• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.247-252
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• 2015

전력계통이 연계되지 않는 국내 유인도서의 대부분의 전력은 디젤발전기를 통해 공급하고 있으나 도서지역의 경우 유류비가 내륙지역에 비해 비싸고 이를 운송하는 것이 어렵다. 이러한 이유로 최근 자연자원을 활용하여 신재생에너지원을 도입을 하고 있지만 자연환경에 의존하는 신재생에너지원은 안정적인 전력공급이 어렵기 때문에 기존 디젤발전과 신재생에너지가 포함된 하이브리드시스템을 통해 전력을 공급하는 것이 필요하다. 본 논문은 풍력, 태양광, 배터리 및 디젤엔진 등 에너지저장장치를 포함한 하이브리드시스템의 타당성 연구결과를 설명한다. 이 연구 대상은 전력계통에 연계되지 않은 전라남도 서거차도이며, 최소비용을 투자하여 탄소배출을 최소화하는 최적 용량의 하이브리드시스템 구성을 제안한다. 이 시스템에 대한 경제정인 적합성은 HOMER 프로그램을 사용하여 분석하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.1271-1276
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• 2015

최근 발전원가가 높은 도서지역의 디젤발전을 신재생에너지로 대체하는 추세이다. 이에 따라 전라남도는 디젤발전기에 의존하여 섬에 전기를 공급하는 지역을 대상으로 태양광과 풍력 그리고 에너지 저장장치 등을 이용한 친환경에너지원을 통해 전기를 공급하는 에너지 자립섬 조성사업을 추진하고 있다. 하지만 신재생에너지원의 용량 설계는 환경적, 지형적 조건으로 부하에 100%로 대응할 용량의 신재생에너지원을 설치하기란 어렵다. 또한 경제성 있는 하이브리드시스템 최적 구성을 위해서는 설계 단계부터 기후조건과 부하패턴 분석을 통해 시스템 구성요소의 적절한 용량 설계와 효과적인 운영을 고려한 마이크로그리드 설계가 요구된다. 따라서 본 논문에서는 서남해안에 위치한 도서지역 중 300호 이상의 가구수를 갖고 증설이 요구되는 거문도를 대상으로 디젤 발전량 중 40%를 신재생에너지원으로 대치하는 하이브리드 발전시스템을 구성하여 최적조합과 용량산정 그리고 경제성에 대한 연구를 수행하고자 한다.

• 청정기술
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• 제30권2호
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• pp.71-93
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• 2024

최근, 무탄소 에너지원(특히, 선박 및 혼소 발전), 고효율 청정 수소 저장 및 매개체로써 암모니아가 다시 각광받고 있다. 암모니아는 화학공학에서 매우 중요한 공정 중 하나인 Haber-Bosch 공정을 통해 합성할 수 있지만, 이 공정은 에너지 소비량이 높고 탄소 배출량 역시 높아, 기존 공정을 통해 암모니아를 합성할 시 탄소 저감 효과가 미미하다. 이러한 기존 공정의 치명적인 단점을 해결하기 위해 최근, 높은 에너지 효율로 탄소 배출이 적게 암모니아를 합성할 수 있는 열화학적 합성 방법이 많이 개발되고 있다. 소재측면에서는 기존 공정보다 완화된 공정 조건에서도 충분히 높은 암모니아 합성 성능을 보일 수 있는 고성능 촉매 소재를 개발하는 연구가 진행되고 있으며, 공정측면에서는 매체 순환식(chemical-looping) 합성 방법, 플라즈마 합성방법, 기계화학적 합성 방식 등 다양하게 적용되고 있다. 이번 총설에서는 최근 청정수소 저장을 효과적으로 저장하기 위해 어떤 암모니아 합성 기술들이 개발되고 있는지 자세히 소개하고자 한다.

• 전기화학회지
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• 제26권4호
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• pp.64-70
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• 2023

급격한 온실가스 배출량 증가로 인해 지구 온난화가 심화되고 있다. 이로 인해 탄소중립의 필요성과 이행이 더욱 절실해졌다. 이를 위해 여러 가지 신재생에너지 중 수소에 대한 관심이 부각되고 있다. 수소는 지구 상에 풍부한 자원이며 무탄소 전원으로 친환경적이다. 궁극적으로 물의 전기분해에 의해 친환경 수소를 얻을 수 있다. 하지만 산소 발생 반응에 사용되는 촉매는 고가이며 희귀하고 촉매의 내구성에 문제가 있어 어려움을 겪고 있기 때문에 비귀금속 촉매의 개발이 필요하다. 본 총설에서는 최근 발표된 산소 발생 촉매 중 비귀금속 촉매인 Co와 Mo 기반의 촉매를 정리, 요약하여 소개하고 있다. 이를 통해 비귀금속 촉매의 활성과 내구성을 증가시키기 위한 촉매의 특성 설계를 이해하는 데 도움이 될 것이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.72-81
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• 2023

수소 가스터빈은 미래 항공 추진 기관과 무탄소 발전 동력원으로 이산화탄소 배출 문제에 대응할 수 있는 유망한 기술이다. 100% 수소를 연료로 사용하는 가스터빈을 위해서는 기존 탄화수소 연료와 다른 수소의 특성을 고려하여 효율과 안정성이 높은 혁신적인 연소기 시스템을 설계할 필요가 있다. 마이크로믹스는 연료와 공기를 강하게 혼합하여 반응이 빠르게 종료되도록 함으로써 질소산화물을 저감하고 안정성을 높이도록 하는 연소기 설계 방식이다. 본 논문에서는 수소 전소 기술로서 마이크로믹스 방식 연소기의 원리와 설계 방법을 살펴보고, 연구용 30 kW 마이크로믹스 수소 연소기 설계안을 소개한다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.52-58
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• 2023

지구 기상이변에 대해 탄소중립의 중요성이 대두됨에 따라 무탄소 연료인 수소의 에너지원으로서의 활용도 역시 증대되고 있다. 일반적으로 수소는 연료전지(FC, Fuel Cell)에 활용되고 있으나, 이는 연소를 기반으로 하는 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)에도 활용될 수 있다. 특히 연료전지만으로 수소 활용 및 인프라 확장이 어려운 때에 이미 생산 측면이나 공급 측면에서 인프라가 기 구축되어 있는 내연기관은 수소 에너지 저변 확대에 큰 도움을 줄 수 있다. 다만 수소를 연소기반으로 활용할 경우 고온에서 공기 중 질소가 산소와 반응하여 유해배기물질인 질소산화물(NOx, Nitrogen Oxides)이 생성될 수 있는 단점은 존재한다. 특히 냉간 (Cold Start) 운전 영역시 포함될 EURO-7 배기규제의 경우 워밍업(Warm-up) 과정에서 발생하는 배기배출물의 저감을 위한 노력도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2 L급 수소 직접분사방식 전기점화 (SI, Spark Ignition) 엔진을 활용하여 냉각수를 상온에서 88 ℃로 워밍업하는 과정에서 질소산화물 및 연료소모율의 변화 특성을 살펴보았다. 특히 수소는 기존의 가솔린, 천연가스, 액화석유가스(LPG, Liquified Petroleum Gas)와 달리 가연범위(Flammable range)가 넓기 때문에 공기과잉률(Excessive air ratio)을 희박하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 워밍업하는 과정에 있어서 공기과잉률을 1.6/1.8/2.0으로 변화하여 그 결과를 분석하였다. 본 실험의 결과는 워밍업 시 공기과잉률이 희박해질수록 시간당 질소산화물의 배출이 적고, 열효율도 상대적으로 높으나 최종 온도까지 도달 시간이 길어짐에 따라 누적 배출량 및 연료소모율은 악화될 수도 있음을 시사한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.117-124
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• 2022

국제해사기구(IMO)에서 선박으로부터 배출되는 온실가스 등 대기오염물질을 감축하기 위해 해운분야 환경규제를 강화하고 있어 전 세계적으로 조선·해운산업의 패러다임이 친환경·고효율 선박으로 전환되고 있다. 우리나라도 친환경선박을 보급하기 위해 2020년부터 친환경선박 보급 확대 정책을 추진하고 있다. 본 논문은 우리정부의 친환경선박 보급정책에 대하여 전문가 12명을 대상으로 설문조사를 실시하고, 계층분석법(AHP)을 활용하여 정책의 중요도를 평가하였다. 분석결과, 6개 중점추진과제 중에서 무탄소 및 저탄소 선박개발을 위한 "미래 친환경선박 세계 선도 기술확보" 정책이 가장 중요한 것으로 나타났다. AHP 분석을 통한 친환경선박 정책의 중요도를 분석한 본 연구는 국제해양환경규제에 선제적으로 대응하고, 우리 해운 및 조선 산업의 보호와 신산업 육성 측면에서 예산 배분 및 정책개발 등 정책 집행의 효율성을 제고할 수 있는 방향 설정을 위한 자료로 활용할 수 있을 것이다.