 실증연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 수소제조장치 관련 국내외 기술개발 현황과 수소스테이션용 고효율 수소제조장치 장치 개발 현황을 소개하고자 한다.

본 연구는 2003년부터 2005년까지 2년간 에너지관리공단의 선행연구과제로서 진행되었으며 20 Watt 급 소형 연료전지에 수소를 공급할 수 있는 소형의 마이크로 채널 메탄올 개질장치를 개발하는 것을 목적으로 하였다. 개질장치는 개질기 본체, 여기에 반응열을 공급 해주는 촉매 연소기 그리고 연료를 증발시켜 주는 연료증발기의 세부분으로 구성되며 각 반응기의 개발 및 통합을 수행하였다. 반응기는 반응면적을 증가시키기 위하여 폭 $200{\sim}5000{\mu}m$, 필이 $200{\sim}5000{\mu}m$ 규모의 마이크로 채널 유로를 금속 박판을 화학 에칭하여 구현하였으며 이를 수십장 적층하여 전체 반응기를 제작하였다. 마이크로 채널표면에 내부 촉매 지지체를 먼저 코팅한 후 촉매를 코팅하는 방법을 사용하여 담지체 코팅으로 기하학적 표면적 대비 표면적이 10 배 이상 향상되는 우수한 결과를 얻을 수 있었고 촉매의 내구성이 월등히 향상 되었다. 저온 활성 촉매를 사용하여 $350^{\circ}C$ 이하에서 메탄을 전환율 90% 이상을 구현하였다. 실제 운전 후 측정 결과 개질 반응기의 부분별 온도차가 $20^{\circ}C$ 이내로 설계의 우수성을 확인하였다. 촉매 연소기를 이용한 개질 반응열 공급장치를 개발하여 20Watt 급 수소 생산을 위한 개질 반응기에 반응열을 공급하도록 하였다. 이와 함께 촉매 연소기를 이용한 연료 증발열 공급 장치 개발하여 개질기 공급 연료의 90% 이상이 기화되도록 하였다.

연료전지 차량이 기존의 내연기관 차량과 동등한 성능을 확보하기 위해서는 80kW 이상의 용량을 가진 스택이 탑재되어야 하며, 별도로 차량 구조를 변경시키지 않고 탑재하기 위해서는 높은 출력밀도를 가진 연료전지 스택의 개발이 필요하다. 현대 자동차가 독자 기술로 개발하고 있는 연료전지 스택은 출력 80kW, 출력밀도 1.0kW/l를 목표로 하고 있으며 지난 1년간의 과제 수행을 통해 어느 정도 성능을 만족하는 스택을 개발하였다. 앞으로는 연료전지 스택의 내구성 및 냉시동성을 개선하기 위해 많은 연구가 수행될 예정이다.

메탄올을 직접 연료로 하는 직접 메탄올 연료전지 (DMFC)는 연료의 높은 에너지 밀도로 인하여 휴대용 전자 기기의 차세대 에너지원으로 주목 받고 있다. 전자기기에 적용하기 위해서는 고성능 소재 부품의 개발, 시스템 통합 등의 고난도 기술이 필요하다. 본고에서는 귀금속 담지량이 절대적으로 감소한 신규 cathode 촉매, 하이브리드 신규 막, 고성능 스텍, 시스템 통합의 개발 경과대해 기술하고 있다.

The molten carbonate fuel cell (MCFC) is endowed with the high potential especially in future electric power generation industry by its own outstanding characteristics. KEPCO (KEPRI) started a 100 kW MCFC system development program in 1993 and has been executed 100kW system develpilot plant successfully completed first phaseopment by 2005 on the basis of successful results of 25kW system development. In this program, the components and mechanical structure for 100 kW stack and system construction were completed on last year and now system pre - commissioning was being executed. A 100 kW MCFC power plant was constructed at the site of Boryeong Thermal Power Plant. A 100 kW MCFC system has characterized as a high pressure operation mode, CO2 recycle, and externally reforming power generation system. The 100 kW MCFC system consisted with stacks which was made by two 50 kW sub-stacks, 90 cells with 6,000 cm2 active area and BOP including a reformer, a recycle blower, a catalytic burner, an inverter, and etc. The system has been operated from 13th of September on this year and produced 50 kW AC under atmospheric pressure condition and expected to operate by the end of this year.

태양전지는 요구전력의 필요에 따라 직 병렬로 연결하여 태양전지 모듈(solar cell module)로 제품화한다. 태양전지가 실제로 전자제품에 연결해서 사용하기 위해서는 주변장치(BOS, Balance of System)가 사용된다. 또한 일사량의 강도에 따라 불균일한 직류전기가 발생되므로, 태양광발전시스템은 모듈을 직 병렬로 연결한 태양전지 어레이(solar cell array)와 안정된 전기공급을 위한 전력조정기(power conditioning system, 이하 PCS)가 필요하다. 또한 직류가 아닌 교류를 필요로 하는 응용제품에는 직 교류변환장치 인버터(inverter)를 필요로 한다. 본 과제는 전시를 위한 연구개발 목적보다는 태양광 시스템 보급 양산기술에 중심을 두어 태양광 산업경제를 활성화 하고자한다. 따라서 본 과제는 기존에 연구개발과 특수목적 시장 중심인 초고효율 태양전지 개발보다 경제적인 기여도와 파급효과가 크다.

본 고에서는 태양전지 모듈 원가의 60% 이상을 차지하는 실리콘 기판의 생산성을 향상시키고 그에 따라 제조단가를 저감시키기 위한 일환으로 최근 들어 일본과 프랑스를 중심으로 중점적으로 기술개발이 이루어지고 있는 EMCC법(Electro Magnetic Continuous Casting)에 의한 다결정 실리콘 잉고트의 제조기술에 관하여 연구하였다. 특히, 태양전지급의 고순도 잉고트로 제조하기 위해 높은 용융점과 낮은 전기전도도를 갖는 실리콘의 용해 및 주조 공정이 수냉되는 cold crucible 내에서 이루어지게 됨에 따라 발생하는 종래의 EMCC법의 문제점을 해결하고자, 코일전류 및 도가니 구조 등이 Joule 가열 효과 및 pinch 효과에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 연구 결과 대용량의 전원장치나 별도의 2차 가열원을 사용하지 않고서도 실리콘 원료의 가열 및 용해 효율을 현격히 향상시키며 용탕의 전 구간에 걸쳐 전자기력을 용탕의 정수압보다 큰 상태로 유지할 수 있는 EMCC용 무접촉성 도가니의 설계기술 및 이를 활용하는 전자기연주공정기술을 확립하였으며, 그 결과 직경 5 cm의 실리콘 잉고트를 1.5 mm/min의 속도로 무접촉 조건에서 연속주조할 수 있었다.

현대문명의 총아로 각광받는 노트북, Mobile 컴퓨터는 날로 소형화 또는 경량화 되고 있다. 그러나 이와 같은 휴대용 전자기기는 전력소비가 비교적 많은 관계로 옥외에서 사용시에 추가적인 전력 공급이 없이는 사용시간이 제한된다. 따라서 주간에 태양전지를 이용하여 휴대용 전자기기에 적합한 직류전원을 직접 공급할 수 있다면 지속적인 활용이 가능하다. 따라서 야외에서 장시간 사용할 시에는 태양전지의 발전량을 최대로 얻기 위하기 저 전력 소모형태의 태양 추적장치를 개발하여 활용할 필요가 있다. 이와 같은 제품이 개발될 경우에는 야외훈련이 많은 군부대의 작전시에 많이 사용되는 무전기, 휴대용 컴퓨터(Notebook 또는 Mobile Computer) 등의 충전용 전원으로 활용할 수 있다. 동시에 태양에너지인 청정에너지를 활용함으로서 환경공해를 최소화 할 수 있게 된다.

This paper proposes central monitoring system(PVCMS) based on a TCP/IP network for effective integrating management about photovoltaic systems. We don't gain confidence the result of production simulation, because the output of PV system have many various environmental change factor. So if we can obtain real operated data about each sites and system types to use PVCMS, we can define the environment change factor to compare with simulation data. And this paper try to access about total management and data analysis methods of renewable energy through results analysis to synthesize of the operation.

비정질 실리콘 태양전지 대신에 열화가 더 적은 프로터결정 실리콘(pc-Si:H)을 상층전지 흡수층으로 사용한 고효율 실리콘계 적층형(pc-Si:H/$\mu$c-Si:H) 박막 태양전지를 개발하였다. 우선, 높은 전도도와 넓은 에너지 밴드갭 특성을 갖는 p-a-SiC:H 박막을 개발하였고, p/i 계면의 특성 향상을 위해 p-nc-SiC:H 완충층을 개발하였다. 프로터결정 실리콘 다층막을 제작하고 FTIR, 평면 TEM, 단면 TEM 측정을 통해 프로터결정 실리콘 다층막의 우수한 열화 특성의 원인을 규명하였다. 적층형 태양전지의 성능향상을 위해 n-p-p 구조의 터널접합을 제안, 제작하고 특성을 분석하였으며, pc-Si:H/a-Si:H 적층형 태양전지에 적용하여 성능향상을 이루었다. 양질의 하층전지용 마이크로결정 실리콘 박막을 증착하기 위하여 광CVD법과 플라즈마CVD법을 결합한 2단계 마이크로결정 실리콘 증착법을 개발하였다.

본 연구는 IEC 규정에 의거해 6kw급 소형풍력발전기 성능실증연구를 수행하였다. 실증연구를 수행하기 위하여 풍력발전기에 각종 센서를 설치, 측정 사이트에 모니터링 시스템을 구성하여 데이터를 수집 분석하였다.

본 연구에서는 에너지 및 환경에 대한 문제가 대두되면서 기술 개발의 필요성이 높아지고 있는 풍력발전시스템에 대하여 750kW급 Geared Type 가변속 풍력 발전시스템을 개발하였다. 풍력발전시스템이 급속히 대용량화됨을 고려하여 MW급의 기술 조합이 반영되도록 설계하였으며, 베어링과 같은 국내 인프라가 부족한 구성품을 제외한 모든 구성기기들을 자체 설계/제작하였다. 블레이드는 국내 풍황에 적합하도록 자체 에어포일을 설계하여 개발하였으며, 가변속 제어를 위한 이중 여자 유도발전기 및 제어기와 Down sizing 구현을 위한 유성 및 헬리컬 기어 혼합형 증속기를 개발하여 시동 풍속 3.5m/s, 정지 풍속 25m/s, 정격 풍속은 12.7m/s이며 IEC 61400-1의 Class I 에 준한 750kW급 풍력 발전시스템을 개발하였다.

본 연구는 2001년 12월부터 2004년 12월까지 정부지원으로 유니슨(주)가 개발을 주관하고 포항공과대학교 및 국내 관련 기업이 참여한 콘소시엄에서 개발한 750kW Gearless형 풍력발전시스템의 국산화 개발에 관한 연구결과로서 풍력발전 시스템의 하중평가, 구성요소품의 설계 결과와 블레이드, 발전기 및 전력변환장치 등 개발요소품의 성능시험결과와 국제 설계인증 추진 및 시제품 제작에 대한 내용을 포함하고 있다.

석유 및 석탄 에너지의 고갈에 대비해 향후 지속 가능한 대체 에너지원으로 세계 각국은 다양한 에너지원의 개발에 총력을 기울이고 있으며, 그 중의 하나가 풍력 발전 시스템이다. 이러한 풍력 발전 시스템은 현재 단위 시간당의 출력 효율이 높은 MW급 시스템 개발이 주를 이루고 있어 단위 출력당 에너지 생산 비용이 높은 도서 벽지 및 독립 전원 지역용의 풍력 발전 시스템의 개발이 절실하다. 이에 본 과제에서는 향후 도서 벽지 및 독립 전원 지역에 활용 될 수 있는 100kW급 풍력 발전 시스템 개발 과정중 개념 설계 및 기본 설계 과정을 기술 하였다.

풍력발전시스템은 제품에 대한 실증이 반드시 현장에서 이루어져야 하는 특성을 가지고 있으며 향후 국내실정에 적합한 풍력발전시스템의 개발과 보급을 위해서도 실증연구는 선행조건으로 볼 수 있다. 따라서 국제 규격에 합당한 풍력발전 성능평가와 현장 실증연구를 수행할 수 있는 실증단지를 국내에 조성하는 것이 매우 시급한 실정으로, 기초적인 자원분석과 주변환경평가 등을 거치면서 기본적인 실증단지 후보지들을 비교하여 최종 후보지로 선정된 전북 새만금지역, 병곡 영해 평야지구, 제주 동부해안지역 월정지구, 서부 해안지역 월령지구에 대하여 부지의 IEC 규격 적합성 검토, 인프라구축에 대한 적정성 검토, 주변 발전단지 조성가능성 및 발전사업에 대한 연계성 검토, 육해상 실증단지 구축 동일지 역 가능성 검토, 교육과 홍보에 대한 접근성 및 공사에 대한 접근성 검토, 부지 확장 및 향후 실증단지 운영과 관련하여 지자체와의 연계성 검토를 하였다.

차세대 재생산성 에너지로 각광을 받고 있는 바이오디젤은 현재 주로 알칼리촉매를 이용하는 화학공정으로 생산하고 있으나 고에너지 요구성이며 대규모 생산시 폐수발생 등 환경오염 유발요인이 있기 때문에 친환경 생물공정의 필요성이 대두되고 있다. 생물촉매 리파제(lipase)를 이용하는 친환경 생물공정은 화학공정에 비해 다양한 장점을 제공하고 있으나 고가의 효소생산 비용문제로 실용화에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 저비용의 생물학적 바이오디젤 생산 시스템 구축을 위해 고활성의 효소 개발, 경제적 재조합 대량생산, 반복 재사용을 위한 효소고정화 등을 통해 고효율의 생산반응계를 개발하였다. 우선 바이오디젤 생산공정에 적합한 리파제로서 CalB(Lipase B of Candida antarctica)를 선택하고 분자 진화기술을 이용하여 효소활성을 17배 향상시킨 CalB14를 개발하였다. CalB14를 효모 발현시스템을 이용하여 경제적 대량생산하기 위해 단백질분비를 획기적으로 개선할 수 있는 맞춤형 분비융합합인자기술(TFP technology)을 이용하여 재조합 CalB를 2 grams/liter 수준으로 분비생산하였다. 생산된 효소를 반복 재사용이 가능하도록 다양한 레진에 고정화하였고 최적의 바이오디젤 전환반응용 고정화효소를 개발하였다. 고정화효소를 효율적으로 재사용하기 위해 바이오디젤 생산용 고정상반응기(packed-bed reactor)를 제작하였으며 기질을 12시간내에 95% 이상 바이오디젤로 수십회 이상 반복전환할 수 있는 경제적인 생물학적 바이오디젤 전환 시스템을 구축하였다.

본 과제에서는 참여기업인 두산인프라코어(구 대우종합기계)에서 양산중인 국산디젤엔진을 개조해 가스엔진을 제작하였으며, 두산인프라코어에서 500시간 내구시험을 2차례 실시하였고, 주관기관인 한국기계연구원에서 국산 ECU를 활용하여 도시가스를 연료로 실험을 수행한 후 김포매립지에서 현장 적용실험을 수행하였다. 메탄농도가 46$\sim$56%로 변하는 조건에서 350kW의 출력을 달성하였으며, 삼원촉매를 적용한 결과 2005년 배기규제를 만족하는 결과를 도출하였다. 위탁기관인 전남대에서는 촉매 특성에 관한 실험을 1차년도와 2차년도에 수행하였다. 본 과제에서 개발한 LFG(=매립지가스) 엔진은 국내에서 개발된 최초의 LFG 엔진으로서 쓰레기 매립지 뿐만 아니라 음식물 쓰레기 혐기소화 처리과정, 분뇨나 축분 등의 혐기소화 처리과정, 하수종말 처리장 등에서 발생하는 바이오가스를 이용한 발전 동력원으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

농산 폐자원으로부터 식품 및 의약품 소재로 쓰이는 xylose, arabinose, cellulose를 생산하였다. 농산 폐자원은 우리나라 실정에 적합한 볏짚과 옥수수 껍질을 선택하였으며, 공정수율은 xylose와 arabinose는 약 15$\sim$20%(w/w), cellulose 는 20%(w/w)로 나타났다. 폐자원을 활용하는 개발된 공정중에는 미생물 유전자 재조합 기술을 응용하여 고역가의 효소생산 system을 개발하여, 생산된 효소를 가수분해 공정 과정에 투입하여 경제성이 높고 친환경적인 기술로 확립하였다. 재조합 미생물과 xylose, arabinose 정제공정은 신뢰 높은 재연성을 나타냈으며 xylose 제조법과 xylitol 발효법은 package 형태로 기술 이전을 준비하고 있다.

Anaerobic fermentation of food waste (FW) and waste activated sludge (WAS) for hydrogen production was performed in CSTR (Continuous Stirred tank reactor) under various HRTs and volumetric mixing ratio (V/V) of two substrates, FW and WAS. The specific hydrogen production potential of FW was higher than that of WAS. However, pH drop in the CSTR for hydrogen production from FW was higher than that from WAS. The maintenance of desired pH during fermentative hydrogen production is regarded as the most important operation parameter for the stable hydrogen production. Therefore, when the potential of hydrogen production from FW and better buffer capacity of WAS, the proper mixture of FW and WAS for fermentative hydrogen production were considered as a useful complementary substrate. The maximum yield of specific hydrogen production, 140 mL/g VSS, was found at HRT of 2 day and the volumetric mixing ratio of 20:80 (WAS : FW). The spatial distribution of hydrogen producing bacteria was observed in anaerobic fermentative reactor using fluorescent in situ hybridization (FISH) method.

인류에게 있어 가장 중요한 연료의 역할을 충실히 해왔던 임산자원이 화석계 에너지원의 고갈과 환경오염 문제의 급부상으로 임산자원의 신재생에너지원으로서의 잠재력이 다시 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 임산자원의 에너지화와 그 산업적 응용을 위하여 원료의 수급체계를 검토, 확립하는 한편, 폐목질자원을 펠릿화한 목재펠릿 연료의 제조공정을 국내 환경을 고려하여 고효율화하는 동시에 본 연료를 효과적으로 이용할 수 있는 시스템을 개발하고자 하였다.

프란시스수차의 경우 다른 종류의 수차보다 효율, 설치 및 운영면에서 많은 장점을 갖고 있으며 표준화를 통하여 가격을 크게 낮출 수 있기 때문에 우리 나라의 소수력발전입지에 적용하기가 매우 좋은 수차라고 할 수 있다. 수차설계자료를 외국의 수차제작사들이 공개하지 않으며, 국내의 수차설계경험의 부족으로 인하여 수차설계기술이 확립되지 않은 상황에서 국내 소수력자원특성에 적합한 프란시스수차의 국산화개발 기술이 확립되었다.

우리나라 서해안 중부, 경기만 일대는 강한 조석과 잘 발달된 해만으로 인해 천혜의 조력자원 보고로 알려져 있으나, 1980년대부터 서 남해 연안역에 대한 대규모 매립과 항만개발 등으로 조력개발입지 자체가 상실되고, 조석체계도 변화되고 있다. 한편 조력에너지는 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 개발가능한 신 재생 에너지 중에서 거의 유일하게 대규모로 개발이 가능한 것으로 평가되고 있어 개발시 기대효과는 매우 클 것이다. 이에 우리나라 서해안의 조력자원 부존량을 파악하고 주요 후보지에 대한 개발타당성 검토를 통하여 주요 조력자원 후보지를 타 개발로부터 보호하고, 민간참여를 유도하여 조력에너지 개발을 활성화하고자 본 조사를 추진하였다. 한반도 조력자원 개발타당성 검토를 위하여 1) 서해안의 주요 지점에 대한 조석특성을 조사하였고, 2) 주요 조력자원 후보지 위치 및 영역을 설정하였으며, 3) 조석체계변화예측 수치모형실험을 실시하였고, 4) 후보지별 발전소 평면배치계획을 수립하였으며, 5) 후보지별 연간발전량과 개략공사비를 산출하여 6) 후보지별 개략타당성 검토를 수행하였다. 검토결과 우리나라 서해안의 조력개발 가능규모는 215만kW 정도이며, 주요 후보지를 모두 개발할 경우 연간 3,826GWh의 전기를 생산할 수 있을 것으로 조사되었다. 또한 연간발전량 대비 순공사비 비율에 따르면 만 입구가 좁아 개발 경제성 확보가 유리한 가로림만을 우선 추진하고, 이후 인천만, 천수만 순으로 개발하는 것이 유리한 것으로 나타났다.

태양열시스템은 하절기에 급탕과 난방 부하가 적거나, 거의 없어 시스템의 과열 문제가 야기 될 수 있다. 이를 해결하는 방안 중에 하나로 흡수식 냉방시스템을 이용하여 하절기 잉여열원을 활용하여 냉방하는 방법이 대두되고 있다. 태양열 냉방시스템은 전기에너지를 대체하는 효과 뿐 아니라 태양열 연간 이용 효율 극대화에도 크게 기여 할 수 있다. 본 고에서는 국내 기술로 최초로 개발 실용화된 중온용 단일 진공관형 태양열 집열기와 1중 효용 흡수식 냉방기를 이용하여 실증연구를 계획하였다. 태양열 냉방 실증을 위하여 단일 진공관형 태양열 집열기 집열면적 200m2, 축열조(태양열, 급탕, 냉수), 10RT급 냉방기, 냉각탑, 보조 보일러, 원격 제어 및 모니터링 등이 계획 되었다. 실증시험 중간 결과 태양열 냉방시스템은 하절기 맑은 날 하루 동안 약 5 - 6시간 안정적으로 가동 되었으며, 앞으로 온수급탕, 난방 시험을 거쳐 시스템 성능 및 경제성 평가를 통하여 유용성, 안정성 및 신뢰성이 검증 될 계획이다.

최근 고유가상황 및 에너지소비가 증대되는 사회적 분위기와 환경적 변화에 힘입어 대체에너지기술개발에 대한 절실한 대책마련이 중요시 되고있다. 기후변화협약의 발효로 환경에너지에 대한 새로운 인식의 필요로 에너지체제의 변환이 촉구되어지고 있으며 이에 따른 환경친화적 에너지자원을 이용한 신 재생에너지개발에 대한 연구개발기술이 관심을 받고 있다. 현재 사용중인 화석연료는 환경오염 및 지구의 온난화 현상 등 심각한 공해문제를 야기시키고 있는 반면에 태양에너지와 같은 청정에너지의 개발은 환경오염방지와 친환경에너지자원의 활용이라는 점에서 관심이 대상이 되고 있고 특히, 우리나라의 경우 에너지수입 의존율이 97%로 높은 상황에서 국가에너지대책을 수립하고 해외수입에너지 의존율을 최소화시키기 위하여 가히 필수적인 상황이다. 따라서, 본 실증연구사업(태양열 이용 Hybrid냉난방시스템 실증연구)은 태양열 집열기에서 생산된 저온의 $20\sim30^{\circ}C$의 승온된 양질의 열원을 히트펌프 증발기 열원으로 이용 히트펌프의 압축동력이 상대적으로 작아져 기존 히트펌프 시스템에서의 성적계수(COP)를 높여 주는 효과를 기대할 수 있고, 특히 하절기 복사량이 많은 시기에는 $50\sim60^{\circ}C$ 정도로 승온되어진 중 고온수를 직접 온수탱크로 이동시켜 필요수요처에 공급함으로써 이에 따른 에너지절감효과를 기대할 수 있다. 구축된 태양열 이용 하이브리드(Hybrid)냉난방시스템은 계절별, 설비별 특성을 적절히 활용하여 연평균 집열기 효율은 70%수준으로 유지하면서, 계절별 성적계수는 '4'수준을 목표로 하여 추진되었으며, 그간, 태양열 이용 보급분야의 실용화는 주로 건물의 급탕용 온수생산의 수준에 머물렀으나 이 단계를 극복한 건물의 냉 난방 및 급탕을 위한 태양열 및 공기열원을 활용한 하이브리드(Hybrid)냉난방 시스템 구축하였다. 아울러, 태양열 이용 하이브리드 냉난방 히트펌프 시스템 실증 실험은 유가상승과 신재생에너지에 대한 국가적 분위기 고취로 어느때 보다도 개발기술의 상용화 및 실용화적 측면의 염두와 태양열 이용 Hybrid냉난방 시스템의 효율향상과 저가화를 통해 기술의 경제성과 신뢰성을 확보하여 태양열 이용 시스템의 보급활성화를 목표로 하고 있다.

알루미늄 재질의 찬넬을 흡열판으로 이용하는 평판형 태양열 집열기를 개발하였다. 이러한 흡열판은 찬넬 내부 전체로 전열매체가 흐르기 때문에 집열기의 열적성능을 향상시킬 것으로 예상되며, 모듈화되어 있어 제작 및 설치가 기존 흡열판보다 용이하다는 장점이 있다. 제작된 찬넬형 평판형 태양열 집열기에 대한 집열효율 시험을 수차례 수행하면서 성능을 개선시키고 있으며, 그 결과 기존 상용화된 집열기 수준의 우수한 열적성능을 갖는 것으로 나타났다. 알루미늄 재질 흡열판 외에 플라스틱 재질의 찬넬형 흡열판도 적용하였으며, 기타 실용화 및 성능 향상에 필요한 요소들에 대해 연구하였다.

우리나라 에너지소비의 25%이상을 차지하는 건물냉난방부문의 에너지절약을 위해 에너지효율이 높은 것으로 나타난 지열냉난방시스템의 보급이 필요하다. 이에 지열냉난방시스템 실증연구를 통해 사무용건물에 지열냉난방시스템을 설계 및 적용하고 냉난방운전을 실시하였다. 실증연구 결과 지열냉난방시스템은 우리나라의 기후 및 지질조건에 매우 적합하며 냉방운전의 경우 COP가 평균 4.23$\sim$5.49, 난방운전의 경우 COP가 평균 3.32$\sim$4.44를 나타내었다. 실증연구를 통해 사무용건물의 지열냉난방시스템의 설계 및 시공능력을 확보함에 따라 향후 보급에 기여하고자 한다.

본 연구에서는 3톤/일의 플라스틱 투입량을 기준으로 혼합폐플라스틱으로부터 대체연료유를 생산할 수 있는 소용량 중심의 폐플라스틱 유화설비를 설계 제작하였으며 장기간에 걸친 시운전을 통하여 유화설비의 운전성 평가에 대한 실증연구를 수행하였다. 대상 폐플라스틱으로는 플라스틱 재활용 업체에서 분리 선별된 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 그리고 이들을 혼합한 폐플라스틱을 각각 적용하였으며 $400\sim420^{\circ}C$의 분해 운전온도에서 폐플라스틱의 종류에 따른 시운전 평가를 하였다. 본 실증연구로부터 폴리에틸렌의 경우에 있어서는 79%의 재생유 회수율을 그리고 폴리프로필렌의 경우에 있어서는 80%의 재생유 회수율을 각각 얻을 수 있었으며 플라스틱 종류별 안정적인 운전조건을 확보할 수 있었다. 또한 폐플라스틱 투입량에 대한 설계용량과 운전용량과의 비교로부터 약 40$\sim$50%의 설계오차가 발생한 것으로 평가되었으며 이는 유화설비의 설계를 위하여 사용된 혼합폐플라스틱의 부정확한 물성 값에 기인한 것으로 판단된다. 따라서 본 연구로부터 얻은 시운전결과를 바탕으로 설계인자들을 확립하는 과정이 반드시 필요할 것으로 판단된다.

유럽에서 RDF기술 확산 동향과 국가별 RDF사용 현황, 각국의 RDF품질표준 및 최근 유럽공통RDF품질표준화 추진현황을 소개하고 RDF사용처별 경제성분석 내용을 소개하였다. 소각로, 시멘트공장 및 석탄화력발전소에서 RDF를 사용할 경우에 열회수량은 시멘트공장이 다소 높게 나타났고 손익평가(cost benefit balance)는 석탄화력발전소가 가장 높게 나타났다. 국내에서 가동 중인 20MW급 순환유동층 석탄화력발전보일러에서 폐플라스틱고형연료(RPF)를 혼합연소하는 기술과 염화수소 및 다이옥신 측정내용을 소개하였다. 전염소량 0.4$\sim$0.6% RPF를 2.5%혼소 시 염화수소는 10ppmv 정도로 분석되었고 다이옥신은 0.003ng-TEQ/$Sm^3$으로 거의 검출이 되지 않았다.

본 연구는 PVC를 포함한 혼합플라스틱을 연료화하는데 있어서 가장 큰 장애요인으로 되어있는 염소분을 효율적으로 제거하기 위한 목적으로 진행되었다. 염소성분을 원천적으로 제거하기 위해서는 PVC 내에 함유된 염소분을 제거하는 것이 관건이며 원천탈염을 통하여 제거하지 않으면 총괄 염소분의 변화가 없기 때문에 실제로 연료사용에는 한계가 있는 경우가 많다. 본 연구는 PVC중 56% 이상 함유되어 있는 염소성분을 연속식 스크루 반응기에 의하여 가열하여 제거하는 방식을 사용하였으며 각 공정의 변수별로 제거효율을 분석하여 최적조업조건에 대한 분석을 실시하였다. 일반적인 공정조업조건은 공급량, 혼합 플라스틱의 점도, 2차 반응기의 온도, 스크루 회전수 등이며 이 가운데 가장 결정적인 조건은 가열온도 변수이며 여타의 최적조업조건 하에서 $300^{\circ}C$ 이상인 경우에는 90% 이상의 탈염효율을 유지할 수 있음을 알 수 있었다.

석탄가스화는 화석연료인 석탄을 기존의 공해물질 발생을 90% 이상 줄이면서 고효율로 활용할 수 있는 방법이다. 3톤/일급 pilot급 석탄가스화 설비에서 생산된 CO와 수소가 주성분인 합성가스를 소형 LPG 엔진과 중형 천연가스 엔진에 연계시켜 발전시스템을 구성하였으며 전기생산까지 구현하였다. 합성가스의 고온 집진과 탈황을 자체기술로 구현하여 합성가스내 $H_2S$와 COS 성분들을 1 ppm 이하 정제와 99% 이상의 고온집진 효율을 확인하였다. 선진국들의 설비 규모에 비해서는 극히 열세인 국내 현황이지만, 고온고압의 석탄가스화로부터 탈황과 집진, 전기 생산까지 전 과정을 pilot 설비규모에서 실증하는 성과를 얻었으며 향후 전체 시스템의 최적화와 연속운전 기술의 개발로 이어진다면 중소형 석탄가스화 부분에서는 선진국과 차별화된 틈새시장 실용화 기술의 확보가 가능할 것이다.

본 연구에서는 반응소결 탄화규소 다공질 지지체 개발을 위하여 SiC/C로 이루어진 성형체를 사용한 Si melt infiltration 공정 및 SiC/C/Si으로 이루어진 성형체를 사용하는 Si embedding 공정 개발이 이루어졌다. 개발된 반응소결 탄화규소 다공질 지지체의 기공률은 38% 이상이었으며 평균기공은 130 ${\mu}m$ 크기이었다. Si melt infiltration 방법으로 제조된 반응소결 탄화규소 다공질 지지체의 파괴강도는 상용 반응소결 탄화규소 지지체의 파괴강도보다 최대 200% 이상 높게 나타났다. 본 연구에서는 용융 Si의 침윤공정을 이용하여 반응소결 탄화규소 여과층을 갖는 반응소결 탄화규소 필터 및 그 제조공정이 개발되었다. 개발된 반응소결 탄화규소 필터의 필터 특성은 상용 탄화규소 필터의 필터 특성과 대체적으로 대등한 것으로 조사되었다.

수소경제는 이제 선택사항이 아니라 피할 수 없는 미래로 우리에게 다가오고 있다. 본 연구에서는 2040년을 수소경제 실현의 원년으로 삼고 2040년까지 최종에너지소비의 15%를 수소로 충당하는 공급목표를 설정하였다. 수소이용효율이 가장 높은 수송부문을 주요 대상으로 2040년까지 자동차의 50% 이상을 연료전지 자동차로 대체하고, 기타 가정상업 및 발전부문에서도 20-30%를 연료전지로 대체하는 계획을 세웠다. 이러한 수소경제가 계획대로 달성되는 경우, 우리나라는 2040년에 가서 에너지소비가 8%정도 줄고, 에너지믹스도 개선되어 화석에너지의 획기적 감소(석유의 경우 탄소경제 대비 23% 감소)와 신 재생에너지의 비약(탄소경제 대비 47% 증가)이 두드러진다. 이에 따라 온실가스의 대폭적 저감 (20%)과 에너지자급도의 대폭적 개선 (23%)이 기대된다. 수소경제의 달성을 위해서는 정부가 앞장서서 관련법의 제정과 전담기구의 신설 등 수소경제에 대비한 안정적 추진체제 및 관련 법제도의 정비를 서둘러야 할 것이다. 이와 함께 연료전지보급 및 수소공급 인프라 구축에 필요한 방대한 투자재원을 확보하기 위해서 민간부문의 투자를 촉진시키고 민간의 전문기술인력 양성과 더불어 연료전지 및 수소인프라 산업육성을 위한 규격 및 표준의 마련도 시급하다.

지구환경문제와 에너지 수급관계를 감안할 때, 청정 및 대체에너지 연구개발은 불가피하며, 그 중에서도 태양에너지는 대표적인 대안의 하나로 인식된다. 따라서 태양에너지의 적극적인 활용에 필요한 기초자료의 마련은 필수적이다. 태양에너지의 이용 및 관련 절약 기술에 필요한 태양에너지 자원(기상)에 대한 기술자료는 최소한 30년간의 측정 자료를 필요로 한다. 이들 자료에는 시간별 수평면전 일사량, 법선면 직달일사량 및 수평면 산란일사량은 물론 시간별 평균치로 운량, 기온, 습도 등이 포함된다. 이들 자료로부터 자료의 분포, 평균 및 최고, 최저값 등과 같은 기초자료들을 선별하여 관련 시스템 설계에서 요구하는 기준을 충족하여야 하는 것이다. 그러나 우리나라의 경우, 태양에너지 자원에 대한 정밀한 측정은 1982년 이후 수평면 전일사량, 1990년 이후에서나 법선면 직달일사량에 대하여 본격적으로 이루어진 실정으로, 자료의 표준화 및 신뢰성 확보에는 여전히 상당한 시간과 노력이 요구되는 실정이다. 지속적인 측정과 더불어 요구되는 것으로 측정자료의 가공기술을 들 수 있다. 즉, 측정자료의 품질평가 및 관리 기술, 미측정 또는 불량자료의 복원 기술 및 측정 지역외 자료의 추정을 위한 보간기술 등이다. 이와 같은 기초자료 및 기술에 관한 연구개발은 보다 구체적인 적용에 앞서 필수적으로 이루어져야 할 과제이다.

본 신 재생에너지설비 시공 및 설치확인 기준 연구는 신재생에너지 시스템의 효율적인 보급과 사후관리 비용 절감 및 성능향상으로 인한 에너지 생산을 효과적으로 할 수 있게 될 뿐 만 아니라 보급확대를 위해서는 필수적으로 있어야 할 기준이다. 현재 보급사업으로 추진되고 있는 5개 에너지원에 대한 설비 시공 및 설치확인 기준을 작성하여 보급사업의 지침서 역할을 하도록 하였다. - 태양열 시스템 시공 및 설치확인 기준 개발 - 지열이용 시스템 시공 및 설치확인 기준 개발 - 태양광발전 시스템 시공 및 설치확인 기준 개발 - 풍력발전 시스템 시공 및 설치확인 기준 개발 - 소수력발전 시스템 시공 및 설치확인 기준 개발

풍력발전기술은 전적으로 바람의 세기에 의존하는 신재생에너지원으로서 바람의 강도가 발전전력의 양과 풍력시스템의 효용성에 절대적인 영향을 미치게 된다. 따라서, 본 연구사업을 통해서 이루어지는 풍력자원의 조사는 풍력발전기술의 적용에 앞서 최우선적으로 수행되어야 함이 본 연구사업의 중요성이라 할 수 있다. 풍력자원에 대한 실측자료로서 풍력자원 특성의 분석이 가능하고 이에 따라 풍력발전기의 용량 및 수량과 적용방안 및 최종적으로 정량적인 의미에서의 경제성 분석도 가능하게 되었다. 본 연구에서는 장차의 본격적인 풍력발전기술의 적용에 앞서 기존 기상청의 풍력자료와 일정한 기준에 의하여 선정된 후보지점을 중심으로 도상검토 및 실사를 통해 1차년도에 9군데, 2차년도에 6군데 총 15개 지점에 대한 실측지점을 선정하여 실측기기의 설치와 풍력자료의 분석으로서 정밀한 풍력자원의 특성을 분석하고 향후 본격적인 풍력발전 단지 건설 사업추진에 대비하고자 수행된 연구사업이며, 아울러 개괄적인 국내 풍력자원 분포를 파악하기 위한 광역 풍력자원 분포도를 개발하였다.

국내에서 시행중인 발전차액지원제도는 신재생에너지의 보급 확대를 목적으로 2002년부터 시행 중에 있으며, 법적으로 인증된 신재생에너지 발전전원에 대하여 일종의 우대가격인 기준가격을 적용하고 있다. 2002. 5월에 최초 고시된 기준가격지침 고시기준은 그동안 두 차례의 개정을 거친 바 있으며, 2006년 10월경에는 전면 개정을 앞두고 있다. 향후, 개선될 기준가격 시스템은 국내의 현실적인 여건 등을 감안하여 대상 전원별로 고정, 또는 선택적인 요금제를 통하여 탄력적인 기준가격체계를 적용하는 방향으로 검토할 예정이다.

In this paper, a new drive system(SHS) for hybrid electric vehicle is proposed. As dual rotor hybrid electric vehicle using planetary gearsets, the SHS has the advantages of both series and parallel systems. The output speed and torque of SHS can be determined at specific point regardless of the engine's operating point. When the size of generator which is used in SHS is same as in THS, the SHS has more activities of engine control due to the ability that is operated in lower speed range. To maximize the performance of system, we carried out optimization for the three parameters that are engine, motorl and motor2. As the result of the optimization, we confirmed the SHS is more preferable to THS in fuel consumption and acceleration area.

A battery is the primary energy source device presently used in hybrid electric vehicle. It can store much energy, but cannot provide enough current without inefficient units. However, an ultracapcitor can provide much current, but cannot store much energy. It will have better fuel economy by combining the two energy sources in parallel. The purpose of this paper is making the simulator of the two HEV systems. The one has only battery, the other have battery and ultarcapacitor in parallel. To compare the fuel economy, dynamic programing was used for optimization and prius was used for HEV model.

This study presents the integrated modeling approach to simulate the proton exchange membrane (PEM) fuel cell system for vehicle application. The fuel cell system consisting of stack and balance of plant (BOP) was simulated with MATLAB/Simulink environment to estimate the maximum system power and investigate the effect of BOP component sizing on system performance and efficiency. The PEM fuel cell stack model was established by using a semi-empirical modeling. To maximize the net efficiency of fuel cel1 system, multi-variable optimization code was adopted. Using this method the optimized operating values were obtained according to various system net power levels. The fuel cell model established was co-linked to AVL CRUISE, a vehicle simulation package. Through the vehicle simulation software, the fuel economy of fuel cell powered electric vehicle for two types of driving cycles was presented and compared. It is expected that this study tan be effectively employed in the basic BOP component sizing and in establishing system operation map with respect to net power level of fuel cell system.

There is a close relation between the heat generation in the fuel cell stack and the fuel cell performance. In PEM fuel Gell vehicles, the stack coolant temperature is about $65^{\circ}C$, which is far lower than that for general automobile engine. Therefore, it is hard to release heat generated in the stack by using a radiator of limited size because of the reduced temperature difference between the coolant and the ambient air. In this study, indirect stack cooling system using $CO_2$ heat pump was designed and its stack cooling performance in releasing heat to the ambient was investigated. This work focuses on a series of processes that grasp the relation among the fuel cell power, the radiator capacity and the stack temperature. The purpose of this work is to find out a way to properly release sufficient amount of heat through the finite sized radiator, so that the stack power general ion can not be deteriorated due to the stack temperature increase. The optimization between the compressor power consumption and the fuel cel1 output power can be carried out to maximize the performance of fuel cell system.

The bipolar plate is a major component of the PEM fuel cell stack, which takes a large portion of stack cost. In this study, as alternative materials for bipolar plate of PEM fuel cells, graphite composites were fabricated by compression molding. Graphite particles mixed with epoxy resin were used as the main substance to provide electric conductivity. To achieve desired electric properties, specimens made with different mixing ratio, processing pressure and temperature were tested. To increase mechanical strength, one or two layer of woven carbon fabric were added to the original graphite and resin composite. Thus, the composite material is consisted of the three phases: graphite particles, epoxy resin, and carbon fabric. By increasing mixing ratio, fabricated pressure and process temperature, electric conductivity was improved. The results of tensile test showed that the tensile strength of two-phase graphite composite was about 5MPa, and that of three-phase composite was increased to 54MPa.

Polycrystalline silicon films were deposited using hot wire CVD (HWCVD). The deposition of silicon thin films was approached by the theory of charged clusters (TCC). The TCC states that thin films grow by self-assembly of charged clusters or nanoparticles that have nucleated in the gas phase during the normal thin film process. Negatively charged clusters of a few nanometer in size were captured on a transmission electron microscopy (TEM) grid and observed by TEM. The negatively charged clusters are believed to have been generated by ion-induced nucleation on negative ions, which are produced by negative surface ionization on a tungsten hot wire. The electric current on the substrate carried by the negatively charged clusters during deposition was measured to be approximately $-2{\mu}A/cm^2$. Silicon thin films were deposited at different $SiH_4$ and $H_2$ gas mixtures and filament temperatures. The crystalline volume fraction, grain size and the growth rate of the films were measured by Raman spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The deposit ion behavior of the si1icon thin films was related to properties of the charged clusters, which were in turn controlled by the process conditions. In order to verify the effect of the charged clusters on the growth behavior, three different electric biases of -200 V, 0 V and +25 V were applied to the substrate during the process, The deposition rate at an applied bias of +25 V was greater than that at 0 V and -200 V, which means that the si1icon film deposition was the result of the deposit ion of charged clusters generated in the gas phase. The working pressures had a large effect on the growth rate dependency on the bias appled to the substrate, which indicates that pressure affects the charging ratio of neutral to negatively charged clusters. These results suggest that polycrystalline silicon thin films with high crystalline volume fraction and large grain size can be produced by control1ing the behavior of the charged clusters generated in the gas phase of a normal HWCVD reactor.

Highly transparent ZnO films with low resistivity for thin film solar cell applications were fabricated at low temperature by rf magnetron sputtering. Al-doped ZnO films were deposited on glass substrates at a substrate temperature of $200^{\circ}C$. electrical and optical properties of the ZnO:Al films were investigated in terms of the reparation conditions. The transmittance of the ZnO:Al films in the visible range is 90 %. The lowest resistivity of the ZnO:Al films is about $5.7\times10^{-4}$ $\Omega$ cm at the Al content of 2.5 wt% with the film thickness of 500 nm. After deposition, the smooth surface of ZnO:Al films were etched in diluted HCl (0.5%) to investigate the variation of electrical and surface morphology properties due to an textured surface.

The optimum design and the performance analysis software called POSEIDON for the HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) was developed by use of BEMT. The Prandtl's tip loss theory was adopted to consider the blade tip loss. The lift and the drag coefficient of S-809 airfoil were predicted via X-FOIL and also the post stall characteristics of S-809 were estimated by the Viterna's equations. All the predicted aerodynamic characteristics are fairly well agreed with the wind tunnel test results, performed by Sommers in Delft university of technology. The rated power of the testing rotor is 20kW(FIL-20) at design conditions. The experimental aerodynamic parameters and the X-FOIL data were used for the power prediction of the FIL-20 respectively. The comparison results shows good agreement in power prediction.

The sound measurement techniques in IEC 61400-11 are applied to field test and evaluation of noise emission from 1.5 MW wind turbine generator (WTG) at Yongdang-Lee and 650 kW WTG at Hangwon-Lee in Jeju Island. Apparent sound power level, wind speed dependence and third-octave band levels are evaluated for both of WTGs. 1.5 MW WTG at Yongdang is found to emit lower sound power than 660 kW one at Hangwon, which seems to be due to lower rotating speed of the rotor of WTG at Yongdang. Equivalent continuous sound pressure level s (ECSPL) of 650 kW WTG at Hangwon vary more widely with speed than those of 1.5 MW WTG at Yongdang. The reason for this is believed to be the fixed blade-rotating speed of WTG at Yongdang. One-third octave band analysis of the measured data show that the band components around 400-500 Hz are dominant for 1.5 MW WTG at Yongdang and those around 1K Hz are dominant for 660 kW WTG at Hangwon.

A detailed geothermal characteristics survey with numerical simulations of the heat transfer in a site for ground source heat pump system is necessary for deploying a shallow geothermal utilization system. Density, specific heat, thermal diffusivity, and thermal conductivity are measured on 91 core samples from a 300 m deep borehole in KIGAM(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources). The heat flow is estimated from the thermal gradient and average thermal conductivity and the correlation between fracture system and hydraulic conductivity is analyzed. From the obtained ground information of the study site the performance of the ground heat pump system can be analyzed with some detailed numerical simulations for seasonal heat pump operation skill and optimal system design techniques.

Geothermal energy becomes to be one of the promising energy sources. In this study, technology using water thermal energy from riverbank filtration system(including alluvial and riverbed deposit) is reviewed and checked as an energy resources. The objects of this study are (1) long-term monitoring of alluvial and riverbed sites, (2) preliminary design of cooling and heating system at riverbank filtration facility, and (3) calculation of potential groundwater heat energy, including riverbank filtration system. Measuring data of alluvial and riverbank filtration show slight fluctuations comparing to temperature of atmospheric air which indicates that groundwater obtained from the riverbank filtration system have a sufficient potential as a source of cooling and heating energy.

The thermal performance of glass evacuated tube solar collectors are numerically and experimentally investigated. Four different shapes of solar collectors are considered and the performances of these solar collectors are compared. Dealing with a single collector tube, the effects of not only the shapes of the absorber tube but also the incidence angle of solar irradiation (beam radiation) on thermal performance of the collector are studied. However the solar irradiation consists of the beam radiation as well as the diffuse radiation. Also, the interference of solar irradiation and heat transfer interaction between the tubes exist in an actual solar collector. These effects are considered in this study experimentally and numerically the accuracy of the numerical model is verified by the experimental results. The result shows that the thermal performance of the absorber used a plate fin and U-tube is the best.

To evaluate the performance of concentrating solar cookers, a parabolic solar cooker have been designed and constructed. Tests were carried out to define the performance characteristics of concentrating cookers under ambient conditions. The performance and test of the solar cooker were measured and conducted using the international standard procedure that was proposed at the Third World Conference on solar cooking. Stagnation temperature and water heating tests were carried out to determine the maximum temperature attained by the cooker and to evaluate the thermal performance of the cooker. The analysis showed that the solar cooker has maximum cooking power and efficiency 474W, 420W and 41%, 40%, respectively.

본 연구는 신재생전원설비가 추가적으로 전력공급설비로서의 역할을 키워감에 따라 나타날 수 있는 공급 상의 문제를 신재생에너지원별로 확률적인 분석을 시도하였다. 각 원별 패턴은 풍속, 일사량, 그리고 월력에 근거한 조수간만의 차이 등에 의해 영향을 받으며 이들은 확률적 분포를 갖는다는 점에 주목하여 피크공급에 대한 각 원별 기여도에 대한 확률적 분석을 시도하였다. 분석의 결과, 저자는 통상적인 전력수급계획에서 각 에너지원별 혹 발전원별 설비이용률을 갖고 설비계획에 반영하는 기존의 방법론이 갖는 문제점을 지적한다.

본 연구는 신 재생에너지 보급제도 중 하나인 발전차액지원제도가 중유발전설비의 회피비용으로 기준가격을 책정하여 신 재생에너지원의 적정구매가치를 적절히 반영하지 못하고 있고, 발전차액의 보전은 소비자의 직접적인 부담 대신 전력기반기금을 통해 지원됨에 따라 보급제도의 지속가능성 문제가 있음에 주목하여, 그 대안으로 도입을 검토 중인 RPS와 독일, 프랑스의 FITs제도를 검토하여 보았다. RPS는 시장기능을 이용한 가격결정 등 많은 장점에도 불구하고 시행 상 예상되는 여러 가지 제도적 장치 마련의 필요성 등의 문제를 간과할 수 없다. 독일의 FITs는 시장을 통한 가격결정이 아닌 정책적으로 가격이 책정된다는 문제가 지적되고 있으나 신 재생에너지의 현장조건 등을 고려한 차별적인 가격산정방식과 기간별, 에너지산출량별 가격조정방식으로 문제를 보완하고 있다. 독일의 FITs제도와 프랑스의 가격산정모형을 국내 기준가격산정방식에 관련된 연구들과 비교 검토를 통해 궁극적으로는 해당에너지의 소비자가 직접 비용을 부담하게 함으로써 신 재생에너지보급정책이 지속 가능한 대안을 가질 수 있음을 보여준다.

For biohydrogen production, hydrogenase is a key enzyme. In the present work we performed search of [NiFe]-hydrogenases from hydrogen producing microorganisms using degenerate polymerase chain reaction (PCR) strategy. Degenerate primers were designed from the conserved region of [NiFe]-hydrogenase group I especially on structural genes encoding for catalytic subunit of [NiFe]-hydrogenase from bacteria producing hydrogen. Most of [NiFe]-hydrogenase (group I) are expressed via complex mechanism with aid of auxiliary protein and localized through twin-arginine translocation pathway. [NiFe]-hydrogenase is composed of large and small subunits for catalytic activity. It is known that only small subunit has signal peptide for periplasmic localization and large & small subunitscome together before localization. During this process, large subunit is treated by endopeptidase for maturation. Based on these information we used signal peptide sequence and C-terminal of large subunit by recognized by endopeptidase as templates for degenerate primers. About 2,900 bp of PCR products were successfully amplified using the designed degenerate primers from genomic DNAs of several microorganisms. The amplified PCR products were inserted into T-vector and then sequenced to confirm.

Hydrogen adsorption mechanism onto the porous metal-organic frameworks (MOFs) has been studied by density functional theory calculation. The selected functionals for the predict ion of interact ion energies between hydrogen and potential adsorption sites of MOF was utilized after the evaluation with the various functionals for interaction energy of $H_2C_6H_6$ model system the adsorption energy of hydrogen molecule into MOF was investigated with the consideration of the favorable adsorption sites and the orientations. We also calculated the second favorable adsorption sites by geometry optimization using every combination of two first absorbed hydrogen molecules. Based on the calculation of first and second adsorption sites and energies, the hydrogen adsorption into MOF follows a cooperative mechanism in which the initial metal sites initiate the propagation of the hydrogen adsorption on the whole frameworks. In addition, it was found that the interaction strength between the simple benzene ring with hydrogen is significantly reinforced when the benzene ring has been incorporated into the framework of MOFs.

수소는 자원이 무한하고 청결한 에너지이다. 수소는 무공해 청정 대체연료로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 풍부한 자원으로부터 얻을 수 있다. 수소에너지는 물을 분해하여 얻거나 화석연료를 수증기개질 또는 부분산화 시킴으로써 얻을 수가 있다. 수소에너지는 1차 에너지를 변환시켜 얻을 수 있는 2차 에너지로서 환경에 대한 부하가 거의 없어 향후 화석연료를 대체할 수 있는 가장 가능성이 높은 에너지이며, 연료전지의 상용화를 앞두고 있어 중요성이 더욱 증대되고 있다. 수소를 생산하는 방법 중 가장 이상적인 방법으로는 물분해함으로써 수소를 제조하는 방법이 있다. 그러나 물분해에 의한 수소생산은 제조비용이 비싸 경제성이 떨어진다는 점과 수소의 대량생산에 필요한 기술확보가 여의치 않아 어렵다. 그러므로 수소를 저 비용으로 대량 생산할 수 있는 수소 제조 기술의 확보가 선행되어야 할 것이다. 현재 상용화되어 있는 수소제조방법은 거의 석유나 천연가스의 수증기 개질에 의한 수소 제조 방법이다. 그러나 이러한 방법은 유해 환경 물질인 CO나 $CO_2$를 배출하는 단점을 지니고 있다. 이러한 단점을 보완키 위한 수소 제조공정의 대안 중 하나는 탄화수소연료의 수소와 탄소로의 직접분해에 의한 수소생산이다. 이 중 원하는 생성물인 수소 외에 부산물이 카본이 동시에 얻을 수 있는 메탄분해에 의한 수소생산방법은 생산된 수소의 약 15%만 연소시킴으로서 필요한 에너지를 공급할 수 있으며, 동시에 지구온난화의 주범인 CO 또는 $CO_2$가 생성되지 않는 장점이 있다. 하지만 메탄을 분해하기 위해서는 매우 높은 에너지가 필요로 하게 된다. 이에 반해 프로판은 메탄보다 낮은 열원에서 분해할 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 메탄보다 분해하기 쉬운 프로판을 직접 분해하여 수소를 생산하고자 하였다. 프로판 직접분해반응는 $500\sim750^{\circ}C$의 온도 범위에서 이루어 졌으며, 촉매로서는 국내에서 생산되는 상용촉매인 카본블랙을 이용하였다.

직접 메탄올 연료전지는 휴대용기기의 전원으로써 기대되고 있다. 그러나 메탄올의 crossover, 느린 산화반응과 같은 몇 가지 해결해야 할 문제점을 갖고 있다. 이에 메탄올을 대체할 연로로서 이론적으로 높은 기전력 (1.45 V)을 갖는 개미산이 제안되었다. 본 연구에서는 직접 개미산 연료전지에 대한 이전 연구를 바탕으로 개미산 연료전지에 우수한 성능을 나타내는 촉매를 개발하고자 하였다. 기존의 연구에서 Pt-Pd/C 촉매가 개미산에 대해 우수한 산화반응을 보이며 높은 OCP를 나타내어, 본 연구에서는 deposition method을 이용하여 Pt-Pd 촉매를 제조한 후 그 특성을 조사하였다. Pt-Pd 촉매는 이전의 연구에서 우수한 성능을 나타낸 Pt-Pd 촉매보다 상온에서 2배 이상의 우수한 성능을 나타내었다.

The performance prediction of a planar-type solid oxide fuel ceil is conducted by a computational analysis. The transport processes are formulated with the help of a simplified treatment of heat generation by the electrochemical reaction. From the result of the computational analysis, it is shown that the electrochemical reaction is closely related to the transport phenomena inside a solid oxide fuel cell. Transport phenomena including heat and mass transfer have influence on the distribution of local current density and as a result, on the performance characteristics of the fuel cell. Computational analysis is also extended to the parametric study to investigate the performance behavior of the fuel cell with different amount of supplied fuel flow rates. It is also demonstrated that the mathematical formulation and computational procedures proposed in this study can be applied to prove the importance of the specific TPB(Three-Phase-Boundary) area in the manufacturing process of electrodes in a solid oxide fuel cell.

Nanocrystalline ceria powders were prepared by hydrothermal treatment of cerium(IV) ammonium nitrate solution without a precipitating agent. A systematic investigation of the effect of hydrothermal temperature and react ion time on the physical properties of the product powders was carried out. When the hydrothermal temperature was increased, the product ceria powders exhibited larger crystallite size with higher yield. Increasing reaction time produced more crystalline ceria powders attributed to further hydrothermal reactions and structural rearrangement. The physical properties of ceria powders can be control led by adjusting the hydrothermal conditions.

The existing DSP for utility interactive photovoltaic generation system control generally uses floating point process type. Because it is easy to use for number crunching, however, it is too late and too expensive. Fixed point process DSP TMS320F2812, has high control speed and is rather inexpensive. A very complicated real system can be simulated using hardware-in-the-loop (HIL) system in a virtual environment Therefore, HIL system can speed up research and development process with a little effort. Also current DSP for utility interactive photovoltaic generation system adopts floating point process type, which is easy to use for number crunching. However, fixed point process DSF, TMS320F2812, has high control speed and is rather inexpensive. This paper presents more efficient method for MPPT control using TMS320F2812 along with HIL System.

In order to effectively utilize visible light in the photocatalytic reaction, nanaocomposite of Ni doped $TiO_2$ and $NiTiO_3$ powders were synthesized by mechanical alloying and heat treatment. About 5.4 wt% of $NiTiO_3$ with particle size less than 15nm was uniformly formed in the Ni-doped rutile $TiO_2$ matrix. The UV/VIS-DRS and PL investigation showed that the nanocompasite $TiO_2$ powders had a longer absorpt ion wavelength (600$\sim$650nm, 2.0$\sim$1.9eV) than that of Ni-doped $TiO_2$ or rutile $TiO_2$ powder. The carbon decomposition of 4-CP by the nanocompasite $TiO_2$ powders were higher than other $TiO_2$ (P-25).

To design the effective usage of electric double layer capacitors (EDLCs) used for a storage device of dye sensitized solar cell(DSC) energy, we first investigated the accumulation state of electrical charges and the charge behavior in the EDLCs. Based on the results. the voltage characteristics of EDLCs connected to DSC energy were evaluated. The results showed that the charge accumulation region concentrated on central part of the carbonaceous electrode in EDLCs and the required times for charging and discharging were almost the same.

최근 나노입자를 이용하는 광전 화학전지(PEC, Photoelectrochemical)인 염료감응형 태양전지(DSC)의 효율이 증가함에 따라 DSC 태양광 발전 시스템의 성능 개선 또한 요구되어진다. 본 연구에서는 Fly-Back DC-DC 컨버터(변화비율1:10)를 이용하여 DSC셀의 전압을 DC 300V로 승압시켰다. 또한 풀브릿지 인버터를 사용하여 AC 220V, 60Hz의 출력전압을 얻었다. 연구에서 제안한 회로는 높은 효율의 동작특성과 간단한 제작, 낮은 제조비용, 그리고 안정성을 추구한다. 또 다른 주요점은 부하단에서 Feed back을 받아 동작을 컨트롤하는 것이다. 부하단의 출력 전압과 전류를 Feed back 받아서 DSP320LF2406을 A/D기능을 사용하여 실시간으로 부하의 변화에 대처하여 컨버터와 인버터의 동작을 제어한다.

This paper proposes a simple MPPT control scheme of a Current-Control-Loop Error system Based that can be obtains a lot of advantage to compare with another digital control method, P&O and IncCond algorithm that is applied mostly a PV system. An existent method is needed an expensive processor such as DSP that calculated to change the measure power of a using current and voltage sensor at the once. Therefore, it is applied a small home power generation system that required many expenses. But, a proposed method is easy to solve the cost reduction and power unbalance problems that it is used by control scheme to limit error of a current control of common sensor. This proposed algorithm had verified through a simulation and an experiment on battery charger using PIC that is the microprocessor of a low price.

KIER has been running a demonstration project for 10kWe solar thermal power generation. the project is to build and operate the first solar thermal power generation system in Korea. For concentrating solar thermal energy $40m^2$ dish type concentrator was adapted and a stirling engine is going to be integrated to the system for power production. At the moment building the dish concentrator including mirror and sun tracking system was completed and it's performance are being closely evaluated. This paper will introduce some detailed designs and construction procedures which we have experienced so far.

2020년까지 전 세계 수송에너지의 수요가 현재의 2배까지 증가할 것으로 예상되면서 석유 자원의 안정적 공급이 어려워지기 이전에 이를 대체할 수 있는 에너지원 개발이 시급하다. 이러한 노력의 일환으로 최근 들어 대두되고 있는 가스화용융 기술은 석탄 폐기물 등으로부터 합성가스를 생산하는 고청정 고효율 기술이다. 여기에서 생산되는 합성가스는 천연가스를 대체하여 전기 및 화학원료를 생산하기 위한 원료로 이용 가능하다. 폐기물로부터 가스화용융기술을 통하여 생산되는 합성가스로부터 DME(dimethyl ether)를 생산할 수 있다. 가스화용융기술로부터 생산되는 합성가스는 자체의 일산화탄소와 수소의 조성비가 DME를 합성하는데 적당하다고 알려져 있다. DME는 에너지원의 다원화와 대기오염 물질의 저감, 지구온난화 대응 등과 아울러 제 4세대 수송 연료로 부각되고 있다. DME를 합성하는 방법은 합성가스로부터 메탄올의 합성 단계를 거친 후 DME를 합성하는 간접법과 단일단계의 반응에서 합성가스로부터 직접적으로 DME를 합성하는 직접법이 있다. 현재는 화학 평형적 측면 경제적 측면에서 이점을 가지고 있는 직접법에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. DME 직접합성법에서는 메탄올 합성 촉매와 메탄올 탈수촉매의 물리적 혼합에 의한 혼성촉매가 주로 이용되고 있는 것으로 알려져 있다 본 연구에서는 일산화탄소와 수소로 이루어진 합성 가스로부터 직접 DME를 생산할 수 있는 직접 합성 공정에 적용 가능한 고효율 촉매 기술을 개발하기 위해 상용촉매의 스크린 테스트를 수행하였다. 상용촉매로는 sud-chemi사에서 메탄을 합성 촉매와 탈수촉매를 각각 구입하였으며, 이들 촉매를 원하는 조성비로 물리적으로 혼합한 다음 반응온도 ($250-290^{\circ}C$) 압력 (30-50 atm), $H_2$/CO 몰비 (0.5-2.0) 등의 다양한 반응조건 하에서 스크린 테스트를 수행하였다.대장조영영상을 얻을 수 있어 대장암의 위치에 관한 정보를 삼차원적으로 제공하므로 대장암의 성상을 정확히 알 수 있는데 도움을 주었다.요인은 없는 것으로 사료된다. 이 중 2예의 CT에서 선상 혹은망상형의 음영을 보였다. 결론: 유방암 환자의 방사선 치료 후 CT 소견은 방사선 치료의 방법에 따라 폐첨부 혹은 폐의전면 흉막하 부위에 선상 혹은 망상형의 음영으로서 방사선 폐렴 혹은 섬유화 소견이다. CT는 단순 흉부 촬영보다 이상 소견의 발견이 쉽다.이러한 소견은 후에 합병될 수 있는 다른 폐질환의 감별 진단에 도움이 될 것으로 보인다.moembolization via the radial artery approach were involved in this study. All underwent Allen’s test to check ulnar arterial patency. In all cases, we used the radial approach hepatic artery (RHA) catheter designed by ourselves, evaluating t\ulcorner selec\ulcorneron ability of the hepatic artery using an RHA cathter, the number of punctures, the procedure time, and compression time at the puncture site as well as complications occurring during and after the procedure. Results: Except for three in which puncture failure, brachial artery variation or hepatic artery variation occurred, all procedures were successful. The mean number of punctures was 3.5, and the

This study was performed to develop accelerated life test method of the wind-turbine gearbox using accumulated damage theory that used to model the fatigue of parts that receive variable load. The accumulated damage theory was introduced, and the estimation of life and calculation of accelerated life test time was illustrated. As the actual application example, accelerated life test method of the gearbox was described. Life distribution of the wind-turbine gearbox was supposed to follow Weibull distribution and life test time was calculated under the conditions of average life (MTBF) 140,600 hours and 99% reliability for one test sample According to the accumulated damage theory, because test time can shorten in case increase test load, test time could be reduced by 1.2 years when we put the load 1.2 times of rated load than 0.93 times of rated load that is equivalent load calculated by load spectrum of the wind turbine. This time, acceleration coefficient was 21.3. This accelerated test method was used to develop accelerated test method of gear reducer, gear and bearing as well as the industrial gearbox and it is considered to be applied comprehensively to mechanical parts the fatigue of which is happened by load or pressure etc.

본 연구에서는 풍력발전용 블레이드에 대한 일방향 유동/구조 연성해석을 하였다. 계산에 사용된 모델은 100kW급 풍력발전기 블레이드이며 정격용량은 42rpm이다. 유동영역에 대한 계산은 블레이드 표면에 작용하는 압력데이터를 얻기 위하여 행해지고 구조해석에서는 같은 모델에 대하여 얻어진 압력데이터를 하중조건으로 적용하여 풍력발전기의 변위 및 최대응력값을 계산한다. 계산결과 최대응력이 발생하는 지점은 날개의 후면 허브부분인 것으로 나타났다. 입구속도가 증가할수록 전면과 후면에 작용하는 압력차로 인해 출력과 최대변위는 포물선 형태로 증가함을 알 수 있었다.

The wind power is known as the most promising future energy source to obtain the electricity. Induction generator is a simple energy conversion wit in the wind power generation system but it consumes the reactive power from the interconnected power system. Switched capacitor banks are normally used to compensate the reactive power, which bring about the transient overvoltage. This paper proposes a method for compensating the reactive power with STATCOM. A detail simulation model for analyzing the interaction between the wind power system and the commercial power system was developed using EMTDC software. The developed simulation model can be effectively utilized to plan the reactive power compensation for newly designed wind power system.

포항공과대학교의 포항풍력에너지연구센터(PoWER Center)가 개발에 참여했던 750 kW급 직접구동형 국산화 풍력발전 시스템(KBP-750D)은 그 개발이 완료 단계에 이르러 설치를 준비하고 있으며 현재 KBP-750D의 상용화를 추진하기 위한 출력성능 및 하중 측정을 통한 실증연구가 진행되고 있다. IEC 61400-13의 규격을 기준으로 수행되는 하중 측정은 수개월간 지속되는 측정을 통한 방대한 하중 데이터 수집 과정과 데이터 검증, 데이터 분류, 시계열 해석, 하중 통계 해석, 주파수 분석, 하중 스펙트럼 해석과 등가하중 해석의 측정 데이터 처리 과정으로 구성된다. 본 연구에서는 하중 측정 데이터를 처리 해석함에 있어서 성력화를 도모하고 정확하면서도 객관적인 성능평가 자료를 확보하기 위하여, 하중 측정에 대한 전용 해석 프로그램의 개발을 추진하였다. 본 논문에서는 하중 측정 데이터에 대한 처리 및 해석 과정을 소개하고 해석 프로그램의 개발 과정 및 수행 결과를 보고한다.