• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.175-184
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• 2024

This study focuses on investigating the importance of managing greenhouse gas emissions from global energy consumption, specifically examining domestic targets for clean hydrogen production. Using life cycle assessment, we evaluated reductions in global warming potential and assessed the carbon neutrality contribution of the domestic hydrogen sector. Transitioning from brown or grey hydrogen to blue or green hydrogen can significantly reduce emissions, potentially lowering CO₂ equivalent levels by 2030 and 2050. These research findings underscore the effectiveness of clean hydrogen as an energy management strategy and offer valuable insights for technology development.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.235-245
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• 2023

Techno-economic analyses on a 5-MW water electrolysis system for hydrogen production, operated in Jeju Island where the portion of renewable energy in the power grid is the highest in Korea, have been performed. The cost of hydrogen production and the economic feasibility of the hydrogen production system have been mainly analyzed based on the levelized-cost-of-hydrogen model. The effects of carbon emission trading and renewable power purchase method have been considered to reduce the cost of green hydrogen production in the case studies. This economic analysis model is expected to be used to derive a business model for green hydrogen production.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.338-338
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• 2022

2050년까지 탄소중립 사회구현을 위한 방안을 모색하기 위한 논의가 활발히 이루어지고 있으며, 이에 수소도시 실현을 통한 화석연료와 탄소배출을 줄이는 방법들이 주목받고 있다. 그린수소가스의 생산 및 운송, 저장과 가스형태의 수소를 액화 수소로 압축시키는데 드는 막대한 에너지가 소비되는 문제점에 대한 대안책으로 암모니아를 캐리어로 이용하여 운송 및 저장하고 수소를 생산하는 방식이 널리 이용되고 있으며, 효율 향상을 위한 추가 연구들이 진행되고 있다. 또한, 중국에 대한 우리나라의 요소수 수입 의존도가 높음에 따라 요소수 주요성분인 암모니아와 탄산가스를 합성한 요소수 생산 방식에 대한 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 현재 산업계에서 석탄과 같은 석유자원에서부터 암모니아를 추출하는 방식이 가장 널리 적용되고 있다. 이와 같은 암모니아 생산에 대한 석유자원 의존도를 낮추기 위한 방안에 대한 도출 및 연구가 필요한 실정이다. 이와 같은 상황에 맞춰 본 연구에서는 생활하수로부터 암모니아를 추출하는 방법으로서 통합형 막증류 시스템에 연구하고자 한다. 분뇨, 음식물 폐기물 침출수 등 유기성 폐기물의 수집, 운송 및 처리에서 발생되는 생활하수에는 암모니아성 질소 및 탄소가 다량 포함되어 있어 이를 추출하여 순수한 암모니아 생산에 대해 석유자원을 대체할 수 있는 대안으로서의 효용성을 갖고 있다. 하지만, 이와같은 생활하수는 암모니아성 질소 이외 성분들이 고농도로 포함되어 있어 암모니아 생산에 대한 원료만을 선택적으로 분리하는데 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 생활하수에서 암모니아를 선택적으로 분리하는 방법으로서 막증류(Membrane Distillation, MD) 기반의 통합 암모니아 분리기술을 개발하고 이에 대한 적용 가능성과 효율 향상에 대해 평가 하였다. 또한, 암모니아와 탄산가스 합성을 통한 요소수 생산 방법에 대한 연구를 진행하였다.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.168-180
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• 2023

본 총설은 탄소중립 및 에너지순환을 실현하기 위한 재생에너지로부터 그린수소 생산 전략 중 하나인 바이오수소 생산 및 정제법에 관해 소개하고자 한다. 바이오수소는 생물질과 미생물과 같은 재생에너지원을 이용하며, 상온 및 상압 등의 마일드한 실험조건에서 작동하여 에너지소비 및 공정비용이 적게 드는 친환경 공정으로 알려져 있다. 하지만, 이러한 바이오수소를 상업적으로 이용하기 위해서는 해결해야 할 중요한 도전적인 과제가 존재한다. 특히, 바이오수소는 생물반응기내의 복합한 화학반응으로 합성되어, 낮은 수소생산 속도 및 반응기내 다양한 혼합물이 존재하여, 바이오수소 고순도화를 위해서 연속공정 형태의 분리 및 정제 기술이 반드시 필요하다. 이를 위해, 저온 증류법, 압력 흡착법, 분리막법 등을 비롯한 다양한 분리 및 정제 기술이 고순도 바이오수소를 얻기 위해 제안되었다. 본 총설에서는 바이오수소 생산 및 정제 연계화를 위한 비다공성 고분자 분리막의 가능성에 대해 소개하고자 한다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.793-807
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• 2020

그린뉴딜정책의 실현은 석탄을 연료에서 원료로 활용분야로의 전환을 촉진시킬 것이다. 석탄은 수소의 생산, 인조 흑연 및 활성탄의 제조 원료로 활용될 수 있다. 석탄은 Steam carbon(SC) 반응과 Water-Gas Shift(WGS) 반응 및 탄산화 반응을 통하여 수소를 생산할 수 있으며, CO2격리기술과 연동되어 사용되어야 한다. 인조흑연은 실리콘이나 철 등의 무기촉매의 존재하에서 탄화도가 높은 무연탄 등을 2400~2800℃의 흑연화 온도까지 열처리함으로서 제조될 수 있기 때문에 무연탄은 석유계 피치에 비해 원료 가격경쟁력 측면에서 잠재성이 있다. 한편, 최근 목질기원의 활성탄에 필적하는 넓은 비표면적 혹은 많은 양의 미세기공을 가진 석탄기원의 활성탄이 제조될 수 있음을 여러 연구를 통해 확인되었다. 따라서 석탄기원의 활성탄은 목질기원의 활성탄을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전력전자학회지
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• 제14권4호
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• pp.23-27
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• 2009

자동차 산업의 공통된 최대 이슈는 환경, 안전, 에너지, 편의이다. 이러한 시대적 요구에 따라 자동차 메이커들은 대응 방안 마련은 물론 시장 주도를 위한 기술개발 등 다양한 노력을 하고 있으며, 전장부품과 센서 등 최첨단 하이테크 기술과 플라스틱 , 나노, 하이브리드 소재 등이 적용된 다양한 부품들을 자동차에 적용시키고 있다. 또한수소연료전지, 바이오디젤, 태양광, 전기 등 석유 대체 에너지를 적용한 차세대 연료 자동차들이 전세계 모터쇼 등 전시회에 출품되어 세계의 이 목을 집중시키고 있으며 , 이미 일본과 미국시장을 중심으로 하이브리드 전기 자동차(HEV) 및 수소연료전지 자동차 (FCEV) 시장이 확대대고 있는 실증이다 따라서 국내에서도 그런카에 대한 관심도가 증가하고 있고 일부에서는 개발에 박차를 가하고 있다. 이에 그린카에 대한 간단한 구조와 최근 연구동향에 대해서 기술하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.594-600
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• 2023

In this study, a process model and optimization design direction for a hydrogen production plant through ammonia decomposition are presented. If the reactor decomposition rate is designed to approach 100%, the amount of catalyst increases and the devices that make up the entire system also have a large design capacity. However, if the characteristics of the hydrogen regeneration process are reflected in the design of the reactor, it becomes possible to satisfy the total flow rate of fuel gas with the discharged tail gas flow rate. Analyzing the plant process simulation results, it was confirmed that when an appropriate decomposition rate is maintained in the reactor, the phenomenon of excess or shortage of fuel gas disappears. In addition, it became possible to reduce the amount of catalyst required and design the optimized capacity of the relevant processes.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6518-6526
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• 2014

본 연구의 목적은 그린에너지 기술개발에 필요한 촉매기술에 대한 최신동향을 파악하는 것이다. 분석자료는 특허자료, 학술지 및 정부R&D과제에서 추출한 DB(특허 4,172건 논문 28,726건 정부과제 548건)이다. 분석기간은 특허와 논문의 경우 2001년에서 2012년이며, 정부과제의 경우 2001년에서 2011년이다. 분석방법은 정성적인 방법과 정량적인 방법을 적용하였다. 분석결과를 살펴보면 촉매기술은 역사가 오래되었음에도 불구하고 특허출원은 여전히 증가추세를 보이고 있으며, 특히 2008년을 기점으로 증가폭이 커지고 있다. 특허측면에서 연료전지 촉매기술이 41 9%, 석탄액화 가스화 촉매기술이 23 6% 순으로 나타났다. 논문측면에서 2004년과 2008년을 기점으로 상승폭에 큰 변화가 나타나고 있으며, 특히 연료전지와 수소에너지가 1위, 2위를 차지하고 있다. 정부과제는 수소에너지 기술이 256건(47%)으로 가장 높게 나타났다. 그린에너지 촉매기술 개발에서 연료전지, 수소 및 석탄액화기술이 부각되었다. 화석연료에서 비화석연료(녹색성장)로의 전환속도가 빨라지고 있다는 점을 파악할 수 있었으며 녹색성장에 대한 체계적인 R&D 실용화 전략 등 녹색산업의 주력사업화에 대한 보다 큰 관심이 필요하다는 시사점을 도출하게 되었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.32-39
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• 2010

오늘날 화석연료의 다량 사용에 의한 환경오염이 지구온난화를 가속시키고 기상이변을 일으키며 지구생태계에 심각한 영향을 미치고 있다. 수소는 이러한 환경문제를 근본적으로 해결해 줄 지속 가능한 그린에너지로 생각되고 있다. 본 연구는 결합구조가 다른 메탄올 및 에탄올의 개질을 통한 수소발생을 위해 실린더형 배리어 방전형의 반응기를 제작하였다. 반응기에 인가되는 고전압의 크기, 메탄올 및 에탄올 농도 및 캐리어 가스(N2) 유량 등의 변화에 따른 반응기의 방전특성과 수소발생 특성을 측정하고 화학구조에 따른 수소발생 영향을 분석하였다. 수소발생은 인가전압의 증가에 따라 선형적으로 증가하였고 메탄올의 경우가 많았다. 이는 메탄올과 에탄올의 결합구조와 관련이 있는 것으로 생각된다. 수소발생 에너지효율은 에탄올의 경우 인가전압이 증가하여 방전전력이 증가할수록 전체적으로 감소하지만 메탄올의 경우 전압 22[kV](peak-to-peak)를 인가한 경우 가장 에너지 효율이 높게 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.174-183
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• 2022

높은 에너지 밀도와 고순도 수소 생산의 측면에서 고분자 전해질 연료전지와 수전해가 주목받고 있다. 고분자 전해질 연료전지 및 수전해를 위한 촉매층은 귀금속 계열의 전기 촉매와 이오노머 바인더로 구성되어 있는 다공성 전극이다. 이 중 이오노머 바인더는 촉매층 내 이온 전도를 위한 3차원 네트워크 형성과 전극 반응에 필요한 또는 생성되는 물질들의 이동을 위한 기공 형성에 중요한 역할을 수행한다. 상용 과불소계 이오노머의 활용 측면에서 이오노머의 함량, 이오노머의 물성, 그리고 이를 분산시킬 분산 매체에 촉매층의 성능 및 내구성이 크게 달라진다. 현재까지 고분자 전해질 연료전지용 촉매층을 위한 이오노머의 활용 방법은 많은 연구가 진행되어왔으나 고분자 전해질 수전해 적용 방면에서는 촉매층 연구가 다소 미비한 실정이다. 본 총설에서는 현재까지 보고된 연료전지 측면에서의 이오노머 바인더 활용 연구결과를 요약하였으며, 수소 경제 시대의 가속화를 위해서 고분자 전해질 수전해 핵심요소 중 하나인 촉매층용 이오노머 바인더에 관한 연구에 유용한 정보를 제공하고자 한다.