• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.35 no.3
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• pp.313-331
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• 2022

Natural or native abiotic molecular hydrogen (H₂) is a major component in natural gas, however yet its importance in the global energy sector's usage as clean and renewable energy is underestimated. Here we review the occurrence and geological settings of native hydrogen to demonstrate the much widesprease H₂ occurrence in nature by comparison with previous estimations. Three main types of source rocks have been identified: (1) ultramafic rocks; (2) cratons comprising iron (Fe²⁺)-rich rocks; and (3) uranium-rich rocks. The rocks are closely associated with Precambrian crystalline basement and serpentinized ultramafic rocks from ophiolite and peridotite either at mid-ocean ridges or within continental margin(Zgonnik, 2020). Inorganic geological processes producing H₂ in the source rocks include (a) the reduction of water during the oxidation of Fe²⁺ in minerals (e.g., olivine), (b) water splitting due to radioactive decay, (c) degassing of magma at low pressure, and (d) the reaction of water with surface radicals during mechanical breaking (e.g., fault) of silicate rocks. Native hydrogen are found as a free gas (51%), fluid inclusions in various rock types (29%), and dissolved gas in underground water (20%) (Zgonnik, 2020). Although research on H₂ has not yet been carried out in Korea, the potential H₂ reservoirs in the Gyeongsang Basin are highly probable based on geological and geochemical characteristics including occurrence of ultramafic rocks, inter-bedded basaltic layers and iron-copper deposits within thick sedimentary basin and igneous activities at an active continental margin during the Permian-Paleogene. The native hydrogen is expected to be clean and renewable energy source in the near future. Therefore it is clear that the origin and exploration of the native hydrogen, not yet been revealed by an integrated studies of rock-fluid interaction studies, are a field of special interest, regardless of the presence of economic native hydrogen reservoirs in Korea.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2003.02a
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• pp.165-170
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• 2003

태양광발전은 수소에너지, 풍력발전 등과 더불어 화석에너지를 대신하여 전기생산을 할 수 있는 미래의 무공해 청정에너지 자원으로 주목받고 있다. 태양광 이용은 화석에너지에 비하여 경제성이 미흡하여 보급에 많은 애로가 있었으나 지속적인 연구개발로 인하여 경제성확보에 많은 성과가 있었고 또 환경오염에 대한 대체에너지 개발에 대한 사회전반에 걸친 폭 넓은 이해를 바탕으로 이용분야를 점차 확대하고 있다 우리나라의 태양광 이용은 낙도나 오지의 전원, 고속도로의 전광판 및 비상전화 전원, 산불방지 관측장치의 전원, 주거용 주택에서 전기기기 전원 등으로 이용되고 있다 반면 선진외국에서는 주로 대규모 발전용으로 연구 개발되고 있으며 국가적 차원에서 지속적인 투자가 이루어지고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Society for Bio-Environment Control Conference
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• 2003.04a
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• pp.170-174
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• 2003

태양광발전은 수소에너지, 풍력발전 등과 더불어 화석에너지를 대신하여 전기생산을 할 수 있는 미래의 무공해 청정에너지 자원으로 주목받고 있다. 태양광 이용은 화석에너지에 비하여 경제성이 미흡하여 보급에 많은 애로가 있었으나 근래 지속적인 연구개발로 인하여 경제성확보에 많은 성과가 있었고 또 환경오염에 대한 대체에너지 개발에 대한 사회전반에 걸친 폭 넓은 이해를 바탕으로 이용분야를 점차 확대하고 있다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.138.1-138.1
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• 2010

정부는 그린홈 100만호 보급 사업에서 연료전지의 보급 목표를 2010년 200대 2011년 300대, 2012년 500대로 결정하였고 이에 따라 2012년까지 누적 보급대수가 1000대에 달할 전망이다. 본 연구에서는 현재 상업화 되어있는 국내업체의 1kW급 가정용 연료전지 시스템을 2009년에 도입되는 것으로 가정하여 경제성평가를 수행하였다. 분석의 편의상 2009년 서울 지역 난방면적 $100m^2$을 기준으로 전제하였고, 대표가정의 전기와 열수요는 CES 소형 열병합 사업 타당성 분석 프로그램(GS파워, 2006)을 활용하여 구했다. 비용의 경우 기존 보일러의 설비가격은 60만원이며 연료전지시스템의 설비가격은 1200만원이다. 다만 연료전지의 고가 소모품인 스택은 2007년 발간된 한국에너지 기술연구원의 신재생에너지 경제성평가 보고서를 인용하여 스택의 수명은 5년, 교체비용은 1000만 원이나 5년마다 30%의 비용 하락을 전제하였다. 또한, 연료전지시스템의 수명을 20년으로 가정하였으며 할인율은 5.5%를 가정하였다. 한편, 가정용 연료전지의 최적 운전방안을 찾기 위해서 기존 설비를 이용한 비용과 전기추종운전, 열추종운전의 시뮬레이션을 수행한 뒤 세가지 결과를 시간대별로 비교함으로써 최적의 시간대별 운전방식을 선택하는 복합추종운전의 비용을 분석하였다. 시뮬레이션결과, 기존 설비 이용 시 에너지 비용은 1,934,864원으로 분석된 반면 연료전지를 이용한 전기추종은 1,123,691원, 열추종은 1,180,425원, 복합추종은 1,121,174원으로 계산되었다. 한편 편익면에서는 복합추종운전시 813,690원의 편익이 발생하는 것으로 분석되었으며 B/C ratio의 결과는 0.405로 현재로서는 연료전지 시스템이 경제성이 없는 것으로 분석되었다. 따라서 정부는 연료전지의 보급목표와 민간 주도의 자생적인 시장형성을 촉진하기 위해서 단순 설치 보조금 이외에 연료전지시스템과 스택의 비용을 획기적으로 저감 시킬 수 있는 기술개발을 촉진하는 정책 병행이 필요해 보인다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.686-686
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• 2009

가스하이드레이트는 수소결합을 하는 물분자의 고체상 격자(Lattice)내에 포집되어 들어가는 기체분자로 구성된 결정화합물로서 외형적인 형태는 얼음과 거의 유사하다. 천연가스 하이드레이트 기술의 최대장점으로는 액화천연가스(LNG)는 초저온인 $-162^{\circ}C$의 저장조건이 필요하지만 천연가스하이드레이트(NGH)기술은 비교적 온화한 조건인 $-15^{\circ}C$에서 천연가스를 고체상태로 저장/이용할 수 있다는 것이다. 천연가스를 $-162^{\circ}C$에서 액화시킨 LNG상태로 생산, 수송, 저장하는 경우보다 고체상태인 NGH(Natural Gas Hydrate)로 만들어서 생산, 수송, 저장할 경우 천연가스의 생산, 수송, 저장, 재가스화 등의 일련의 공정과 비교해볼 때 LNG방법보다 약 24%이상의 경비를 절감을 할 수 있다고 보고되어지고 있다. 따라서, 천연가스의 수송 및 저장기술에서의 탁월한 경제성으로 인해 선진국에서는 가스하이드레이트에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히 일본은 5Ton/Day용량의 NGH 생산플랜트를 건설하여 시운전 중에 있다. NGH기술의 주요 활용분야는 대용량의 가스매장량을 요구하여 LNG공정기술을 적용할 수 없는 중소형가스전 또는 한계가스전에 경제적으로 적용하는 해양수송분야와 천연가스 공급망이 갖춰져 있지 못한 지역에 NGH Pellet형태로 수송/재기화하여 활용하는 내륙운송이 분야가 있다. 국내에서는 지식경제부 국책과제인 ETI(Energy Technology Innovation)사업을 시작으로 국가경쟁력 제고 차원에서 이러한 기술의 기반구촉 및 실증화 사업이 진행되고 있다. 주요 내용으로는 NGH Process Flow, Overall NGH Process concept diagram, NGH Carrier outline, NGH Land Transportation chain 등이 포함되어 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2019.11a
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• pp.139-140
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• 2019

세계경제는 인류의 지속가능한 성장을 위해 2020년을 기점으로 저탄소 경제체제에서 무탄소(에미션 제로·Emission Zero) 경제체제로 변화를 꾀하고 있는 상황이다. 이러한 변화는 해운분야에서도 예외가 아니다. 국제해사기구에서 선박온실가스 규제라고 할 수 있는 에너지효율 규정이 해양오염방지협약 부속서 6의 제4장(에너지 효율관리)으로 2011년 개정·채택된 것을 시작으로 최근 2030년까지 40%감축, 2050년까지 50% 감축이라는 온실가스 감축목표를 설정하여 본격적인 온실가스 감축을 위해 노력하고 있다. IMO는 감축목표를 달성하기 위한 단기조치, 중·장기 조치를 2023년까지 완성한다는 목표를 설정하고 장애요인 분석, 국가별 영향평가, 역량강화 및 기술지원과 연구개발에 관한 로드맵을 포함한 최종 전략 수립을 진행하고 있으나 문제는 국제해사기구(IMO) 2030 온실가스 감축목표 달성은 현재 사용되고 있는 화석연료로는 불가능하기 때문에 선박추진 연료로써 수소, 연료전지, 메탄올 등 대체에너지 개발을 대폭 지원하는 국가의 정책전환이 시급하며 이를 구체화할 수 있는 정책개발이 시급하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.152.1-152.1
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• 2010

매립지에서 유기물의 분해로 발생되는 매립가스는 악취 등으로 인한 대기오염뿐만 아니라 온난화지수가 21인 메탄이 약 50vol% 이상 포함되어 있어 지구온난화에 큰 영향을 미친다. 하지만 매립가스를 에너지원으로 활용하면 대기오염저감, 지구온난화 감소, 대체에너지원 확보뿐만 아니라 CDM사업 등과 연계하여 부가수익창출이 가능하다. 현재 국내에는 약 242개의 폐기물매립지가 있는데, 이중 매립가스를 활용하는 곳은 단지 14개소로 개별 경제성이 있는 대형매립지에서만 자원화시설을 설치하여 운영 중이며 그 외 매립지에서는 매립가스를 소각 또는 단순 대기 방출하여 대기오염유발과 동시에 대체에너지원 미활용으로 국가차원에서 큰 손실이므로 이를 활용할 수 있는 기술개발이 시급하다. 현재 매립가스 에너지화 기술로는 매립가스 열량에 따라 가스엔진, 가스터진, 증기터빈을 이용하는데 국내에서는 수분제거와 같은 간단한 처리 과정을 거친 후, 정제 없이 사용한다. 그런데 매립가스 구성 성분 중 일부 미량가스($H_2S$ 등)는 부식성이 높아 실제 공정에서 큰 문제점으로 작용하게 되므로 전처리공정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 매립가스를 중심적환장으로 이송하여 경제성을 가지는 에너지원으로 활용할 수 있는 기술개발을 목표로 하이드레이트 기술을 활용함에 있어 전처리 기초연구를 수행하였다. 매립가스 구성성분 중 대표적 악취물질인 메르캅탄과 부식성 물질인 황화수소의 전처리 기술로서 활성탄 흡착방법을 이용하여 외부에서 관찰이 가능하고 흡착탑을 2단으로 구성하여 활성탄 흡착탑을 제작하였다. 대상가스는 일반적으로 매립가스에 포함되어 있는 성분으로 제작하여 사용하였고 흡착탑 전 후 가스의 성분분석은 LMSxi를 이용하였다. 실험결과 활성탄의 상태, 접촉시간, 흡착탑의 구성에 따라 50~80%의 제거효율을 보였으며 이는 활성탄 흡착탑을 매립가스 에너지화의 전처리 시설로 사용될 경우 각각의 변수들에 대해 정확한 공정설계가 필요하다고 할 수 있다.

• New & Renewable Energy
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• v.1 no.3 s.3
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• pp.42-50
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• 2005

This paper deals with the economic feasibility model and analysis of a hydrogen fuel-cell vehicle [FCV] against two similar types of non-business vehicles fueled with gasoline [GV] and diesel [DV] considering greenhouse gas [GHG]. Considering the price of vehicles and annual operating cost, we build a classical economic feasibility model. Since the economic feasibility could be affected by many input factors such as the prices of vehicles, the price of fuels, annual driving distance and so on, we estimate the average future values of input factors, which is defined as "the average case". Based on the average case, we assess the representative economic feasibility of a FCV with/without GHG, and by changing various annual driving distances, we assess its economy in terms of net-present value, internal rate of return, and payback period. In addition, we make some sensitivity analysis of its economic feasibility by changing the values of the critical input factors one at time. Based on the average case, it turns out that the consumer of a FCV could save 25,000 won/year for a GV, but the consumer could pay 120,000 won/year more for a DV. This indicates that gasoline vehicles could be replaced gradually by FCVs in Korean market which might be formed by those consumers driving annually more than approximately 14,800 km. As the results of our sensitivity analysis, it turns out that a FCV is no more economical if the difference of the prices between FCV and GV is more than 10,130,000 won or the price of hydrogen fuel could be more than 5,136 won/kg.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2007.11a
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• pp.187-192
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• 2007

A project is being implemented to develop the long distance energy transport technology using the chemical reactions. This project can be classified into three main research categories covering heat recovery reaction, long distance energy transport, and heat generation reaction. In this study, the methanol is selected as a system material since it shows several unique superior characteristics as follows: gaseous state of reactant and product, large heat of reaction, high yields of reaction at relatively low temperature, and also steady and economical supply. Furthermore, it is anticipated that the outcomes of this study can be widely applied to the related industries. A feasibility study was carried out to evaluate the economics of this technology which study was based on the following case: 10,000 households, 15km distance energy transportation, utilization of waste heat from power plant.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.27 no.3
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• pp.19-26
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• 2023

Hydrogen, a clean energy source free of COx emissions, is poised to replace fossil fuels, with its usage on the rise. Despite its high energy content per unit mass, hydrogen faces limitations in storage and transportation due to its low storage density and challenges in long-term storage. In contrast, ammonia offers a high storage capacity per unit volume and is relatively easy to liquefy, making it an attractive option for storing and transporting large volumes of hydrogen. While NH₃ decomposition is an endothermic reaction, achieving excellent low-temperature catalytic activity is essential for process efficiency and cost-effectiveness. The study examined the effects of different zeolite types (5A, NaY, ZSM5) on NH₃ decomposition activity, considering differences in pore structure, cations, and Si/Al-ratio. Notably, the 5A zeolite facilitated the high dispersion of Ni across the surface, inside pores, and within the structure. Its low Si/Al ratio contributed to abundant acidity, enhancing ammonia adsorption. Additionally, the presence of Na and Ca cations in the support created medium basic sites that improved N₂ desorption rates. As a result, among the prepared catalysts, the 15 wt%Ni/5A catalyst exhibited the highest NH₃ conversion and a high H₂ formation rate of 23.5 mmol/g_cat·min (30,000 mL/g_cat·h, 600 ℃). This performance was attributed to the strong metal-support interaction and the enhancement of N₂ desorption rates through the presence of medium basic sites.