• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권2호
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• pp.191-198
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• 2014

퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 황화수소와 암모니아를 포함한 악취폐가스를 처리하기 위하여 여러 운전 조건 하에서 바이오필터와 광촉매반응기로 구성된 semi-pilot 하이브리드시스템을 운전하였다. 황화수소 및 암모니아를 동시 처리하는 바이오필터시스템에서는 황화수소의 처리성능과 다르게 암모니아의 처리성능은 암모니아만을 처리하는 바이오필터시스템보다 훨씬 떨어졌다. Semi-pilot 하이브리드시스템의 황화수소와 암모니아에 대한 제거효율은 각각 약 83% 및 약 65% 정도이었다. 따라서 semi-pilot 바이오필터시스템의 경우보다 황화수소 및 암모니아에 대한 제거효율은 각각 4 및 30% 정도 증가하였다. 또한 황화수소와 암모니아의 동시제거를 할 때에 황화수소와 암모니아의 최대 제거용량은 각각 약 60 및 $37g/m^3/h$이었다. 따라서 semi-pilot 바이오필터시스템의 경우보다 황화수소 및 암모니아에 대한 최대 제거용량은 각각 약 9.1%와 약 23.3% 증가하였다. 그러므로 본 semi-pilot 하이브리드시스템은 semi-pilot 바이오필터시스템을 기준으로 황화수소보다 암모니아의 제거율과 최대 제거용량 제고에 더욱 기여하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권2호
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• pp.239-251
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• 2024

본 연구에서는 온실가스 배출을 감축하기 위해 메탄올을 추진 연료로 사용하는 선박에 수소 연료전지 시스템이 추가된 하이브리드 시스템 공정을 설계하였다. Case1에서는 메탄올 연료 엔진 시스템을 설계하여, 엔진에 가솔린 대신 메탄올을 연료로 공급했을 때의 배기가스 배출량을 알아보았다. Case2에서는 Case1에 메탄올 개질 시스템을 추가해, 수소연료전지 시스템을 설계하였다. 이 하이브리드 시스템에서는 그레이 수소를 생산하며, 엔진과 연료전지의 출력을 조합하여 선박을 구동한다. 하지만 그레이 수소는 수소를 생산하는 과정에서 탄소를 배출한다는 단점이 있다. 이 점을 보안하기 위해 Case3에서는 CCU시스템을 추가하였다. Case2에서 배출한 Flue gas의 이산화탄소를 포집한 후, 그레이 수소와 합성해 블루 메탄올을 생산하였다. 본 연구에서는 Case study를 통해 개질 온도220℃, 개질 압력500kPa, SCR은 1.0, flow ratio가 0.7일 때 최적의 운전조건임을 알 수 있었다. Case3의 시스템은 Case1에 비해 탄소 배출량을 42% 감소시켰다. 결과적으로, Case3의 하이브리드 시스템을 통해 선박의 이산화탄소 배출을 유의미하게 저감할 수 있을 것으로 예상한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.309-316
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• 2007

조합 및 고속탐색 실험 기법을 촉매 성분의 선정에 활용하였다. 소형 연료전지 작동을 위한 수소 생산에 가장 적합한 것으로 알려진 메탄을 산화 분해용 촉매의 특성을 적외선 화상 및 병렬형 반응 시스템으로 조사하였다. 반응의 모델을 먼저 제시하고 이를 근거로 Cu-Zn-Pd계 촉매를 선정하였다. 먼저 적외선 화상을 이용한 스크리닝을 위해서는 발열 효과라는 촉매 활성의 간접적인 현상을 보여줄 수 있는 적외선 민감 카메라를 이용하여 한 번에 50개의 시료 측정이 가능한 촉매 시료 배열을 설계하였다. 적외선 화상 결과로 높은 활성을 보이는 촉매 시료를 선정한 다음, 병렬형 반응 시스템과 단일 흐름 고정층 반응 시스템으로 선정된 촉매의 활성 특성을 조사 확인하였다. 본 연구에서 제시한 것과 같은 접근 방법으로 지속적으로 얻어진 결과를 반영하여 최적의 활성을 보이는 촉매 성분을 단기간에 찾아내고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제11권4호
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• pp.41-46
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• 2007

본 연구는 국내 F사의 가정용 연료전지 시스템의 실제 크기를 모델로 하여, 시스템 내부에 4가지 구성품(개질기, 연료전지 스택, 가습기, 탈황기)이 시스템 체적 중 약 30%를 차지하고 있을 때, 환기 면적과 수소 누출량을 변화시키면서 전산 해석을 수행하였다. 환기 면적 1%, 수소 누출량 1%인 경우, 비정상 상태 전산 해석 결과, 수소는 약 50초 후 누출 지점 근처에서 농도 변화를 확연히 감지할 수 있었으며, 200초 후, 시스템 하부에 비해 상부에서 농도 증가를 뚜렷하게 알 수 있었다. 환기 면적 1%, 수소 누출량 1%, 3%, 5%의 대한 정상 상태 해석 결과, 수소 누출량이 5%가 되면 시스템 전 영역에서 수소의 인화 하한(4%, 체적기준)에 도달하는 것을 확인하였다. 환기 면적 2%, 수소 누출량 1%인 경우, 비정상 상태 전산해석 결과, 수소는 약 60초 동안은 누출 지점에서 하부측으로 농도 증가를 보이다가, 점차 상부측 환기구를 통해 배출되어 약 250초가 지난 후 정상 상태에 도달하였다. 환기 면적 2%, 수소 누출량 1%, 3%, 5%의 정상 상태 해석 결과, 수소 누출량이 5%가 되더라도 대부분의 영역에서 경보 농도 수준(1%, 체적기준) 이하임을 확인할 수 있었으나, 누출 지점으로부터 상부쪽으로 위험 영역이 존재함을 알 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제28권4호
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• pp.166-171
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• 2017

수소 가스는 연소과정에서 오염물질의 배출이 없는 친환경 에너지원이다. 그러나 연소 및 폭발성이 매우 강해 매우 위험한 특징을 갖고 있다. 원자력 발전소의 중대 사고 발생시 핵연료의 산화 과정에서 다량의 수소 가스가 발생하며 원전 격납 건물의 2차 사고의 원인으로 작용함으로 원전의 안전을 확보하기 위하여 수소 가스의 검출 기술은 매우 중요하다. 본 논문은 수소 가스의 원격 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 개발에 관한 것이다. 소형의 이동 가능한 라만 라이다 시스템을 설계 및 개발하였으며, 수소 가스의 농도를 정량적으로 계측하기 위한 계측 알고리즘을 개발하였다. 개발된 수소 가스 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 수소 가스 검출 능력을 검증하기 위하여 수소 가스의 농도를 조절할 수 있는 가스 챔버를 이용하여 낮에 야외 환경에서 수소 가스 검출 실험을 실시하였다. 그 결과 20미터 거리에서 최소 0.67 Vol.%의 수소 가스 농도의 검출이 가능하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.331-334
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• 2009

본 연구에서는 우주 및 수중 동력원을 위한 연료전지 기반 공기 불요 추진 시스템을 개발하였다. 공기 불요 동력 시스템을 위해 과산화수소를 산화제로 선택하였고, 촉매 분해 반응을 통해 산소와 물을 발생하였다. 순수한 산소는 연료전지에 공급되고, 물은 분리한 후 저장된다. 본 연구에서는 고체 상태의 수소화붕소나트륨을 수소원으로 사용하였고, 촉매 가수분해 반응을 통해 순수한 수소를 발생할 수 있었다. 연료전지 기반 공기 불요 동력 시스템을 검증하기 위해 연료전지 시스템을 구축하였고 다양한 조건에서 평가를 수행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.209-212
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• 2007

고분자전해질형 연료전지의 구조 및 구성품의 물성에 따른 성능 및 물이동 현상에 관해서 많은 연구가 진행되고 있다, 이들 연구는 대체적으로 연료 전지의 BOP(Balance of plant)를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 연구 보다는 단위 전지 및 스택에 관한 연구에 국한되어 왔다. 연료전지의 시스템에 관한 연구들 또한 세부적인 연료전지 내부의 거동에 대해서는 고려하지 않고 있었다. 이는 연료전지의 상세 모델을 이용해 연료전지 시스템에 대해 접근하기 보다는 시스템의 성능 및 동특성에 대한 연구가 주를 이루었기 때문으로 생각된다. 본 연구에서는 연료전지 음극의 수소 배출가스를 재순환할 경우 연료전지 내부에서의 거동에 미치는 영향에 대해 2차원 정상상태 모델을 이용하여 분석해 보았다. 또한 재순환된 수소에 의한 연료전지 내부 거동의 변화 및 수소 이용율 상승 효과를 연료 전지 성능과 함께 비교해 보았다 이를 위해 2차원 정상상태 모델을 개발하였고 이를 실험을 통해 검증하는 작업을 수행하였다. 여기에 사용된 연료전지 모델은 Gore社 의 $PRIMea^{(R)}$을 사용한 연료전지의 성능을 잘 예측하고 내부의 유동 및 물이동 현상에 관한 정보를 제공한다. 이는 여러 하이브리드 자동차용 연료전지 시스템이 연료전지 배출가스의 재순환을 고려하고 있는 상황에서 연료전지 작동 조건의 최적화에 유용한 정보를 제공 할 수 있다는 의의를 가진다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.157-167
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• 2001

Metal hydride올 이용하는 냉방시스템은 다른 냉방시스템과 비교하여 환경 친화적이며 Clean technology라는 장점이 있다. 이러한 시스템 중에 최근에 많은 연구가 진행중인 Electric Compressor로 수소의 이동이 제어되는 Compressor-Driven Metal Hydride Heat Pump(CDMHHP)은 폐열원의 온도에 의해 제어되는 시스템에 비하여 cooling power가 크다는 장점과 함께 단속적인 냉방이 아닌 2개의 함금쌍으로도 연속적인 냉방이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 이러한 CDMHHP system의 동작특성을 분석하기 위해서 2개의 반응관에 고용량과 solping 특성이 매우 우수한 $Zr_{0.9}Ti_{0.1}Cr_{0.55}Fe_{1.45}$ Laves phase metal hydride을 장입하여 시스템을 구성하고 cycle time, surrounding temperature, 장입 수소량, 수소이동량등의 동작조건을 최적화 한 결과 최대 cooling power가 251 kcal/kg-alloyh의 우수한 성능을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.644-651
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• 2011

향후 도래할 수소경제에서 가장 유망한 기술 중에 하나인 고체수소저장 시스템들의 전체성능은 고체수소화물 내부의 열 및 물질전달 속도에 크게 영향을 받으며, 최적화된 시스템 설계를 위해서 이들에 대한 연구들이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 Pt-CNTs 수소저장물질을 이용한 수소저장시스템에 대한 모델링 및 2차원 비정상상태 전산해석을 수행하였다. 기존 상용화된 CFD 소프트웨어를 이용하여 충전동안 발생하는 열 및 물질전달에 대한 현상들을 연구하였으며, 최적화된 수소저장시스템 설계는 고압에서 대류에 의한 냉각효과를 최대화하여 시스템 내부의 온도 상승과 충전시간 지연을 개선할 수 있음을 밝혀냈다. 아직까지 CNT 기반의 수소저장시스템에 대한 연구들이 보고되고 있지 않은 상황에서, 본 연구는 향후 CNT 기반의 고체수소저장시스템 최적 설계에 대한 방안들을 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.233-239
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• 2013

화학수소화합물 수소저장방법을 이용한 100 W 급 연료전지 시스템을 소형 무인항공기의 추진시스템으로 적용하는 연구를 수행하였다. 소형/경량 수소 발생 제어장치와 연료전지/배터리 하이브리드 전력 공급 방법으로 효율성 및 안정성을 증대하였다. $NaBH_4$ 수용액을 이용한 수소 발생장치와 Dead-end 형식의 PEMFC를 이용한 연료전지 시스템의 지상, 비행 시험이 수행되었다. 연료전지 스택을 안정적으로 운전하고, 높은 효율을 얻기 위해 45 kPa의 압력을 가하는 방법을 적용하였다. 수소 발생 시스템 내부 압력을 이용한 수소 발생 제어 장치는 45~55 kPa 사이에서 유지되며 안정적으로 수소가 공급되는 것을 확인하였다. 그 결과, 100 W 연료전지 시스템이 소형 무인항공기 적용하기에 무게 및 소비 전력을 만족함을 확인하였고, 시험비행을 통해 성능을 입증하였다.