• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.2
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• pp.125-132
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• 2011

A unitized regenerative fuel cell (URFC) as a next-generation fuel cell technology was considered in the study. URFC is a mandatory technology for the completion of the hybrid system with the fuel cell and the renewable energy sources, and it can be expected as a new technology for the realization of hydrogen economy society in the $21^{st}$ century. Specifically, the recent research data and results concerning the polymer electrolyte membrane for the URFC technology were summarized in the study. The prime requirements of polymer electrolyte membrane for the URFC applications are high proton conductivity, dimensional stability, mechanical strength, and interfacial stability with the electrode binder. Based on the performance of the polymer electrolyte membrane, the URFC technology combining the systems for the production, storage, utilization of hydrogen can be a new research area in the development of an advanced technology concerning with renewable energy such as fuel cell, solar cell, and wind power.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.27 no.4
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• pp.386-403
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• 2016

Biofuels produced from biomass can be substituted for petroleum fuels due to GHG reduction, sustainability and environmental friendly. The process technologies that convert biomass into biofuels are varied and depend on the feedstocks. Microalgae are considered to be one of the most promising alternative source to the conventional feedstocks for biofuel. Microalgae can be converted to biodiesel, bioethanol, biogas and biojet fuel via thermolchemical and biochemical production technologies. This reviews discusses recent advance in understanding the effects of the characteristics of various processes on the production of biofuels using microalgae. The performances of microalgae based biofuel are compared.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.27 no.6
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• pp.702-711
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• 2016

The authors reviewed information about biorefining of biomass by using academic information databases. Feedstocks were classified into triglycerides biomass, sugar biomass, starchy biomass, lignocellulosic biomass, and organic waste biomass. Biorefinery is an integrated system converting biomass into biofuels and biochemicals by various physical, chemical, biological, and thermochemical technologies. This paper presented a comprehensive summaries of opportunities, recent trends and challenges of biorefinery. A brief overview of promising building blocks, their sources from biomass, and their derivatives were also provided. In conclusion, this paper demonstrated the feasibility of biorefinery producing biofuels and biochemicals from biomass.

• Journal of Energy Engineering
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• v.16 no.4
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• pp.170-180
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• 2007

This paper deals with the economy of scale for domestic on-site hydrogen stations fueled with natural gas and naptha. We evaluate the economic feasibility of on-site hydrogen stations with hydrogen production capacities of $30Nm^3/hr,\;100Nm^3/hr\;and\;300Nm^3/hr$. We build a classical economic feasibility model and we make some sensitivity analyses by changing the values of input factors such as the hydrogen sale price and the discount rate. The estimated hydrogen prices of steam methane reforming stations with production capacities of $30\;Nm^3/hr,\;100\;Nm^3/hr\;and\;300\;Nm^3/hr$ are 18,472 won/kg, 10,689 won/kg and 7,758 won/kg, respectively. Also, the hydrogen prices are about the same if we use naptha as a raw material for hydrogen energy instead of natural gas. It turns out that small and medium size domestic on-site hydrogen stations will not be economical in the near future. This indicates that we need to construct large scale on-site hydrogen fueling stations even for the initial phase of the hydrogen economy.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.793-794
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• 2010

Fischer-Tropsch(F-T) reaction, in which syngas($H_2+CO$) is transformed into liquid fuels, has attracted much attention recently due to the limited reservoir of petroleum. The formed F-T wax can be converted into various liquid fuels, such as gasoline, diesel, jet fuel, lubricants, etc., through the hydrocracking reaction. To carry out the hydrocracking reaction, the bifunctional catalyst is required, in which hydrogenation/dehydrogenation occurs over metal and cracking proceeds over solid acid sites. In this contribution, we review the reported hydrocracking catalysts and summarize some process variables (feed compositions, reaction temperature and reaction pressure) for each catalyst.

• Membrane Journal
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• v.33 no.6
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• pp.325-343
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• 2023

Direct methanol fuel cells (DMFCs) have been attracting attention as energy conversion devices that can directly supply methanol liquid fuel without a fuel reforming process. The commercial polymer electrolyte membranes (PEMs) currently applied to DMFC are perfluorosulfonic acid ionomer-based PEMs, which exhibit high proton conductivity and physicochemical stability during the operation. However, problems such as high methanol permeability and environmental pollutants generated during decomposition require the development of PEMs for DMFCs using novel ionomers. Recently, studies have been reported to develop PEMs using hydrocarbon-based ionomers that exhibit low fuel permeability and high physicochemical stability. This review introduces the following studies on hydrocarbon-based PEMs for DMFC applications: 1) synthesis of grafting copolymers that exhibit distinct hydrophilic/hydrophobic phase-separated structure to improve both proton conductivity and methanol selectivity, 2) introduction of cross-linked structure during PEM fabrication to reduce the methanol permeability and improve dimensional stability, and 3) incorporation of organic/inorganic composites or reinforcing substrates to develop reinforced composite membranes showing improved PEM performances and durability.

• Journal of the KSME
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• v.49 no.11
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• pp.45-51
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• 2009

한국원자력연구원의 다목적 연구용 원자로, 하나로는 중성자 이용 물성 연구 등 다양한 분야에 사용되며, 중성자는 녹색기술 관련 소재의 생산과 특성 분석에 매우 유용한 도구이다. 중성자 도핑을 이용하여 생산되는 반도체는 그린 카에 사용되는 전력 소자에 활용되고 있다. 중성자 산란 실험 장치들은 이차전지 재료와 수소저장 물질의 물성 연구에 활용되고 있다. 중성자 비파괴 검사 장치는 연료전지의 성능 연구에 활용되고 있다. 고속중성자를 이용하여 스위칭 소자의 특성을 개선하는 기술과 장치가 구축되면 전력 소자의 효율 증대에 기여할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.186-186
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• 2016

수소는 연료전지 등의 에너지원으로 사용될 경우 NOx, SOx, $CO_2$ 등의 한경오염물질, 온실가스를 발생시키지 않기 때문에 친환경 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수전해는 수소를 생산하는 가장 간단하고 효율적인 방법 중의 하나로서, 잉여전력 또는 신재생에너지에 의한 전기에너지를 통해 환경오염물질 발생 없이 고순도의 수소를 얻을 수 있으며 분산/대량 생산이 용이하다. 수전해에서 환원전극에서는 수소발생반응이 일어나고, 산화전극에서는 산소발생반응이 일어난다. 이때 주로 산소발생전극 촉매로는 과전압이 작게 걸리고 활성이 우수한 귀금속 계열의 $IrO_2$와 $RuO_2$ 등의 촉매가 현재 사용되고 있다. 본 연구에서는 고분자 용액을 만들어 전기방사를 이용하여 공정변수에 따른 직경과 morphology를 확인하였고, 고가의 귀금속 산화물 대신 저렴한 전이금속산화물인 Cu와 Co를 이용하여 1D 나노섬유를 산소발생 촉매로 합성하였다. 합성된 나노섬유의 구조적, 물리화학적 특성을 분석하고 산소발생반응(OER)에 대한 전기화학적 활성 및 내구성을 평가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.75-78
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• 2007

천연가스의 수증기 및 이산화탄소 복합 개질은 탄화수소화합물과 이산화탄소를 원료로 사용하여 수소를 생산하는 공정으로, 온실가스로 지목되고 있는 주요 화합물을 수소와 일산화탄소 혼합 가스로 전환시켜 합성 반응 또는 연료전지에 사용할 수 있도록 해준다. 본 연구에서는 $MgAl_2O_4$를 지지체로 하는 니켈계 촉매를 제조하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응에 사용하였으며, 기존의 수증기 개질촉매 적용 시 문제가 되었던 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화를 피할 수 있었다. 개발된 촉매 레시피를 바탕으로 펠릿 촉매를 제조하여 0.1 bpd규모의 Fischer-Tropsch 합성 반응에 적용 가능한 튜브형 반응기에 적용하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응을 실시하였으며, 반응기의 온도 구배, 가스 조성 변화를 관찰하였다. 반응 조건에 따른 촉매 및 반응기의 성능 최적화를 실시하여 최적 촉매 및 반응기 성능을 모색하고자 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.829-831
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• 2009

폐기물, 석탄 등 다양한 시료의 가스화 반응을 통해서 발생되는 합성가스는 CO, $H_2$, $CO_2$가 주성분으로 가스엔진, 가스터빈 등의 연료로 사용하여 발전하거나 합성반응을 통해 다양한 화학원료로의 전환이 가능하다. 또한 폐기물, 석탄 등의 다양한 원료의 가스화 반응에 의해 발생한 합성가스로부터 F-T(Fischer-Tropsch) 합성을 통한 인조합성석유, Non F-T 합성을 통한 메탄올, DME(Dimethyl Ether) 등을 제조할 수 있으며, 메탄화 반응을 통해 대체천연가스(SNG, Substitute Natural Gas)로 제조하여 활용하는 방안도 가능하다. 또한 현재 상업용 규모의 수소 제조 방법 중에서 가장 경제적인 방법으로 천연가스를 개질하여 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스를 만든 다음 수성가스 전환, PSA(Pressure Swing Adsorption)통해 $CO_2$와 $H_2$를 분리하여 생산하고 있으나, 천연가스 가격의 상승 및 다양한 시료로부터 향후 경제성 확보가 가능한 수소 제조 방법에 대한 연구가 진행되고 있으며, 석탄 가스화 및 폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스로부터의 수소 제조 공정이 개발 및 상업화 추진되고 있다. 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통해 발생한 합성가스에 대하여 수성가스 전환 반응을 통한 수소 생산 특성 및 수성가스 전환 반응의 공간속도 변화 및 스팀주입량 변화에 따른 반응 특성을 고찰하였다.