• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.689-697
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• 2023

The high-pressure hydrogen valve is intended to supply hydrogen charged at high pressure in the hydrogen tank to the fuel cell stack, which decompresses high-pressure hydrogen gas to low pressure and primarily limits the excessive flow. It consists of a pilot valve, a main valve, and a excessive flow valve to operate in a wide pressure range from 2 to 70 MPa of charging pressure. The opening characteristics of the valve were confirmed by computation fluid dynamics applying the moving grid technique. The behavior of the valve was predicted by predicting the force acting on the valve over time. In addition, the difference in behavior according to supply pressure was compared.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.51-59
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• 2005

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.

• 고무기술
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• 제24권1호
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• pp.21-37
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• 2023

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.520-526
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• 2011

In recent years, it is very important that hydrogen storage system is safe for user in any circumstances in case of crash and fire. Because the hydrogen vehicle usually carry high pressurized cylinders, it is necessary to do safety design for fire. The Global Technical Regulation (GTR) has been enacted for localized and engulfing fire test. High pressure hydrogen storage system of fuel cell electrical vehicles are equipped with Thermal Pressure Relief Device (TPRD) installed in pressured tank cylinder to prevent the explosion of the tank during a fire. TPRDs are safety devices that perceive a fire and release gas in the pressure tank cylinder before it is exploded. In this paper, we observed the localized and engulfing behavior of tank safety, regarding the difference of size and types of the tanks in accordance with GTR.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.745-748
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• 2009

수소는 지구상에 풍부하게 존재하는 원소로 최근 수소경제시대에 대한 기대와 함께 청정 에너지 carrier로 주목받고 있다. 본 연구에서는 고순도 수소 생산을 위해 water gas shift (WGS) 반응과 $CO_2$의 분리를 하나의 unit operation의 형태로 수행하는 신개념의 thermal swing sorption enhanced reaction (TSSER) 공정의 타당성을 테스트하는데 목적을 두고 있다. Le Chatelier 원리를 기본으로 하는 흡착분리 동시 반응 (sorption enhanced reaction, SER)에서는 수소생산 반응의 열역학적 한계를 극복할 수 있고 정반응의 속도를 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 $K_2CO_3$가 첨가된 hydrotalcite에 대한 고온에서의 $CO_2$ 화학흡착 평형 및 거동 데이터를 실험을 통하여 측정하였다. 또한 WGS 상용촉매와 화학 흡착제를 이용하여 흡착분리 동시 반응을 실험과 수치해석 시뮬레이션으로 수행하였고, 연구결과로부터 연료전지에 사용할 수 있는 고순도의 수소 (~10 ppm CO)를 직접 생산할 수 있으며, 동시에 고압상태의 $CO_2$를 고순도로 포집할 수 있음을 확인할 수 있었다. 고압, 고순도의 $CO_2$ 포집은 이후 $CO_2$ 저장에 용이하게 이용되어 온실가스 저감에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.132-145
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• 2014

수소연료전지자동차(FCV)의 냉온기동, 가속, 주행성능, 수소연료충전시간, 및 항속거리 등의 기술 항목들은 2015-2020년경의 수요자요구를 충족하는 것으로 보인다. 그러나 짧은 내구성, 높은 가격 및 부족한 수소공급인프라 등은 본격적인 FCV 상용화를 위하여 극복해야 할 과제이다. 가격저감 및 내구성 향상 등 연료전지자동차의 상용화를 위하여 개발되고 있는 기술과제들을 중심으로 수소연료전지자동차의 기술동향을 분석한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.184-193
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• 2020

One of the technical methods to increase the volumetric energy density of hydrogen is to pressurize the gaseous hydrogen and then contain it in a rigid vessel. Especially for automotive systems, the compressed hydrogen storage can be found in cars as well as at refueling stations. During the charging the pressurized hydrogen into a vessel, the temperature increases with the amount of stored hydrogen in the vessel. The temperature of the vessel should be controlled to be less than a limitation for ensure stability of material. Therefore, the accurate estimation of temperature is of significance for safely storing the hydrogen. In this work, three well-known cubic equations of state (EOSs) were adopted to examine the accuracy in regenerating thermodynamic properties of hydrogen within the temperature and pressure ranges for the compressed hydrogen storage. The formulations representing molar volume, internal energy, enthalpy, and entropy were derived for Redlich-Kwong (RK), Soave-Redlioch-Kwong (SRK), and Peng-Robinson (PR) EOSs. The calculated results using the EOSs were compared with literature data given by NIST. It was revealed that the accuracies of RK and SRK EOSs were satisfactorily compatible and better than the results by PR EOS.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.85-91
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• 2015

전 세계적으로 수소에너지에 대한 관심이 점차 증가함에 따라 수소 생산, 저장, 운송, 이용 분야에서 응용 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 울산 수소타운을 조성하여 시범운영 중에 있어 수소에너지 응용처 확대에 대한 가능성을 높이고 있다. 울산 수소타운은 가스 사용 압력에 따라 고압부와 저압부로 구분할 수 있는데 고압부는 '고압가스안전관리법'을 적용하여 안전관리를 하고 있고 저압부는 '수소타운 시범사업의 안전관리에 관한 지침'을 적용하여 운영 중에 있다. 본 논문에서는 울산 수소타운 내 0.1MPa 이하 저압 수소 사용시설의 안전관리 효율성 향상을 위해 저압 수소사용 시설 및 안전관리 항목 분석을 통해 안전관리 방향성을 검토하고 향후 개선 방향을 제시하고자 하였다. 본 연구의 결과를 통해 국내 수소타운 활성화 및 안전 관리 효율성 증대에 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.37-40
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• 2008

We have concentrated on the performance improvement of each part for durability, safety and cost of high pressure storage system for fuel cell vehicle so far. But for the mass production of fuel cell vehicle, it is necessary to evaluate durability and safety in system module. We built the standard to evaluate and collision safety of high pressure storage system for fuel cell vehicle, and could verify reliability of high pressure storage system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.107-117
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• 2000

Ball poppet valve type high pressure hydrogen injection valve actuated by solenoid has been developed for the feasibility of practical use of hydrogen fueled engine with direct injection and the precise control of fuel injection ratio in hydrogen fueled engine with dual injection. The gas-tightness of ball poppet injection valve is improved by the introduction of ball-shaped valve face, valve end typed spherical pair, and valve stem with rotating blade. Ball poppet valve is mainly closed by differential pressure due to the area difference between valve fillet and pressure piston. So, it can be operated by solenoid actuator with small driving force. From the evaluation of ball poppet injection valve, it was found that the gastightness and controlment of this injection valve are better than those of injection valve had been developed before.