• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.382-382
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• 2011

보다 저렴한 다결정 실리콘 웨이퍼를 사용한 다결정 실리콘 태양전지의 발전효율개선을 위해서는 태양광스펙트럼의 표면 흡수기구를 최적화하고, 전자-정공쌍의 생성극대화 및 재결합 기구 제어를 통한 전하운바자들의 안정적인 분리와 전극으로의 효율적인 수집이 필수적인다. 현재 양질의 다결정 실리콘 웨이퍼에 기반한 다결정 실리콘 태양전지 양산공정에서 16~17% 발전효율이 이루어지고 있으며 18% 이상의 발전효율을 얻기 위해서는 보다 더 우수한 품질의 다결정 실리콘 웨이퍼가 요구된다. 본 연구에서는 15.5~16.5% 대역의 평균 발전효율을 갖는 15.6 cm${\times}$15.6 cm 크기 고효율 다결정 실리콘 태양전지 전면의 전자발광(EL : electroluminescence)데이터로부터 효율기여도가 높은 위치와 상대적으로 기여도가 낮은 위치들을 선정하여 380~1050nm 파장대역의 광선속에 대해 국부적인 외부양자효율(EQE : external quantum efficiency)을 측정하고 투과전자현미경(TEM : tunneling electron microscope) 등을 활용하여 결정방향 등에 기인하는 양자효율 악화기구를 분석하였다. 결론적으로 15%대의 상대적으로 낮은 발전효율을 보이는 태양전지들은 300~600 nm 단파장 영역에서 양자효율이 상대적으로 낮은 저급한 결정성의 웨이퍼에 기인하고 16.5%이상의 높은 발전효율을 갖는 태양전지들은 단파장영역에서 높은 양자효율을 갖는 영역이 수광면적의 80~90%를 차지하는 것으로 밝혀졌다. 이와 더불어 15%대의 발전효율을 갖는 태양전지에서는 600~1100 nm 파장대역에서 상대적으로 악화된 양자효율을 갖는 저급한 결정성 영역이 30~40%를 차지하였으나 16.5%대역의 고효율 태양전지에서는 저급한 결정성 영역이 5~10%를 차지하여 대조를 보였다. 따라서 18%이상의 높은 발전효율을 갖는 다결정 실리콘 태양전지의 양산을 위해서는 양자효율이 우수한 양품의 웨이퍼를 기반으로 표면 texturing을 통해 평균 태양광 흡수율을 90%이상으로 개선하고, 보다 미세한 프론트 전극패턴을 통해 수광면적을 개선하고 선택적인 에미티공정 기술 등을 적용할 필요가 있음을 제안하고자 한다.

• Plant Journal
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• v.16 no.4
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• pp.26-32
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• 2020

The performance monitoring system in the power plant should have the capability to estimate power generation efficiency accurately. Several power generation efficiency models have been proposed for the combined heat and power (CHP) plant which produces both electricity and process steam(or heating energy, hereinafter expressed by process steam only). However, most of the models are not sufficiently accurate due to the wrong evaluation of the process steam value. The study suggests Electricity Conversion Efficiency (ECE) model with determination of the heat rate of process steam using operational data. The suggested method is applied to the design data and the resulted trajectory curve of power generation efficiency meets the data closely with R2 99.91%. This result confirms that ECE model with determination of the model coefficient using the operational data estimate the efficiency so accurately that can be used for performance monitoring of CHP plant.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.208.1-208.1
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• 2010

일일 50톤 처리용량의 도시고형폐기물소각설비의 폐열 보일러에서 생산되는 4.0~6.5 bar의 저압증기를 이용하여 전력을 생산하는 축류식 MSTG설비에 있어서 공급증기압력, 입출구의 압력차이에 의한 발전효율을 비교하고, 저압의 증기의 균질화를 위한 기술분리, 정압유지설비 및 증기터빈의 본체의 기수분리된 증기의 응축효율을 증기공급율, 발전효율별로 비교분석하였다. 공급되는 증기의 압력, 증기터빈의 입출구 압력 차이가 높아짐에 따라, 증기의 응축효율이 증가를 하였으며, 배출되는 증기량에 따른 발전효율의 증가는 없었다. 따라서, 가변적으로 변하는 저압의 증기를 기수분리 및 정압을 유지하여도 증기질의 변동이 없으며 그에 따른 증기의 엔탈피 변화가 없으므로 발전 효율의 향상을 기대하기는 어려웠다.

• Plant Journal
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• v.9 no.3
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• pp.43-47
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• 2013

Even if an expert who has majored energy engineering, it is a difficult concept to understand power output optimization and power efficiency optimization. In this study a diagram applying thermodynamic state value as specific exergy and exergy ratio was developed. Although general peoples who did not major energy engineering can be easily understand the concept of power output optimization and power efficiency through the developed diagram. A represented property that can identify the performance of power plant is the main steam temperature and pressure. At the developed diagram the maximum power output line and maximum power efficiency line are shown according to the temperature and pressure of main steam. Therefore we can identify how much a power plant approach to maximum power output and maximum power efficiency.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.133-133
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• 2009

연료전지는 연료의 화학적 에너지를 전기화학 반응을 통하여 직접 전기로 변환하기 때문에 에너지 전환효율이 높고 공해물질을 배출하지 않는 환경친화적인 고효율 발전방식으로, 특히 용융탄산염 연료전지(MCFC) 및 고체산화물 연료전지(SOFC)같은 고온형 연료전지의 경우 분산전원이나 중앙집중발전 같은 발전용에 적합한 연료전지로 평가받고 있다. 현재 MCFC 및 SOFC등의 발전용 연료전지 시스템의 효율은 약 50% 정도이며, 시스템의 발전효율을 높이기 위한 여러 연구가 진행되고 있다. 그 중에서 고온의 배열을 이용하여 연료전지 발전시스템의 효율을 향상시키기 위해 FuelCell Energy, Ansaldo Fuel Cells 및 Simens Westinghouse 등에서 수백 kW급의 fuel cell - gas turbine hybrid system에 대한 상용화 수준의 실증연구가 진행되었다. 본 연구에서는 발전용 연료전지 시스템의 발전효율을 높이기 위한 방안 중 하나로 배열을 이용하여 steam을 발생시켜 air amplifier에 사용함으로써 연료전지 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Plant)중 전력을 소비하는 air blower를 대체하여, 시스템 효율을 향상시키고 시스템의 가용성을 높일 수 있는 설계안에 대하여 논하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2012.06a
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• pp.291-292
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• 2012

해상에는 막대한 파력 부존량이 존재함에도 불구하고 파력발전은 다른 신재생 에너지 발전에 비하여 효율이 낮고 발전단가가 높아 경제성이 떨어진다. 그러므로 파력발전시스템을 상용화하기 위해서는 파력발전 효율을 증대시키기 위한 연구가 반드시 필요하다. 본 논문에서 제시하는 파력발전시스템은 기존의 파력발전기로는 발전할 수 없었던 작은 파도로도 발전 가능하도록 설계되어 높은 효율의 발전을 기대할 수 있다. 본 실험을 통하여 미세한 파도에서도 충분한 발전을 할 수 있는 시스템인지 여부를 판단하고 나아가서 상사법칙을 이용하여 본 모델 보다 5배 크기로 추정하였을 때 여기서 제시하는 파력발전시스템이 실제 해상에서 상용화 가능성이 있는지를 알아보고자 한다. 본 실험은 2차원 조파수조에서 수행 되었으며 발전시스템의 출력 값은 토크센서와 RPM 측정기를 사용하여 도출하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.112.2-112.2
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• 2011

PVT(Photovoltaic Thermal) 모듈은 태양광과 태양열 에너지를 동시 이용이 가능한 모듈로서 태양광전지(PV, Photovoltaic)모듈에 열교환기를 접합한 형태로 전기에너지뿐만 아니라 열에너지를 동시에 생산할 수 있는 시스템이다. 기존 PV 모듈은 일사량이 많으면 전력 생산량이 증가하는 동시에 PV모듈의 온도가 상승함에 따라 발전 효율이 감소하는 문제점이 있으며 일반적으로 $25^{\circ}C$이상 조건에서 모듈 온도가 $10^{\circ}C$ 증가할수록 발전효율의 약 4~5% 정도 감소하는 것으로 보고되고 있다. PVT 모듈은 기존 태양광모듈에 열교환기를 접합하여 냉각함으로써 PV모듈의 온도를 낮추어 발전효율을 증가시키는 동시에 부가적으로 발생하는 온수를 직접이용하거나 다양한 계통의 보조 열원으로 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 수치해석기법(CFD)을 활용하여 PV모듈 냉각 및 온수 발생을 위한 열교환기를 설계하였으며 다양한 형상의 열교환기에 대해 유동해석을 수행하여 최적의 열흡수효율을 갖는 열교환기의 형상을 설계하였다. 또한 최적 설계된 PVT 모듈을 제작하여 실제 태양과 유사한 광원을 갖는 인공태양조건에서의 실내 실험을 통해 PVT 모듈의 성능을 검증하였으며 또한 실제 노상에 설치하여 ASHRAE 93-77의 실험기준과 ECN의 PVT 집열기 성능측정 가이드라인에 따라 옥외 시험평가를 하여 PVT 모듈의 성능 검증을 하였다. 최적 설계된 PVT모듈에 대한 성능평가 결과 기존 PV 모듈보다 발전효율이 약 15%(기존 발전효율 대비) 향상된 결과를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2012.06b
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• pp.10-12
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• 2012

태양광 발전이란 햇빛을 전기로 전환하는 친환경 차세대 대체 에너지 생산기술로 오래 전부터 주목받아 왔다. 태양광 발전에는 태양열을 모아 이를 발전에 사용하는 태양열 집중방식과 광전효과를 이용하여 직접 전기를 생산하는 태양광 발전으로 나뉘는데 반도체 생산 기술의 발달에 따라 점차 태양광 발전의 비중이 증가하고 있다. 태양광 발전의 효율은 크게 일사량과 온도에 의해 결정되는데 두 요소에 따라 효율의 변동성이 크기 때문에 정확한 발전 효율을 측정하는 일은 어렵다. 본 논문에서는 발전소에서 수집된 온도와 일사량, 발전량 데이터를 이용하여 선형 회기 분석과 확률적 모델링을 사용해 현재 발전량의 신뢰도를 계산하고 발전모듈 점검의 필요성을 판단하는 방법을 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.816-819
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• 2007

국내에서 IGCC 플랜트의 복합발전시스템의 평가는 여러 분야별로 진행되어 왔다. 크게 살펴보면 다음과 같다. 첫 번째는 가스터빈 쪽의 기술이다. 즉, 기존 천연가스를 이용하는 가스터빈을 어떻게 하면 석탄가스를 사용하는 IGCC 플랜트에 적합하게 맞출 것인가 하는 문제이다. 두 번째는 효율을 어떻게 하면 높일 수 있는가의 문제로서 석탄의 종류, 가스화 방법을 효율적으로 선택, HRSG(heat recovery steam generator)를 효율적으로 설계, 그리고 정제공정에서의 에너지 소비를 줄이는 분야였다. 세 번째는 어떻게 하면 오염을 줄일까의 문제로서 질소나 스팀 분사를 연계하여 NOx를 감소시키고 정제 공정에 사용되는 촉매를 개발한다던지 공정을 발달시키는 분야였다. 이 외에도 여러 종류의 연구가 이 분야에서 있었으나 주로 설계 분야의 연구가 주되였다. 이것은 발전소의 건설을 위한 초기 단계로서 당연한 결과일 수 있다. 그러나, 지금 IGCC 플랜트가 건설되는 과정에 있으므로 우리나라 전력계통 연계와의 문제도 생각해보아야 한다고 생각한다. 따라서 이번 연구에서는 IGCC 플랜트 운영의 불확실성이 약간이라도 존재하기에 이 플랜트가 기저발전 보다는 첨두발전 쪽이나 태양열/광발전, 풍력발전 등 다른 신재생에너지 자원처럼 독립된 전력 시스템으로 운영될 것이라 생각하고 이렇게 운영될 때는 발전소의 부하률의 변화가 심할 수 있다는 가정하에 플랜트의 부하률에 따른 석탄의 합성가스, 연료가스 전환량 및 전환효율 및 발전량 및 발전효율을 전산모사를 통해 예측해보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.794-797
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• 2009

중소형 폐기물 소각설비의 폐열보일러에서 생산되는 10 $kg/cm^2$미만의 저압증기를 이용한 증기터빈발전에서 증기의 건도를 높이이 위한 증기 전처리가 필수적이며, 건도를 증가시킨 증기를 이용하여 발전실험을 하였다. 본 연구에 적용된 증기터빈발전기는 마이크로 축류식 증기터빈으로 배압식을 채택하였으며, 증기터빈에 공급되는 증기압력의 증가에 따라 증기공급량, 발전량이 증가하였으며, 이에 따른 발전 효율은 설비의 효율에 따라 변하였다. 또한, 배압식 증기터빈의 경우, 공급.배기측의 증기 압력의 차이가 증가함에 따라 발전을 위한 증기 소비율이 감소하고 발전 효율이 증가함을 볼 수 있었다.