• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.51-59
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• 2005

수소 분리막의 적용 분야는 석탄가스, 천연가스, 메탄가스 혼합기체이며, 고온/고압 및 수소농도가 낮은 혼합기체에서 고순도의 수소를 제조하는 곳이다. 특히 치밀질 세라믹 멤브레인은 고온에서 가스화한 석탄가스나 차세대의 쓰레기 처리 기술인 가스화 용융처리에서 생긴 고온가스로부터 고순도의 수소를 분리할 수 있다. 분리한 수소는 고온을 유지하기 때문에 연료전지 발전에 최적이다. 종래의 연료전지는 발전을 위해서 수소의 가열이 필요했으나 이것이 불필요하게 되어 발전 전체의 효율이 향상된다. 석유화학 산업에서 발생하는 혼합기체에서 수소를 분리하여 사용하고 남은 기체는 연료로 재사용할 수 있다. 분리막의 재질로는 고분자계가 개발되고 있으며 고분자 지지체에 백금이나 로듐과 같은 촉매를 코팅하는 방법이다. 이는 기공의 제어가 용이하고 대량생산이 가능한 장점이 있지만 고온에서 사용이 불가능하고 입자상 물질에 의해 분리막의 손상이 문제가 되고 있다. 이에 비해 치밀질 세라믹 멤브레인은 세라믹의 특성에 의해 고온 및 고압에서도 적용이 가능하며, 실온이나 저압의 조건에서도 적용이 가능한 특징을 가진다. $900^{\circ}C$의 고온에서 적용시 세라믹 멤브레인에는 특성열화가 없어 수명이 긴 장점을 가지게 된다. 수소가 포함되어 있는 기체에서 수소 만을 분리하는 방법은 흡착이나 분리막을 이용하는 방법이 일반적이며 흡착에 의한 방법은 일부 실용화가 진행되고 있다. 고효율의 수소를 분리하는 방법으로 분리막을 이용하는 방법이 있다. 현재 치밀질 수소 분리막의 연구는 외국(미국, 일본 등)에서도 초기 연구 단계이다. 국내에서도 이런 연구가 선행되어 외국과의 기술 격차를 줄이고 에너지 자원에 대한 확보가 필요하기 때문에 이 연구가 수행되었다. 치밀질 멤브레인의 소재로는 proton 및 전자전도가 가능한 소재로서 Ba-Ce-Y계를 기본조성으로 하여 내구성과 전기전도도를 향상시키기 위해 Ca, La, In, Yb를 치환하였다. 제조한 재료의 물리화학적 특성을 평가하였고, 수소여과 장치를 이용하여 여과 효율을 평가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.91-99
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• 1999

Mg, Ni, graphite chips을 원료로 하여 기계적 합금화를 수행한 결과, 분위기 수소와 carbon의 불안정한 유기화합물이 합성되어 사료 획득시에 격렬한 발화 현상을 야기하는 것으로 생각되며 수소 분위기에서 45Mg+55Ni chips을 합성한 후 graphite를 첨가하여 Ar 분위기에서 합금화한 결과 Mg-Ni-C가 합성되었다. 개선된 공정에서 획득한 시료는 623K에서 약 4.9 wt%의 수소를 저장하지만 안정한 Mg-Ni-C-H의 합성여부와 수소화 특성등은 보다 면밀한 물리화학적 검토가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.93-95
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• 2006

도시가스, LP 가스, 가솔린 등의 수증기 개질의 반응온도가 $700^{\circ}C$이상의 고온에서 이루어지는 것에 비해 DME 수증기 개질의 반응온도는 $400^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 이루진다는 점에서 우수하다. 또한 황 성분을 함유하지 않기 때문에 원료로부터 탈황 과정이 필요 없다. 특히 DME 수증기 개질의 경우 반응온도가 낮은 것과 개질 촉매가 일반적으로는 Cu 계 촉매이기 때문에 도시가스 등의 개질장치와 달리 CO 변성 장치가 불필요하다. 이 때문에 수소제조를 위해 개질장치가 소형화 가능하고 연료전지 자동차로의 탑재가 용이하여 가능성이 높다 개질장치가 소형화 가능한 것으로 메탄올의 수증기 개질이 있지만 메탄올은 독성이 있다는 점이 문제시되고 있다. 그 점에서 메탄올의 수증기 개질 보다 반응 온도는 다소 높게 되지만 독성 없는 DATE는 기존의 LP가스 인프라를 이용할 수 있는 ME는 특히 우수한 수소제조를 위한 원료이고 수소저장체로 사료된다. 본 연구에서는 가능성 높은 촉매를 사용하여 DME로부터 수소 전환율, 수소 생성속도와 양에 대한 실험실적 결과를 고찰하고자 수행하였다

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.787-791
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• 1995

중수형 원자력발전소의 중수는 중성자 흡수반응에 따라 그 일부가 삼중수소화 된다. 삼중수소의 제거반응에 효율적인 고분자 백금촉매를 제조하여 회분식 반응기에서 탈삼중수소 반응실험을 수행하였다. 기액접촉반응탑내에서 고분자 촉매는 탈삼중수소 반응에 유효한 활성이 있음을 확인하였다.

• 한국태양광발전학회지
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• 제7권2호
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• pp.22-28
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• 2021

최근 잇따라 발생하고 있는 이상 기후로 탄소 중립에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라 정부도 신재생에너지 중심의 에너지 전환과 수소 경제 활성화에 대한 정책을 연일 발표하면서 많은 국책 과제들이 추진되고 있다. 잉여 재생에너지를 수소 가스로 변환하여 저장했다가 필요할 때 다시 전기로 사용하거나, 수소 가스 자체를 타 산업에 활용할 수 있게 해주는 핵심 기술이 수전해 기술이다. 다양한 수전해 기술 중에 PEM 수전해 기술은 재생에너지의 빠른 변동에 신속하게 대응할 수 있어 재생에너지 확산과 더불어 최근 높은 관심을 받고 있는 기술이다. 그러나 비싼 촉매와 내부식성이 필요한 핵심 부품들이 국산화 되어 있지 않아 장치의 가격이 높은 상황이다. 그에 따라 아직은 수전해를 통해 생산된 수소 단가가 다른 기술을 통해 생산된 수소들 보다 가격이 높아 상업화가 더디게 진행되고 있다. 그러나 정밀 가공, 열처리, 코팅 등의 뿌리 기술들을 이용하면 PEM 수전해기의 핵심 부품인 bipolar plate나 end plate, 분리판 등을 국산화 하여 수소 생산 단가를 낮출 수 있는 여지는 충분하다. 탄소 중립에 반드시 필요한 그린 수소가 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 산업간 기술 협력이 절실한 시점이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권4호
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• pp.283-290
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• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.183-183
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• 2012

최근 환경오염과 천연자원의 고갈로 태양광을 이용한 수소와 산소를 제조하는 광전기화학적 물분해 반응이 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 란타늄 알루미네이트 단결정 기판 위에 니오븀을 도핑한 이산화 티타늄을 증착 시킨 후 two-step sol-gel법을 이용하여 아나타제 이산화티탄늄 나노막대를 성장시켰다. 성장시킨 아나타제 티타늄산화 막대는 구조적인 특징과 모양, 크기를 전구체 용액의 수소이온화지수(pH)를 조절함으로써 변화 시킬 수 있다. 니오븀을 도핑한 이산화 티타늄 기판 위에 높은 수소이온화지수(pH 10 이상)을 이용하여 우선 배향된 아나타제 나노 막대를 성장 시킬 수 있으며, 주사전자현고해상도 투과전자현미경, x선 회절 분석기를 통해 구조적 특성을 평가하였다. 또한 수소이온화지수를 조절(pH 9)하여 만든 다결정질 아나타제 나노구형과 우선배향된 나노막대의 전하이동특성을 분석하기 위하여 기체 색층분석법(GC), 광전기화학법(PEC), 임피던스를 측정하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권1호
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• pp.7-12
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• 2006

본 연구에서는 수소화 와 전자빔 사진식각 공정을 이용하여 비가역적이며 안정화된 마이크로 크기의 강자성 구조체를 개발하였다. $Fe_XZr_{100-x}(x=65-85\%)$의 평균성분과 약 1 nm 정도의 성분변조주기를 가지며 총두께가 100 nm 정도인 성분변조(CM) 된 Fe-Zr 박막이 적층되었다. CM Fe-Zr 박막의 자성성질은 SQWID magnetometer, VSM, 그리고 B-H loop tracer로 측정하였다. 수소화 과정 후에 CM 박막은 유사한 균질의 합금 막 보다 모든 성분에서 더 큰 자기 모멘트를 나타내었고 $Fe_{80}Zr_{20}$ 성분에서 가장 큰 증가를 보였다. 수소화 된 $Fe_{80}Zr_{20}$ CM 막은 상온에서 aging을 거친 후에 아주 큰 자기모멘트 증가를 보여 안정되고 비가역적이며 연자성 상태로 변화됨을 알 수 있었다. 전자빔 사진식각기술을 사용하여 원형의 윈도우를 $Fe_{80}Zr_{20}$ CM막 위에 형성한 후에 이 윈도우를 통하여 선택적인 수소화를 실행하였다. 사진식각기술을 통한 수소화는 $49\%$의 자기 모멘트를 증가 시켰다. 이 방법은 나노 크기의 구조에도 적용할 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권1호
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• pp.74-80
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• 1989

광합성 세균의 수소생성 향상을 위한 노력의 일환으로 수소생성능이 좋은 Rhodopseudomonas E15-1 을 고정화하여 수소생성에 적당한 조건을 조사하였다. 담체로 4%의 alginate를 사용하였을 때 수소생성량이 많았으며 고정화함에 따라 산소. 질소에 대한 억제효과를 덜 받았다. Alginate 고정화 세포는 그 지름을 2mm 이하로 하는 것이 겔내로의 확산저항이 적으므로 적당했다. 여러가지 유기물을 활용하여 수소를 생성할 수 있었으며 특히 citrate, fumarate와 malate 같은 유기산의 경우 30mM의 농도가 수소생성에 있어서 적당하였다. 또한 고정화세포를 이용한 계속적인 수소생성에 있어서 20일부터 활성이 감소하기는 하나 겔의 구조적 안정성은 30일까지 유지되었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.237-242
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• 1998

Zr합금의 수소화 반응속도에 미치는 합금원소의 영향을 평가하기 위하여 Zr과 Zr-0.8Sn-XNb계열(X=0.2, 0.4, 0.8, 1.0) 및 Zr-0.4Nb-YSn계열(Y=0.5, 0.8, 1.5, 2.0)의 3원계 합금으로 electro-microbalance가 장착된 TGA (thermo-gravimetric apparatus)장치를 이용하여 40$0^{\circ}C$에서 1기압 수소와의 반응에 따른 무게증가를 in-situ로 측정하였다 Sn 첨가량이 증가함에 따라 1.5% 까지는 수소반응에 따른 무게증가율이 낮게 나타났으나 Sn을 2.0% 함유한 Zr-0.4Nb-2.0Sn합금의 경우 가장 높게 나타났다. 이는 Sn의 함량이 증가할수록 수소침투에 대한 저항성이 증가함을 의미하지만 Sn이 고용도 이상 함유되면 Sn을 함유한 다량의 석출물이 대량수소침투의 site로 작용하여 수소침투가 가속화된 것으로 평가된다. Nb의 경우 첨가량을 증가시킬수록 무게증가는 크게 나타났는데 이는 Nb이 수소흡수성이 크기 때문이며 Zr-0.8Sn-0.2Nb 및 Zr-0.8Sn-0.4Nb 합금보다 Zr-0.8Sn-0.8Nb 및 Zr-0.8Sn-1.0Nb 합금의 경우 TEM을 이용한 금속간 석출물(intermetallic precipitates) 분석에서 이러한 석출물들의 평균크기 및 개수가 크게 평가되었고, 또한 Zr-0.8Sn-0.2Nb, Zr-0.8Sn-0.4Nb 합금에서는 관찰이 되지 않는 $\beta$-Zr 석출물이 관찰되었다 이러한 사실로부터 Nb의 큰 수소흡수성에 부가적으로 이러한 석출물들이 수소침투를 가속화 하는 데에 기여하는 것으로 여겨진다.