• 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 the korean Society of Automotive Engineers
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• v.26 no.3
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• pp.6-11
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• 2004

연료전지에서 반응에 참여하는 주된 연료는 수소이며, 따라서 연료전지 자동차에 사용되는 고분자전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell. PEMFC)에도 연료로서 수소를 공급해야 한다. 1㎾급 연료전지의 경우 한 시간에 약 1㎥($25^{\circ}C$, 1기압)의 수소를 필요로 하므로, 수십 ㎾ 용량의 자동차용 연료전지에는 수십 ㎥/h의 빠른 속도로 수소를 공급할 수 있는 장치가 필요하다. 또한 이러한 수소 공급 속도를 유지하면서 1회 연료 충전으로 수백 km를 자동차가 주행할 수 있도록 충분한 양의 연료가 자동차 내에 저장되어 있어야 편리할 것이다. (중략)

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.15 no.2
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• pp.129-136
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• 2004

환경문제와 석유자원의 고갈이 많은 연구자들을 기존 탄화수소연료를 대체할수 있는 재생 가능한 연료를 구하는데 많은 노력을 기울이고 있다. 수소연료는 유해배기물질이 없는 연소와 또한 연소후에 재생 가능한 물성분만 배출하는 속성으로 미래의 청정에너지로 각광을 받고 있다. 이러한 이유로 수소연료는 수송기계의 연료로도 주목을 받고 있다. 따라서 수소연료기관 개발은 21세기에도 지속적으로 진행될 것이다. 이에대한 초기연구로 기체 LPG 연료가 아닌 액체 LPG 연료를 흡기관에 분사하여 기화된 LPG 연료를 엔진으로 흡입하는 LPi엔진에 수소연료를 과급하여 엔진에 성능을 연구하고자 하였다.

• 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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• 2010.06a
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• pp.225.2-225.2
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• 2010

전 세계는 온실 가스의 방출을 줄이기 위하여 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 에너지를 찾기 위해 연구개발에 박차를 가하고 있다. 이러한 계속적인 연구에서, 전 세계의 국가들은 태양열, 풍력, 지열 및 수소에너지와 같이 화석연료를 대체할 다양한 가스를 조사해왔다. 대체에너지 중 수소 연료는 실제로 배출가스가 없기 때문에 가장 유망한 대안이라고 할 수 있다. 연료전지자동차용 연료로 수소를 사용하기 위해서는 저장합금, 액체 및 압축 상태로 저장할 수 있다. 이 중 세계 대부분의 자동차 메이커 들은 수소를 압축하는 방식을 채택하고 있으며, 주행거리를 확보하기 위하여 고압상태로 수소가스를 저장하는 방식을 사용한다. 수소연료전지 자동차용으로 고압의 수소를 저장할 수 있고, 자동차에 탑재할 수 있도록 가벼운 용기의 개발이 진행되고 있다. 이 중 Type3와 Type4 형태의 용기가 시범적으로 적용되고 있으며, 이러한 용기의 안전성을 확보하기 위한 기준들이 국 내외에서 개발되고 있다. 현재 국제기준 중 UN ECE의 WG.29에서 선진국들을 중심으로 수소연료전지 자동차용 용기의 안전성 평가를 위한 기준을 개발하고 있다. 본 연구에서는 ISO. 15869의 기술기준에 대한 안전성 분석과 미국의 SAE J2579의 기술 보고서에서 제시한 새로운 개념의 안전성 평가 기법을 기준으로 제정되고 있는 UN ECE WG.29의 draft초안을 비교하고, 향후 수소연료전지 자동차용 용기를 위한 국내기준의 방향을 제시하고자 한다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2004.06a
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• pp.141-148
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• 2004

지구의 환경보존과 에너지원의 효율적인 이용을 위하여 고효율의 환경친화적 청정에너지 기술개발을 활발이 진행중에 있으며, 이중 수소를 이용한 연료전지차 개발이 최근 가장 각광을 받고 있다. 연료전지차 실용화를 위해서는 여러 가지 기술적으로 해결해야 과제가 많으나, 그 중에서도 연료로 사용하고 있는 수소의 안전적인 저장 문제가 중요하다고 하겠다. 수소를 저장하는 방법은 여러 가지 있으나, 현재 기술로 이용 가능한 것은 압축저장 방식이다. 현재 소개되고 있는 연료전지차 대부분에는 350 bar 압축수소저장용기가 탑재되어 $120\~300km$까지 주행이 가능하다. 이는 소비자 입장에서 수소충전을 자주해야 하는 불편사항이다. 이를 보완하기 위해서 초고압 (700 bar) 수소저장시스템과 저압이면서 수소를 더 많이 저장할 수 있는 신 수소저장물질 개발을 각 연구기관에서 활발이 연구중에 있다. 국내에서도 최근에 연료전지차의 관심이 높아지면서 연료전지차량용 부품 개발을 정부과제로 연구중이거나 예정이다. 수소저장분야도 21세기 프론티어사업을 통하여 산.학.연 합동으로 연구를 활발이 진행중에 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.299-302
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• 2005

Direct Borohydride Fuel Cell은 알칼리 붕소 수소화물의 수용액을 이용하는 연료전지로 연료의 직접 산화반응을 통해 기존의 DMFC(직접 메탄을 연료전지)보다 높은 전류밀도와 OUV(Open Circuit Voltage)를 나타낸다. 또한 액체 연료를 사용하므로 장치 구성이 간단하며, 사용하는 연료가 반응성이 높은 알칼리 붕소 수소화물로 이루어져 있기 때문에 탄화수소 계열의 액체 연료와 달리 전기화학 반응이 비귀금속 전극에서도 쉽게 이루어질 수 있다는 장점을 가지고 있다 하지만 강알칼리 조건에서 전기화학 반응이 진행되므로 이에 적합한 재료로 장치를 구성해야 하며, 액체 상태의 연료가 전해질을 투과하는 현상인 크로스오버 문제를 해결해야 하고, 생성물인 $BO_2$-가 침적되어 전지효율을 떨어뜨리는 것을 방지해야 하는 문제점이 있다. 또한 알칼리 붕소 수소화물이 물과 반응하여 수소를 발생시키는 hydrolysis 반응을 억제하여야 하고 직접 산화반응만이 진행될 수 있도록 전지를 구성해야 연료효율을 높일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수소 생성반응일 hydrolysis 반응은 억제하고 연료의 직접 산화반응만을 진행시키기 위한 전극촉매에 대하여 연구하였다. 일반적인 저온형 연료전지의 전극촉매로 사용하는 Pt등의 귀금속 촉매와, 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 Ni등의 비귀금속 촉매를 그 연구 대상으로 하였으며, 평가 방법으로는 unit cell station을 이용한 단위전지 성능측정 실험과 Potentiostat/Galvanostat을 이용한 half cell 실험을 병행하여 수행하였다.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.4
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• pp.52-61
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• 2021

2019년 정부의 '수소경제 활성화 로드맵' 발표 후 수소연료전지 보급에 추진 동력원이 되었고, 2020년 2월 '수소경제 육성 및 수소안전관리에 관한 법률'이 세계 최초로 제정되면서 수소연료전지의 안정적인 보급 확산을 견인하고 있다. 수소안전관리에 의한 법률에 의해 수소용품 4종 및 수소사용시설 1종에 대한 KGS Code 3종(수소추출설비, 고정형 연료전지, 수소연료사용시설)이 2021년 7월 제정되었고, 8월 2종(수전해설비, 지게차용 이동형 연료전지)이 추가 제정되어 2022년 2월부터 수소용품 및 시설에 대한 안전관리가 시작된다. 연료전지의 안정적인 보급을 위해서는 국내에 적합한 안전기준 개발이 필수적이다. 또한 신규 출현되는 제품 및 시설의 개발·보급 시기에 맞추어 안전 기준 개발이 병행되어야 할 것이다. 본고에서는 고정형 및 이동형 연료전지의 국내외 안전기준 분석 및 위험요소 분석 등을 통한 연료전지 안전기준 개발 현황을 소개하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.530-533
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• 2008

배출가스 및 이산화탄소 등 환경규제 강화와 에너지 고갈 문제는 기존의 내연기관, 동력전달장치, 소재 등의 성능 향상과 함께 대체에너지를 사용하는 자동차의 필요성이 증가하고 있으며, 이에 따라 수소연료전지자동차 등의 상용화가 요구되고 있다. 기존 자동차와는 패러다임이 전혀 다른 수소연료전지자동차는 현재 다양한 방향으로 연구 개발되고 있으므로 수소연료전지자동차 관련 평가기술 중 연료소비율 측정방법도 그에 따라 개발되고 진행되어야 할 것이나 현재 국내에 이와 관련한 체계적인 연구가 미미한 실정이며, 국제적인 표준도 현재 설정되어 있지 않은 상황이다. 따라서 현재까지 진행 중인 수소연료전지자동차 연료소비율 측정방법에 대한 기준 동향 및 연구 사례 조사를 통해 관련 연구 계획의 수립과 향후 수소연료전지자동차 연료소비율에 대한 평가기술 도출을 위한 기초 자료로 활용하기 위하여 본 연구를 수행하였다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.2 no.2
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• pp.1-15
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• 1980

에너지사정은 날이 갈수록 악화일로에 있으며, 이 추세는 장차 그 도를 심화시켜 갈 것으로 전 망된다. 이와 같은 상황하에서 거의 석유베이스의 연료에 의존하고 있는 내연기관 특히 자동차는 경제활동 및 국민생활에 불가결의 수단으로 제공되고 있는 바, 그 수요에 약간의 제동이 걸렸 다고 하지만, 장기적으로 볼 때, 수요증대와 이에 따른 공급증대는 필연적인 것으로 인정되고 있다. 내연기관의 연료로서 석유베이스가 아닌 신대체연료로서 가장 유망시되고 있는 것은 메타 놀과 수소로 보고 있다. 메타놀은 현재 알려진 제조법으로서는, 석탄이나 석유와 같이 매장량이 제한되어 있는 화석의 일차제품에 좌우된다는 문제를 내포하고 있는데 반하여, 수소는 물 및 핵에너지로부터 얻어지므로, 장기적으로 볼 때 가솔린의 일반적인 대용으로서 탄소를 함유하는 원재료에 의존하지 않는 대상이 되는 것은 수수뿐이다. 수소의 이용에 있어서, 제조소로부터 스탠드까지의 하부조직이 없는 것이, 자동차 내 저장문제와 더불어, 오늘날 수소자동차의 일반적 이용을 지지하고 있다고 하더라도, 수소동력은 그 배출가스가 거의 무해한 까닭으로, 가까운 장래에 시내교통과 같은 특수한 경우에는 활용할 수 있을 것이다. 또한 가솔린과 수소의 혼합 연료에 의한 운전을 서서히 도입함으로써, 수소기술로의 전환이 용이하게 된다. 이렇듯 탄소를 함유하는 원료에 의존하지 않는 대체연료로서 수소가 유망시되고 있는데, 이 때 신연료의 이용 가능성만이 중요한 것이 아니고, 연료의 제조, 저장과 분배, 수송, 그리고 자동차의 운전에 이 르기까지의 문제를 기술적 및 경제적 관점에서 파악하여야 한다. 그 가운데서, 특히 신연료가 자동차기관을 중심으로 한 내연기관의 대체연료로서 적합하냐 아니냐, 또한 기관, 연료계통 등에 별로 개조를 가할 필요가 있느냐 없느냐 하는 기술적 파악이 먼저 제기된다. 앞으로 이 문제에 한하여 논의하기로 한다.