• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.1-10
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• 2016

연소불안정 능동제어를 위해서는 음향 발생기나 2차 연료 분사를 통해 압력 섭동이나 열방출 섭동에 변화를 주어야 한다. 2차 연료 분사의 위치 및 시점을 결정하기 위해서는 연소불안정 시 발생하는 열방출 섭동의 분포를 알아야 한다. 본 연구에서는 탄화수소 연료, 유입 속도, 당량비, 음향가진 조건을 변화시키며 위상에 따른 열방출 섭동의 분포를 실험적으로 측정하였다. 와류 발생에 따른 열방출 섭동은 $Damk{\ddot{o}}hler$ 수에 의해 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. $Damk{\ddot{o}}hler$ 수가 대략 4 - 5 보다 큰 경우는 와류의 leading edge에서 hot spot이 trailing edge에서 cold spot이 발생하였다. 이와는 반대로 $Damk{\ddot{o}}hler$ 수가 3 보다 작은 경우는 반대의 경향이 나타남을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.78-84
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• 2023

최근 이산화탄소배출 감축과 환경오염 물질 저감이 세계적인 이슈가 됨에 따라 규제를 강화하고 있다. 수송 부분에서는 사용 연료를 기존 화석 연료에서 수소 등 친환경 연료로 에너지 전환이 이루어지고 있다. 국내에서는 에너지 전환에 발맞춰 2040년까지 1,200기의 수소 충전소 구축을 목표로 하고 있어, 넓은 인화 범위를 가지는 고압 수소를 공급하는 충전소의 안전성 확보가 매우 중요하다. 본 논문에서는 충전소 사고 발생 시 충전소 내 근로자의 안전확보를 위해 국내 기준과 일본, 유럽 등의 수소 충전소 안전거리 기준 현황을 분석하여 안전거리 설정 가이드 라인을 제시하였다. 안전거리 설정 절차는 유럽의 EIGA 기준에 따라 설비별 사고 발생빈도와 TNO의 EFFECTS 소프트웨어를 활용한 피해 영향 분석을 통해 사망 확률이 3.5E-05 이하가 되는 안전거리를 산출하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.19-24
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• 2018

Fuel cells are used to generate electricity with a reformer. In particular, methanol has various advantages among the fuels for reformer. Methanol steam reformer devices can efficiently supply hydrogen to PEM fuel cell. This study investigated the optimal operation conditions of a methanol steam reforming process. For this purpose, aspen HYSYS was used for the optimization of reforming process. The optimal operating condition could be designed by setting independent variables such as temperature, pressure and steam to carbon ratio (SCR). The optimal temperature and steam to carbon ratio were $250-270^{\circ}C$ and 1.3-1.5, respectively. It is advantageous to operate at a pressure of 15-20 barg, considering the performance of the hydrogen purifier. In addition, a heat exchange network was designed to supply heat constantly to reformer through the latent heat of steam.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.66-73
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• 2020

현재 개발되고 있는 수소 압축 사이클에서는 압축기를 통해 초고압으로 압축된 수소를 고압용기 내에 저장하여 사용한다. 이러한 충전과정 중 용기내의 수소의 압력 및 온도 상승으로 인하여 고압용기에서 열응력이 발생할 수 있다. 고압용기의 신뢰성을 확보하기 위해서는 용기내의 수소의 온도를 예측하고 제어하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 이러한 고압용기의 신뢰성 해석을 위하여 50 MPa급 수소압축시스템에서 고압용기를 충전하는 과정에서의 압력상승에 따른 용기 내의 수소온도 변화 및 외부와의 열평형까지 걸리는 시간, 감압밸브를 지날 때의 수소온도 변화, 고압용기 냉각을 위한 열교환기의 요구능력 등에 대하여 이론적인 방법과 수치적인 방법으로 해석을 수행하였다. 이론해석 결과, 고압용기의 내부 온도는 충전하기 전에 40 ℃에서 충전 후 1^st cycle, 2^nd cycle에서 평균적으로 126.675 ℃, 62.1 ℃가 증가하였다. 또한, 고압용기의 충전량은 1^st cycle, 2^nd cycle에서 각각 7.9 kg, 8.9 kg으로 계산되었다. 본 연구의 결과는 수소충전소와 같이 수소압축시스템이 필요한 현장의 인프라 설계 및 구축 등에 유용하게 활용 될 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권1호
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• pp.32-37
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• 2002

산업현장에서 수소는 설비를 손상시킬 수 있는 주원인 중의 하나이며, 종종 설비를 파괴시키는 사고를 발생시킨다. 수소손상에 의한 결정립계의 공동 또는 미세균열은 강재의 파괴인성과 강도를 떨어뜨리는 원인이 되고, 따라서 과거 제한적인 방법으로 수소손상을 평가하기 위한 시도가 수행되었다. 본 연구에서는 초음파를 적용하여 수소손상을 검출하고 평가하기 위한 연구를 수행하였다. 미세조직 시험에 의해 확인된 시험편을 이용하여 초음파의 속도와 감쇠계수를 구한 결과, 수소손상에 의해서 초음파 속도는 감소하고 감쇠는 현저하게 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 수소손상을 검출하기 위한 신뢰성 있는 평가법을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.92-97
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• 2021

2021년 2월 '고압가스 안전관리법 시행규칙' 개정에 따라 2021년 8월27일부터 수소자동차 충전소에 설치한 가스누출검지경보장치, 긴급차단장치 및 화염검지기 등 안전장치 작동상태를 실시간으로 한국가스안전공사에서 관리하는 전산시스템으로 전송하여 운영하고 있다. 모니터링 시스템 구축결과와 함께 그동안 발생한 이상신호 통계분석 결과를 공유하여 수소충전소 안전관리에 활용토록 하고, 향후 안전관리 방향을 모색하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.485-488
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• 2006

고분자전해질형 연료전지(PEMFC)는 다른 연료전지에 비해 소형전원에서부터 분산용전원에 이르기 까지 넓은 응용범위를 가지고 있다. 이러한 PEMFC의 응용범위 중 메탄올 개질반응을 통하여 발생된 수소를 이용하는 휴대용 PEMFC 시스템의 경우, 개질 시 발생하는 일산화탄소가 백금촉매를 피독시켜 연료전지의 성능을 저하시키는 주요 원인이다. 따라서 연료전지의 성능저하를 막기 위해서는 개질가스의 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 낮추는 것이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 개질가스의 일산화탄소 농도를 낮추기 위한 반응기를 설계 및 제작하였으며, 상용촉매를 사용하여 CO저감 성능실험을 하였다. 또한, PROX 촉매 및 methanation 촉매를 조합하여 사용함으로써 $140^{\circ}C{\sim}190^{\circ}C$ (약 $50^{\circ}C$)의 온도범위에서 일산화탄소의 농도 10ppm이하의 결과를 나타내었다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.240-245
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• 2010

화석연료는 사용 후 재생이 불가능하고 매장량이 한정되어 있으며, 연소 시 발생되는 각종 공해물질로 인해 환경문제를 야기하고 있다. 이러한 맥락에서 차세대 청정대체에너지로서 주목을 받고 있는 것이 바로 수소에너지이다. 현재 가장 경제성이 있는 수소제조방법으로 알려진 천연가스 Steam Reformig(SRM)은 천연가스의 매장량 한계성으로 인해 그 제조비용이 높아지고 있어, 바이오매스 및 유기성 폐기물의 가스화를 통한 수소생산방법이 자원의 재순환, 페기물 처리, 열원의 이용, 직접적인 $CO_2$ 삭감 등의 부수적인 효과가 높아 경제성 있는 수소제조법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 잠재적으로 고갈 염려가 있는 화석연료를 대체하고, 화석연료의 연소 시 발생되는 환경문제를 해결하고자 열분해로와 고온개질기로 구성된 Pilot-scale Two Stage Gasifier를 개발하고, 본 장치 내에서의 biomass의 가스화 특성을 평가하고자 한다. 열분 해로에서의 가스화 실험 결과, 열분해로의 전환율은 약 70%로 나타났으며, $H_2$, $CH_4$, CO, $CO_2$의 평균 생성량은 각각 16.7, 11.3, 37.2, 26.6 L/mim의 결과를 보였다. 고온개질기로부터의 생성가스 수율의 결과로부터, 고온개질기에 적용된 $1100^{\circ}C$의 초고온에서의 개질 반응에 의해 $CH_4$의 대부분이 환원됨을 확인할 수 있었다. 본 연구로부터 개발된 장치의 냉가스 효율은 53.2%로 비교적 높은 결과가 얻어졌으며, 수소에 대한 평균 생성량은 55.4 L/min의 결과를 보였다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권6호
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• pp.3-8
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• 2015

일정 온도에서 중량 변화를 통하여 가스화 반응 특성을 살펴볼 수 있는 열중량 분석기(thermobalance)를 이용하여 하수슬러지의 수증기 가스화 특성 및 발생 가스의 농도 분석을 실시하였다. 반응 온도 및 수증기의 분압이 증가할수록 가스화 반응이 촉진되어 반응 속도가 증가하는 것으로 나타났다. 반응 kinetics 해석은 기체-고체 화학반응의 세 가지 모델이 이용되었다. 이 중 하수슬러지 촤의 수증기 가스화는 modified volumetric reaction model이 반응 kinetics를 가장 잘 나타내었으며, 이 때 activation energy와 빈도 인자는 각각 155.5 kJ/mol, $14,087s^{-1}atm^{-1}$로 분석되었다. 또한, 수증기의 분압에 따른 반응 차수는 0.68이었다. 합성가스의 발생 특성을 살펴보고자 $900^{\circ}C$에서 생성 합성가스를 분석한 결과 수소의 농도가 가장 높았으며 수증기 분압이 증가할수록 생성기체의 농도 특히 수소 농도가 급격히 증가하였다. 가스화와 동시에 수성가스화 변환반응이 진행되어 생성기체의 수소 생성 농도가 일산화탄소에 비하여 2-4배 높은 값을 나타내었다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.57-62
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• 2021

본 연구는 국제공동 연구로 개발 된 HyKoRAM 프로그램을 이용하여 저장설비(튜브트레일러)의 누출 시 위험성평가를 진행하였다. 수소충전소 내의 고압가스설비는 크게 4가지로 저장설비(튜브트레일러), 처리설비(압축기), 압축가스설비, 충전설비(디스펜서)로 분류된다. 그 중 저장설비인 튜브트레일러의 설계 사양, 주변 환경 조건 등을 반영하여 기존에 발생된 사고 및 잠재적 사고 위험 사고 시나리오를 구성하였다. 이를 통해, 수소충전소 저장 설비의 위험을 확인하고 수소충전소 안전성 향상을 위한 대책을 제안한다.