• 에너지공학
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• 제15권2호
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• pp.83-95
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• 2006

본 연구에서는 기준안으로 2040년까지 최종에너지의 15%를 수소로 대체한다는 목표를 세우고, 수소이용 효율이 가장 높은 수송부문을 주대상으로 2040년까지 자동차의 50% 이상을 연료전지 자동차로 대체하고, 기타, 가정 상업 및 산업부문에서도 각각 22%, 23%를 연료전지로 대체하는 계획을 수립하였다. 수소의 제조와 저장, 운반 등 공급인프라 부분에서는 2020년까지는 LNG와 석탄 등의 화석연료를 주원료로, 2040년까지는 신 재생에너지의 비중을 60%까지 늘리는 것으로 목표를 설정하였다. 기준안(수소비 중 15%)으로 제시한 수소경제가 실현되는 경우 1차에너지가 9% 저감되고, 석유가 22.7%, 원자력이 17.8%, LNG가 8.9%, 석탄이 3.1% 줄어들고 대신 신 재생에너지는 47.3% 증가하여 지속가능한 에너지믹스가 실현되는 것으로 나타났다. 이에 따라 에너지자급도의 개선, 에너지수입대체효과, 환경편익, 신성장동력으로서 수소 연료전지 산업 정착에 따른 고용창출효과 등 경제적 파급효과도 막대한 것으로 나타났다. 또한 수소경제의 적정산업규모를 갖추기 위한 투자비를 산출한 결과 2040년까지 총 200조원 이상이 필요하다. 방대한 재원을 조달하기 위해 민간자본의 유치와 정부의 효과적 정책개발이 요청된다. 수소경제의 비용효과적인 조기실현을 위해서는 전담기구의 신설과 민간의 전문인력 양성, 그리고 수소 연료전지 산업육성을 위한 규격 및 표준화 마련도 시급한 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.116-122
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• 2023

저탄소 친환경에너지 정책이 진행으로 인해 수소 공급을 위한 수소충전소의 증가됨에 따라 사고발생 위험도 커지고 있다. 실제 압력용기는 제조과정에서 발생할 수 있는 노치와 기공, 개재물 등의 결함이 존재할 수 있다. 따라서 내압이 작용하고 있는 압력용기에 균열이 존재할 경우에 대한 압력용기의 건전성을 평가하는 것은 필요하다. 본 연구에서는 표면균열이 있는 수소충전용 압력용기의 구조안전성을 평가하기 위해 3차원 유한요소해석을 이용하였으며, 표면균열의 형상은 일반적으로 많이 사용되는 반타원 형상을 적용하여 균열의 형상 및 응력비에 대한 균열진전 특성을 비교하였다. 향후, 이러한 결과를 이용하여 파괴역학을 고려한 압력용기의 잔존수명 예측에 활용할 예정이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.352-359
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• 2009

KEPRI is developing a Korean type coal-gasification system and the scale is 20 ton/day. Prior to this pilot plant, a 1 ton/day class gasification system will be used for pre-testing of several coal types. This paper introduces the configuration and design conditions of this 1 ton/day class system, presenting the gas/coal ratio, oxygen/coal ratio, cold gas efficiency, CFD analysis of gasifier, and others. The existing combustion furnace for residual oil was retrofitted as a coal gasifier and a vertical and down-flow type burner was manufactured. Ash removal is carried out through a water quencher and a scrubber following the quencher, and the sulfur is removed by adsorption in the activated carbon tower. The gas produced from the gasifier is burned at the flare stack. In this paper, the results of design conditions and initial operation conditions of I ton/day gasification system are compared together.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.74-77
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• 2009

본 연구에서는 과산화수소/케로신 촉매 점화기의 최적 설계를 위하여 점화기 설계와 운용 조건에 따른 점화 특성을 확인하였다. 그 결과 촉매대의 출구 면적은 분해된 가스가 쵸킹이 발생하지 않도록 충분하여야 하며, 케로신은 촉매대 중앙에서 미립화가 잘되도록 분무하여야 함을 확인하였다. 또한 점화기를 운용하는데 있어 예열이 없을 경우 과산화수소를 약 3초 정도 리드해야 하며, 퍼지는 케로신 공급과 같거나 늦게 공급하는 것이 바람직함을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.325-343
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• 2023

직접 메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)는 연료의 개질 없이 메탄올 연료를 공급하여 수소이온과 전자 생성을 통해 전류를 생산하는 에너지 변환 장치이다. 현재 DMFC에 적용되고 있는 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 높은 수소이온 전도도와 물리화학적 안정성을 갖는 과불소화계 이오노머를 활용한 PEM이지만, 높은 메탄올 투과율과 분해 시 발생되는 환경 오염 물질 등의 문제로 인해 신규 소재 개발이 요구되고 있다. 최근 들어, 과불소화계 이오노머에 비해 낮은 연료 투과율 및 우수한 물리화학적 안정성을 갖는 탄화수소계 고분자 기반 PEM을 DMFC에 적용하는 연구들이 보고되고 있다. 본 총설에서는 탄화수소계 고분자 기반 PEM 중 1) 친수성/소수성 영역의 뚜렷한 나노 상분리 구조를 나타내는 가지형 공중합체를 합성하여 수소이온 전도성과 메탄올의 선택도를 향상시킨 연구, 2) 제막 단계에서 가교 구조를 도입하여 메탄올 투과율을 감소시키고 치수 안정성을 향상시킨 연구, 3) 유/무기계 첨가제 및 다공성 지지체를 도입하여 성능을 개선한 복합 막 개발 연구에 대해 소개하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.397-405
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• 2011

친환경 대체에너지의 한 분야인 수소에너지는 물의 전기분해와 화석연료의 개질을 통해 얻어 진다. PEMFC용 개질기에 적용 가능한 난류예혼합 방식의 메탈화이버 플랫버너를 제작하였다. 공급열 량에 따른 연소영역의 평균온도분포와 CO, HC, $CO_2$ 및 $O_2$등 각종 화학종의 평균농도로 플랫버너의 화염구조 및 특성을 조사하여 개질기 적용 가능성을 확인하였다. 그리고 PIV 유동실험결과와 유동수 치해석 결과를 비교 분석하여 차후 PEMFC용 개질기 개발에 있어 수치해석을 적용하기 위한 기초연구를 진행하였다.

• 한국태양광발전학회지
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• 제4권3호
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• pp.36-41
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• 2018

연일 뉴스에 보도되고 있는 미세먼지는 노약자의 호흡기는 물론 발암물질을 포함하고 있어 국민건강에 악영향을 미치기 때문에 반드시 해결되어야 할 사회 문제이다. 미세먼지는 해외 유입 인자와 국내 유발인자를 정확하게 구분하기 어려우나 약 50%의 미세먼지는 2차 발생에 의한 국내 요인으로 발생하고 있는 것으로 파악되고 있으며 화력발전소가 미세먼지 유발 물질의 주요 생성원으로 지목되어왔다. 국내 화력발전소의 50%가 충남 서해안이 위치하고 있어 수도권에 가장 큰 영향을 주는 것으로 밝혀져 충남은 내구연한에 도달한 노후 화력발전소의 폐쇄 및 발전량 감축 조절을 통해 미세먼지 발생을 최소화 하기 위해 노력해왔다. 그러나 태양전지 주도의 신재생에너지 발전으로 전환하는 것만이 미세먼지를 저감시킬 근본적인 해결책이라고 할 수 있다. 충남은 2050년까지 화력발전 비중을 0%로 낮추고 필요한 전력은 에너지컨슈머들이 생산하는 신재생에너지로 생산하는 내용을 골자로 하는 에너지 전환비전을 선포하였다. 이 비전이 선언에 그치지 않고 목표를 달성하기 위해서 이에 대한 세부 이행계획을 수립하고 충남에 맞는 태양광 발전 산업 육성을 위한 정책을 병행해야 할 것이다. 이번 글에서는 충남의 여건을 고려하여 태양광을 이용한 수소 생산 및 인공광합성을 연계한 고부가가치 화학물질의 생산 연구 및 실증 과제를 추진할 것을 제안하였다. 이러한 충남의 노력은 수도권 수요 지역에 대한 전력 공급기지에서 친환경에너지로 유지되는 '청정남도'로서의 재도약을 가능하게 할 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.106.1-106.1
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• 2010

석탄가스화기술은 매장량이 풍부하여 안정적인 공급이 보장되는 석탄을 이용함과 동시에 환경오염물질 감소라는 사회적 요구조건을 충족시키면서 화학제품, 석탄-가스화, 석탄-디젤화, 연료전지, 복합발전 등 다양한 분야에 응용이 가능한 장점이 있다. 특히 석탄가스화복합기술(Intergrated Coal Gasification Combined Cycle, IGCC)은 석탄을 고온, 고압하에서 가스화시켜 일산화탄소(CO), 수소($H_2$)가 주성분인 합성가스를 제조, 정제 후 가스터빈 및 증기터빈을 복합으로 구동하여 전기를 생산하는 친환경 차세대 발전기술로 주목을 받고 있다. 현재 IGCC 기술은 세계적으로 볼 때 상용화단계에 있고, 우리나라의 경우 한국형 IGCC 기술의 확보를 위한 연구사업이 진행중에 있다. 본 연구는 IGCC 발전플랜트의 발전효율을 결정하는 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 가스화반응기의 모델링 기술을 개발하는 목적으로 진행되었다. 본 연구에서는 석탄가스화 반응기에서 발생하는 석탄의 휘발화와 Char의 표면반응 그리고 기상에서의 가스화반응등의 현상을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 모델링하는 방법론이 연구되었다. 해석을 위한 형상은 해석에 소요되는 시간을 줄이고, 형상이 해석결과에 미치는 영향을 줄이고자 2차원으로 구성하였다. 해석을 위한 수학적모델으로는 난류모델, 가스화반응모델, Lagrangian particle tracking, Char reaction 등을 포함하였고, 해석을 위한 Solver는 Fluent를 이용하였다. 모델링결과에 의해 예측되는 합성가스의 조성을 상용급 IGCC 가스화기의 운전결과와 비교해 본 결과 본 연구에서 설정한 모델로 예측되는 온도 및 가스농도가 실험치와 유사하게 나타남을 알 수 있었고 이를 통하여 본 연구에서 설정한 모델링방법이 적절함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권9호
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• pp.971-978
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• 2012

진공침탄법은 이산화탄소의 발생이 없는 친환경적인 열처리 방식으로 알려져 있다. 그러나 진공침탄법은 탄화수소 가스(메탄, 프로판)를 노내에 직접 공급하여 열분해하는 과정을 거침으로써 노내에 그을음이 발생하여 안정적인 조업이 불가능한 단점이 있다. 최근에는 이러한 단점을 극복하기위한 불포화 탄화수소인 아세틸렌가스를 이용한 진공침탄법이 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 아세틸렌가스를 이용한 진공침탄방식의 침탄 및 확산 시간을 변수로 하여 여러 가지 조건에서 열처리를 진행한 후 가스침탄 열처리된 소재와 기계적 성질을 비교 분석하여 이산화탄소 무 배출 진공침탄 열처리 방법의 활용가능성을 확인하였다. 연구결과 본 연구에서 시도된 진공침탄법은 가스침탄에서 나타나는 입계산화층이 발생하지 않았으며 경도 값은 진공침탄 시험편의 유효경화 깊이가 29.8% 크게 나타났으며 인장강도는 가스침탄보다 10%낮게 나왔으나 허용치를 충분히 만족하는 수준이었다.

• 한국석유지질학회지
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• 제4권1_2호
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• pp.27-39
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• 1996

백악기 당시 미국 걸프만 퇴적분지는 대륙연변부의 색(sag)형 퇴적분지로서의 진화과정을 거치고 있었다. 두꺼운 백악기의 쇄설성과 탄산염 퇴적층은 상승 교란작용을 받은 암염층을 덮고 있다. 당시 걸프만 퇴적분지의 염분도는 넓게 발달하고 있는 초조간대의 경석고 퇴적층의 분포로 보아 현생의 페르시아만 환경과 유사했던 것으로 추정된다. 하부 백악기의 주요 저류암 (reservoir)으로는 쇄설성 퇴적암층인 카튼밸리(Cotton Valley), 허스톤(Hosston), 트래비스픽(Travis Peak)층과 탄산염 퇴적암층인 슬리고(Sligo), 트리니티(Trinity) - 파인아일랜드(Pine Island), 피어살(Pearsall), 글랜로스(Glen Rose), 에드워드(Edwards), 조오지타운(Georgetown)/부다(Buda) 층이 있다. 이 시기 저류암층에 탄화수소를 공급했던 근원암(source rock)으로는 경사방향 하부(down-dip)에 위치하고 있는 셰일과 이회암층이 꼽히고, 덮개암(seal)은 대개 경사방향 상부(up-dip)에 위치하고 있는 계일과 치밀한 석회암층, 그리고 증발암으로 보인다. 하부 백악기 동안 전 걸프만 퇴적분지는 천해환경하에 있었는데, 남서부 지역은 백악기 말까지 계속 이어졌던 천해 탄산염 환경이,북쪽과 서쪽지역에서는 육성기원의 세립질 퇴적물이 주로 집적되는 환경이었다. 상부 백악기동안에는 걸프만 퇴적분지는 주요한 해수면 상승기와 연관되어 비교적 수심이 깊었던 환경하에 있었으며 이 때 형성된 주요 저류암층으로는 우드바인(Woodbine)/투스칼루사(Tuscaloosa) 사암층, 테일러(Taylor) 나바로(Navarro) 사암층과 오스틴(Austin) 백악 및 탄산염암층이 있다. 이 저류암층에 탄화수소를 공급했던 근원암층으로는 경사방향 하부의 셰일층이, 그리고 덮개암층은 경사방향 상부의 계일층이 그 역할을 담당했던 것으로 해석된다. 뗘악기 하부와 상부 퇴적층의 주요 트랩(trap)으로는 완만한 기둥형(pillow)으로부터 복잡한 다이아피어(diapir) 형태의 암염층 관련 배사구조와 하단 단층블록위에 놓여 있으며 롤오버(rollover) 배사구조를 갖는 성장단층이 있다. 투수 장애(permeability barrier), 상부 경사방향으로 첨멸하는 사암체(up-dip pinch-out sand body깥 침식부정합면(unconformity truncation)도. 걸프만 석유부존에 중요한 역할을 한 트랩들이다. 백악기의 주요한 저류암층들은 범세계 해수면곡선의 하강시기와 잘 일치하고 있는데 이는 백악기동안 형성된 걸프만의 퇴적층서가 범세계 해수면곡선을 전반적으로 잘 반영하고 있음을 의미한다. 즉 퇴적작용을 주로 지배하는 세 즌요 변수인 지구조적인 분지의 침강운동,퇴적물의 공급,해수면 변동오그÷중에서 해수면 변동요소가 이 시기동안 가장 중요한 역할을 했음을 의미한다.