• Journal of Energy Engineering
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• v.15 no.2 s.46
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• pp.96-106
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• 2006

Among several different hydrogen production technologies, solar hydrogen system for water splitting is the only clean and sustainable energy supplier. Hydrogen production by water-splitting utilizing solar energy has attracted considerable interest since the pioneering work of Honda and Fujishima in 1979, who discovered that water can be photo-electrochemically decomposed into hydrogen and oxygen using a semiconductor ($TiO_2$) electrode under UV irradiation. Most efforts to utilize solar ray lead to explore visible responding photocatalysts, PEC cells and other fusion technology like bio-photocatalytic conversion. In this paper, photon utilization technologies for water splitting have been briefly reviewed except solar thermal utilization technology.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.264-267
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• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• Membrane Journal
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• v.33 no.4
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• pp.168-180
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• 2023

H₂ generation from renewable sources is crucial for ensuring sustainable production of energy. One approach to achieve this goal is biohydrogen production by utilizing renewable resources such as biomass and microorganisms. In contrast to commercial methods, biohydrogen production needs ambient temperature and pressure, thereby requiring less energy and cost. Biohydrogen production can reduce greenhouse gas emissions, particularly the emission of carbon dioxide (CO₂). However, it is also associated with significant challenges, including low hydrogen yields, hydrodynamic issues in bioreactors, and the need for H₂ separation and purification methods to obtain high-purity H₂. Various technologies have been developed for hydrogen separation and purification, including cryogenic distillation, pressure-swing adsorption, absorption, and membrane technology. This review addresses important experimental developments in dense polymeric membranes for biohydrogen purification.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2003.05a
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• pp.323-347
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• 2003

수소에너지 기술; 에너지는 국가의 안전 및 경제 사회발전을 이룩하는데 있어 절대적인 요소이자, 미래 산업을 유지하는 원동력이다. 기존의 화석연료를 대신할 신에너지 제조기술은 21세기 에너지안보 및 국가 경쟁력을 결정하는 중요한 요소기술이다. 장기적으로는 물로부터 수소를 제조하고 사용 후 다시 물로 돌아가는 이상적인 수소에너지 시스템이 기대된다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.543-547
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• 2007

화석연료의 점진적 고갈과 그 사용에 따른 지구온난화 그리고 에너지 안보를 해결하기 위하여 세계 각국에서는 대체에너지 개발에 노력을 기울이고 있다. 그 중 수소는 가장 주목받고 있는 대체에너지 원으로 현재 기술개발을 통하여 상업화 시기를 앞당기려고 하고 있다. 다시 말해서, 현재는 수소에너지 시대의 진입 시점이라고 할 수 있다. 이러한 수소는 다양한 소스에서 생산될 수 있으며, 수송연료로 연소 시, 유해 배출물이 거의 나오지 않는 장점이 있다. 그러나 수소는 그 생산 경로에 따라서, 다양한 환경성 및 경제성을 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 국내 수소 생산 방식으로 개발/상업화 되어 있는 NGSR, Naphtha SR, WE에 대하여, LCA와 LCCA 방법을 통하여, 수소 경로 전반 즉, 원료채취에서부터 자동차로 주행하였을 때까지를 포함하여 각 대상 수소 경로의 환경성과 경제성을 평가하였다. LCA와 LCCA 결과를 살펴보면, Naphtha SR 및 NGSR 수소 경로에서는 지구온난화와 화석자원 소모 부문 모두 기존연료와 비교해보았을 때 개선효과가 뚜렷하게 나타났으나, WE 수소 경로에서는 오히려 환경부하가 증가되는 것으로 나타났다. 또한 비용적인 측면에서 살펴보면, 수소에 가솔린과 동일한 연료 세율을 부과하더라도 수소가 가솔린에 비하여 주행 시 연료 비용이 저감되어 연료로서 가격경쟁력을 확보하였으며, 연료세를 부과하지 않는 다면, Naphtha SR로 생산하여 유통한 수소가 수송연료로써 가장 비용 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.802-805
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• 2009

생활폐기물을 플라즈마 가스화하고 얻어지는 합성가스로부터 수소를 생산하는 파일럿플랜트 건설 계획을 소개한다. 이 파일럿플랜트는 현재 가동 중인 청송군의 10톤/일급 플라즈마 가스화 시설을 고농도 합성가스를 생산하는 시설로 변경하고 수소전환반응기와 수소 PSA 장치를 부착하여 99.999% 순도의 수소 $200Nm^3/h$을 생산하여 연료전지 발전하는 것으로 계획되어 있다. 이 파일럿플랜트는 $20Nm^3/h$ 급의 폐기물 플라즈마 가스화 - 고순도 수소 생산 기술개발 완료에 이은 상용화 실증 시설이다.

• New & Renewable Energy
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• v.1 no.1 s.1
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• pp.24-31
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• 2005

수소에너지는 궁극적으로 인류가 당면하고 있는 에너지와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 유일한 꿈의 에너지원으로 평가된다. 향후 $30\~40$년 뒤에 예상되는 수소에너지 시대, 즉 수소경제의 비전이 달성될 때 수소이용 기술인 연료전지 기술은 보편화돼 새로 건설되는 발전소는 연료전지 발전소가 대부분일 것이며, 가정과 상업용 건물에도 연료전지가 설치될 것이다. 또한 운행되는 상당 부분의 승용차와 버스가 연료전지 차량이며, 이에 상응해 주유소의 절반 정도는 연료전지 차량에 수소를 공급하는 수소 주유소로 대체될 것이다. 그러나 이러한 꿈을 이루기 위해서는 수소에너지 체계의 핵심인 연료전지 기술의 상용화는 물론 풍력, 태양 등을 이용한 대체에너지원으로부터의 수소생산기술, 수소저장, 운송에 이르는 수송 인프라스트럭처 구축 등 해결해야 할 과제가 적지 않다. 본 고에서는 수소이용기술의 대표적 기술인 연료전지 기술의 개발현황과 전망을 소개하고자 한다. 특히 연료전지 기술을 조기 상용화 하고자 하는 각 국의 노력을 소개하고, 응용분야별 해결되어야 할 기술적 문제 등을 소개한다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.19 no.2
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• pp.132-138
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• 2008

금속산화물의 열화학싸이클에 의한 수소생산 소재중 안정성이 우수하고 물분해 수소생산능이 비교적 우수한 $NiFe_2O_4$를 합성하여 열화학수소생산공정 적용시 최적화의 조건에 대하여 검토하였다. 합성한 $NiFe_2O_4$는 격자상수가 $8.34\;{\AA}$이었고, 뫼스바우어에 의해 구조는 Ni이 페라이트 구조인 $AB_2O$의 B위치에 주로 위치하는, A 및 B의 상대적 흡수강도가 57.9:42.1인 역스피넬구조를 보이고 있다. 이러한 구조의 $NiFe_2O_4$의 열적환원은 $610^{\circ}C$부터 시작하여 $1200^{\circ}C$에 이르는 동안 약 1.1 wt%의 무게감소가 관찰된다. 물에 의한 산화과정에서 수소가 발생하게 되는데, $1200^{\circ}C$이하의 환원온도에서 가능한 수소생산량은 약 $0.45\;cm^3/g{\codt}cycle$ 이었다. 산화 환원의 반복과정에서 $NiFe_2O_4$의 XRD에 의한 구조변화는 관찰되지 않아 매우 안정한 구조를 갖는다는 것을 보여주었다. 수소생산을 위한 무게당 싸이클당 수소생산양은 산화 환원과정의 온도범위가 가장 중요하였고 물의 접촉시간은 중요한 요소가 되지 않았다. 열적 환원과정에서 많은 양의 수소생산성능을 보이기 위해서는 $1200^{\circ}C$이상의 고온을 필요로 하는 것을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.337-337
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• 2010

하나로 반사체의 수직공 안에 설치된 냉중성자원 시설계통의 수조내기기는 원자로에서 생성되는 열중성자를 약 22K의 감속재로 감속시켜 0.1~10 meV 범위에서 높은 선속을 갖는 냉중성자를 생산한다. 냉중성자를 생산하기 위한 냉중성자원 시설계통의 구성은 감속재인 수소를 포함하고 있는 수소계통, 수소의 외부누출을 방지하기 위한 가스블랭킷계통, 극저온의 액체수소를 생산하기 위한 헬륨냉동계통, 극저온인 액체수소 층을 감속재용기 내에 유지하기 위한 진공계통 등으로 되어있다. 이들 계통 중 진공계통은 냉중성자원 시설계통의 정상운전 시 액체수소 열사이펀, 감속재용기 등의 냉중성자원 극저온 부품의 단열을 위하여 진공용기의 내부 진공도를 공정진공도 이하로 유지하기 위한 계통이다. 정상운전 시 진공계통으로부터 발생되는 배기 가스는 배기 수집탱크에 포집된다. 냉중성자원 시설계통으로부터 발생되는 배기가스는 배기수 집탱크를 통하여 수소의 누출여부를 확인한 후 원자로홀로 배기되도록 되어 있으며, 만일의 경우 탱크내부의 배기가스 수소 농도가 기준치인 3.5%이상일 때는 유입 원을 자동으로 차단하고, 희석용 가스인 고압의 질소를 주입하여 수소의 농도를 기준치 이하로 낮춘 후 원자로 홀로 자동 배출하도록 되어 있다. 본 논문에서는 냉중성자가 생산되는 냉중성자원 시설계통의 운전과정에서 진공계통으로부터 배출되는 배기가스를 배기수집탱크로 포집하고, 이 가스에 대해 수소가스의 농도를 분석하여 원자로 홀로 안전하게 배기할 수 있도록 수행된 수소가스 분석에 대해 기술하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.303-305
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• 2005

현재 인류가 직면하고 있는 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 최선의 대안으로서 수소 에너지 및 연료전지 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 디메틸 에테르를 이용한 수소 생산 기술에 대한 연구를 수행하였다 디메틸 에테르(BATE)는 안정한 화합물로서 비 활성적이고 부식성이 없으며 발암성 및 마취성이 얼어 인체에 무해한 청청 연료로서 각광을 받고 있으며 특히 기존의 LPG 인프라를 그대로 사용할 수 있는 장점 등으로 수소 스테이션 및 소형 연료전지용 수소 발생기 등에의 적용을 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 이러한 응용을 위한 수소 발생기용 DME 개질 반응기의 개발을 위하여 본 반응에 대한 촉매 종류의 영향, 공간속도의 최적화, 반응 메카니즘에 따른 촉매 선정, 반응온도 등의 다양한 반웅 조건에 대한 영향을 확인하고 실제 소형 연료전지를 위한 수소공급 장치로서 적용코자 마이크로채널 반응기에 적용하여 마이크로채널 DME 개질반응기의 컴팩트한 수소공급 장치로서의 적용 가능성을 평가하였다.