• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.255-260
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• 2022

Hydrogen gas fuel was applied to a small-sized two stroke engine for a mobile power source instead of gasoline fuel. Port fuel supply showed a limitation in terms of power due to the back fire at the engine intake manifold. So in this study, hydrogen direct injection system was applied to overcome this drawback by using a low pressure direct gas injector. The result from this strategy showed that hydrogen direct injection improved fuel efficiency as well as torque and power comparing to the port fuel supply system.

• 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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• 제33권6호
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• pp.819-826
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• 2022

Fuel cell systems are being supplied to households and buildings to reduce greenhouse gases. The fuel cell systems have problems of high cost and slow startup due to fuel processors. Greenhouse gas reduction of the fuel cell systems is also limited by using natural gas. The problems can be solved by using a hydrogen generator consisting of a reformer and pressure swing adsorption (PSA). However, part load operation of the hydrogen generator is required depending on the hydrogen consumption. In this paper, PSA operation strategies are investigated for part load of the hydrogen generator. Adsorption and purge time were changed in the range of part load ratio between from 0.5 to 1.0. As adsorption time increased, hydrogen recovery increased from 29.09% to 48.34% at 0.5 of part load ratio. Hydrogen recovery and hydrogen purity were also improved by increasing adsorption and purge time. However, hydrogen recovery dramatically decreased to 35.01% at 0.5 of part load ratio.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.786-794
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• 2022

Green ammonia is a promising renewable energy carrier. Green ammonia can be used in various energy conversion devices (e.g., engine, fuel cell, etc.). Ammonia has to be fed with hydrogen for start-up and failure protection of some energy conversion devices. Ammonia can be converted into hydrogen by decomposition and partial oxidation. Especially, partial oxidation has the advantages of fast start-up, thermally self-sustaining operation and compact size. In this paper, thermodynamics, start-up and operation characteristics of ammonia partial oxidation were investigated. O₂/NH₃ ratio, ammonia flow rate and catalyst volume were varied as operation parameters. In thermodynamic analysis, ammonia conversion was maximized in the O₂/NH₃ range from 0.10 to 0.15. Ammonia partial oxidation reactor was successfully started using 12 V glow plug. At 0.13 of O₂/HN₃ ratio and 10 LPM of ammonia flow rate, ammonia partial oxidation reactor showed 90% of ammonia conversion over commercial Ru catalyst. In addition, Increasing O₂/NH₃ ratio from 0.10 to 0.13 was more effective for high ammonia conversion than increasing catalyst volume at 0.10 of O₂/NH₃.

• 공업화학전망
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• 제24권4호
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• pp.22-35
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• 2021

현재 수소전기차는 승용 및 상용 등 다양한 모빌리티 분야에서 전 세계적으로 이슈가 되고 있다. 환경규제 강화, 신기후체제 출범 등의 변화의 물결에 따라 자동차산업의 패러다임이 친환경으로 전환되고 있으며, 세계적으로 관련 기술 개발 및 보급을 위한 확대 정책이 발표되고 있다. 1990년 초 수소전기차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 기술 개발이 진행되어 1994년 독일 다임러사가 세계 최초로 NECAR1을 개발하였다. 이후 많은 완성차가 상용화를 위해 기술개발이 진행되었으며, 2013년 국내 현대차가 세계최초로 양산차인 투싼 ix 수소전기차를 출시하였다. 1년 이후 다시 일본 도요타에서 세계 최초로 전용 차체를 적용한 미라이 수소전기차가 출시되면서 초기시장이 형성되었으며, 이후 현대차는 NEXO를 2018년에 발표하였다. 전 세계적으로 가장 많이 팔린 수소전기차에 해당된다. 2021년 미라이 2세대가 더욱 진보된 기술을 바탕으로 출시되었으며, 국내 현대차에서도 2세대 수소전기차 출시를 앞두고 있다. 또한 수소승용차 뿐만 아니라 수소상용차 시장이 뜨겁게 부각되고 있으며, 각국에서 수소상용차 기술개발을 진행하고 있다. 본 기획특집에서는 각국의 수소전기차 기술개발 및 보급 정책을 소개하고 국내 기술개발 및 보급 정책의 타당성을 확인하고자 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.41-51
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• 2023

지구 온난화로 인한 이상기후 현상이 빈번하게 발생함에 따라 많은 국가들이 탄소 중립을 선언하였고, 수소경제 사회로의 진입을 위해 노력하고 있다. 이때 암모니아는 수소 저장 밀도가 높아 수소 캐리어로써의 역할로 주목받고 있을 뿐만 아니라 무탄소 연료로써 활용의 역할도 주목받고 있다. 특히 암모니아 연료전지에 있어서, 음이온 교환막 연료전지에서는 별도의 암모니아 분해 장비나 수소 고순도화 장비가 필요 없이 암모니아를 바로 연료전지로 공급해 줄 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 음이온 교환막 연료전지의 작동 원리 및 연구 동향을 살펴보고 이를 바탕으로 음이온 교환막 연료전지에서 암모니아를 직접 연료로 활용한 연구 사례들을 알아보고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.1-10
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• 2023

산업혁명의 발달로 인해 급격하게 증가된 온실가스 배출량을 저감하기 위해 배기 배출물 규제가 계속해서 강화되고 있다. 이를 만족시키기 위해선 친환경 연료의 사용은 필수적이다. 미래의 친환경 연료로서 수소가 주목받고 있지만, 물질적 특성으로 인해 취급과 보관에 큰 어려움을 겪고 있어, 이에 대안으로 암모니아가 제안되었다. 암모니아는 수소 대비 상온 조건에서 쉽게 액화가 가능하며, 에너지밀도가 높다. 이에 엔진의 연료로서 암모니아의 적용성을 검토하기 위해 직접분사식 암모니아 전소 엔진에서 연소제어인자의 변경에 따른 실험을 진행하였다. 본 실험은 점화시기(Spark Timing)와 공기과잉률(Excess Air Ratio) 두 개의 변수를 변경하여 실험을 진행하였다.엔진 속도 1,500 RPM 및 중부하 이상(제동 토크 200 Nm)의 조건에서 암모니아 전소를 하였을 때, 연소 안정성과 질소산화물, 미연 암모니아 등의 배기 배출물의 경향을 관찰하였다. 연소제어인자의 최적화를 통해 암모니아만을 연료로 사용한 경우에도 안정적인 연소가 가능한 조건을 찾을 수 있었고, 향후 운전영역 확장을 위한 전략을 적용할 계획이다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.37-40
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• 2009

불소가 도핑된 산화주석(SnO2:F, FTO) 박막은 다결정 전도성 세라믹으로 가시광선 영역에서 투명하기 때문에 태양전지의 전극으로 활용된다. 본 연구에서 FTO는 APCVD법으로 성막되었다. BSG기판을 사용하여 $620^{\circ}C$의 고온에서 공정이 진행되었다. 이렇게 제작된 FTO 박막은 수소, 질소, 대기 분위기에서 여러 열처리 시간을 변수로 실험하여 열처리 전후의 전기적, 광학적, 구조적 변화를 관찰하고 분석하였다. 전기적 특성 분석에는 전기 비저항, 모빌리티 및 캐리어 농도 등의 변화를 알아보았고, 광학적 분석에는 UV-vis spectoscopy로 200nm에서 800nm 파장대역의 투과도를 구하고, Hazemeter를 통하여 총투과율, 평행투과율, 확산투과율 및 Haze를 분석하여 FTO막이 가지고 있는 texturing에 의한 효과를 알아보기 위하여 시편의 열처리 전후를 비교 분석하였다. 구조적 분석은 XRD를 이용하여 pattern을 분석하여 FTO가 가지는 구조변화를 분석하였다. 특히 FTO의 texturing에 기여도가 높은 (200)면의 XRD peak강도가 상승함에 따라 후열처리에 의해 박막의 표면의 변화가 일어남을 확인하였다. FTO의 후열처리에 의한 변화는 전기적으로는 약간의 전기 비저항의 증가를 가져오며, 캐리어 농도의 감소를 가져온다. 캐리어 농도의 감소에 따라 모빌리티의 상승이 관찰되었다. 광학적 특성은 가시광선 영역에서 투과율은 거의 같거나 약간 감소하는 경향을 나타내며, 후열처리 전후에 거의 동일한 투과율을 보이면서도 확산 투과율이 상승하는 분석 결과를 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.85-91
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• 2021

정부는 2019년 1월 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약하기 위해 「수소경제 활성화 로드맵」을 발표했으며, 우리나라가 강점이 있는 수소자동차와 연료전지를 양대 축으로 수소경제를 선도할 수 있는 산업생태계 구축 전략을 세웠다. 그 일환으로 2022년 310개소, 2040년 1,200개소의 수소충전소 보급목표를 수립하였다. 이에 발맞춰 2021년 2월 한국가스안전공사는 속도감 있는 수소충전소 구축을 위해 시공단계에서 안전기준에 따른 다양한 현장 문제 발생으로 인한 시공지연을 사전해소하기 위한 수소충전소 사전컨설팅 제도를 운영하게 된다. 본 논문은 사전컨설팅 제도에 대해 알아보고 그 효과를 분석하고자 한다.