• 한국표면공학회지
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• 제56권6호
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• pp.412-419
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• 2023

Anion exchange membrane electrolysis is considered a promising next-generation hydrogen production technology that can produce low-cost, clean hydrogen. However, anion exchange membrane electrolysis technology is in its early stages of development and requires intensive research on electrodes, which are a key component of the catalyst-system interface. In this study, we optimized the pressure conditions of the hot-pressing process to manufacture cobalt oxide electrodes for the development of a high uniformity and high adhesion electrode production process for the oxygen evolution reaction. As the pressure increased, the reduction of pores within the electrode and increased densification of catalytic particles led to the formation of a uniform electrode surface. The cobalt oxide electrode optimized for pressure conditions exhibited improved catalytic activity and durability. The optimized electrode was used as the anode in an AEMWE single cell, exhibiting a current density of 1.53 A cm^-2 at a cell voltage of 1.85 V. In a durability test conducted for 100 h at a constant current density of 500 mA cm^-2, it demonstrated excellent durability with a low degradation rate of 15.9 mV kh^-1, maintaining 99% of its initial performance.

• 한국표면공학회지
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• 제56권4호
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• pp.243-249
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• 2023

Urea oxidation reaction (UOR) via electrochemical oxidation process can replace oxygen evolution reaction (OER) for green hydrogen production since UOR has lower thermodynamic potential (0.37 V_RHE) than that of OER (1.23 V_RHE). However, in the case of UOR, 6 electrons are required for the entire UOR. For this reason, the reaction rate is slower than OER, which requires 4 electrons. In addition, it is an important challenge to develop catalysts in which both oxidation reactions (UOR and OER) are active since the active sites of OER and UOR are opposite to each other. We prove that among the NiFe₂O₄ nanoparticles synthesized by the hydrothermal method at various synthesis temperatures, NiFe₂O₄ nanoparticle with properly controlled particle size and crystallinity can actively operate OER and UOR at the same time.

• 한국표면공학회지
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• 제55권3호
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• pp.180-186
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• 2022

The production of hydrogen via water electrolysis (i.e., green hydrogen) using renewable energy is key to the development of a sustainable society. However, most current electrocatalysts are based on expensive precious metals and require the use of highly purified water in the electrolyte. We demonstrated the preparation of a non-precious metal catalyst based on CuCo₂O₄ (CCO) via simple electrodeposition. Further, an optimization process for electrodeposition potential, solution concentration and electrodeposition method was develop for a catalyst-substrate integrated electrode, which indicated the highly electrocatalytic performance of the material in electrochemical tests and when applied to an anion exchange membrane water electrolyzer.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.237-242
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• 2019

In the hydrogen refueling station (HRS), it is need the pre-cooling system (PCS) to limit the inside temperature ($85^{\circ}C$) of the onboard thank (700 bar) and to charge the hydrogen at short time (within 3 minutes) to fuel cell electric vehicle (FCEV). From those safety reasons, the temperature of hydrogen gas must be controled $-33^{\circ}C$ to $-40^{\circ}C$ in PCS. The cooling test of the gaseous ($N_2$, He, $H_2$) was carried out using heat exchanger (pre-cooler) by indirect cooling and direct cooling method. It was confirmed that the temperature of hydrogen gas had below $-40^{\circ}C$ at below $-75^{\circ}C$ of chiller temperature in direct cooling.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.1-13
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• 2024

Hydrogen is emerging as an essential material for carbon neutrality. In particular, Korea needs 22.9 million tons of imported clean hydrogen by 2050 to achieve carbon neutrality. However, a large amount of carbon is emitted during the import process, and market regulations are being discussed. This research estimates the carbon emissions of importing green hydrogen from Vietnam, Australia, and the United Arab Emirates to Korea, and calculates imported green hydrogen prices under carbon emission market regulations.

• 한국태양광발전학회지
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• 제7권2호
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• pp.22-28
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• 2021

최근 잇따라 발생하고 있는 이상 기후로 탄소 중립에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라 정부도 신재생에너지 중심의 에너지 전환과 수소 경제 활성화에 대한 정책을 연일 발표하면서 많은 국책 과제들이 추진되고 있다. 잉여 재생에너지를 수소 가스로 변환하여 저장했다가 필요할 때 다시 전기로 사용하거나, 수소 가스 자체를 타 산업에 활용할 수 있게 해주는 핵심 기술이 수전해 기술이다. 다양한 수전해 기술 중에 PEM 수전해 기술은 재생에너지의 빠른 변동에 신속하게 대응할 수 있어 재생에너지 확산과 더불어 최근 높은 관심을 받고 있는 기술이다. 그러나 비싼 촉매와 내부식성이 필요한 핵심 부품들이 국산화 되어 있지 않아 장치의 가격이 높은 상황이다. 그에 따라 아직은 수전해를 통해 생산된 수소 단가가 다른 기술을 통해 생산된 수소들 보다 가격이 높아 상업화가 더디게 진행되고 있다. 그러나 정밀 가공, 열처리, 코팅 등의 뿌리 기술들을 이용하면 PEM 수전해기의 핵심 부품인 bipolar plate나 end plate, 분리판 등을 국산화 하여 수소 생산 단가를 낮출 수 있는 여지는 충분하다. 탄소 중립에 반드시 필요한 그린 수소가 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 산업간 기술 협력이 절실한 시점이다.

• 한국태양광발전학회지
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• 제10권1호
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• pp.9-20
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• 2024

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.28-33
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• 2020

수소 연료를 적용한 2행정 기반의 소형 SI 엔진의 성능 특성에 관하여 살펴보았다. 이를 위하여 주로 모형 항공기용으로 사용되는 210 cc급 엔진을 비롯하여 소형 동력계 및 수소연료와 엔진 오일 공급을 위한 장치를 포함한 실험을 구성하였다. 우선 가솔린 연료를 공급한 기본 상태의 엔진 출력과 토크를 측정해 보았으며, 최대 6 kW 수준의 출력을 확인하였다. 이후 수소 연료를 공급하면서 성능 시험을 수행하였는데, 수소의 경우에는 공기과잉율 기준 공연비가 낮아질수록 즉, 연료 공기 혼합기가 농후해 질수록 역화 현상이 발생하여 출력에 제한이 생길 뿐만 아니라 엔진 하드웨어에도 치명적인 영향을 줌을 확인하였다. 따라서 공기과잉율을 기준 수치 이상에서 엔진을 운전하며 안정적인 수준의 연소를 통하여 가솔린 성능의 절반 수준인 최대 3 kW 의 출력 성능이 나옴을 최종 확인하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제26권4호
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• pp.204-211
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• 2021

Lean combustion performance of natural gas and hydrogen was compared in a spark-ignition engine. The lean combustion engine operation with natural gas was limited due to combustion instability at an excess air ratio (EAR) above 1.8. The total hydrocarbon (THC) emissions increased significantly with increasing EAR. The nitrogen oxides (NO_X) emissions were also high due to the limitation of increasing EAR. The lean combustion engine operation with hydrogen showed superior combustion stability as well as low THC and NO_X emissions, even at high EARs. However, boosting technology was required to reach the high EARs.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.19-26
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• 2021

본 연구에서는 충주시의 음식물바이오에너지센터로부터 음식물류페기물의 혐기발효 처리 후 발생되는 바이오 가스를 전처리 및 고질화공정을 통해 이산화탄소 및 불순물을 제거한 바이오메탄을 원료로 그린수소를 생산하는 수소추출시스템 공정을 모델링하고 경제성 분석을 수행하였다. 고질화된 바이오메탄은 개질 및 정제공정을 통해 하루 약 500 kg의 고순도 수소가 생산되며, 공정모델의 수소생산량 결과를 토대로 현재 실증을 위해 구축하고 있는 그린수소충전소 수소추출시스템의 경제성 분석을 수행하였다. 경제성 분석 결과, 수소추출시스템의 구축년도를 제외한 15년의 사업운영 후 순현재가치는 38억3천1백만 원, 수익성지수법 1.42 및 내부수익률 20.25%로 사회적 할인율 4.5%를 상회하므로 타당성 확보가 가능하다 판단된다.