• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.644-651
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• 2011

향후 도래할 수소경제에서 가장 유망한 기술 중에 하나인 고체수소저장 시스템들의 전체성능은 고체수소화물 내부의 열 및 물질전달 속도에 크게 영향을 받으며, 최적화된 시스템 설계를 위해서 이들에 대한 연구들이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 Pt-CNTs 수소저장물질을 이용한 수소저장시스템에 대한 모델링 및 2차원 비정상상태 전산해석을 수행하였다. 기존 상용화된 CFD 소프트웨어를 이용하여 충전동안 발생하는 열 및 물질전달에 대한 현상들을 연구하였으며, 최적화된 수소저장시스템 설계는 고압에서 대류에 의한 냉각효과를 최대화하여 시스템 내부의 온도 상승과 충전시간 지연을 개선할 수 있음을 밝혀냈다. 아직까지 CNT 기반의 수소저장시스템에 대한 연구들이 보고되고 있지 않은 상황에서, 본 연구는 향후 CNT 기반의 고체수소저장시스템 최적 설계에 대한 방안들을 제시한다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.61-70
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• 2023

본 연구에서는 수소저장시설의 폭발에 대한 시설물의 안전성 평가를 위하여 수소 폭발에 의한 발생된 충격파의 효과와 그에 따른 구조물의 손상도 평가에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 수소저장시설의 폭발효과에 미치는 주요 설계변수로 수소저장시설의 부피(10~50,000 L), 잔존용량(SOC, 50% 및 100%) 및 초기 압력(50 MPa 및 100 MPa)을 고려하여 폭발 시나리오를 수립하였다. 수소폭발효과를 도출하기 위하여 수소의 기계적 에너지와 화학적 에너지를 고려한 TNT 등가량 산정방법을 활용하였다. 환산된 TNT 등가량에 대하여 기존 UFC 3-340-02의 Kingery-Bulmash 폭발하중 설계차트를 개선한 평가식을 적용하여 수소 폭발 모델을 제안하였다. 수소 폭발 모델은 거리별 압력과 충격량에 대하여 지난 수소 탱크의 폭발실험 결과와 비교하여 검증되었다. 검증된 수소폭발 모델을 활용하여 시나리오에 따른 변수해석을 수행하였으며 폭발 중심으로부터의 이격거리에 따른 압력과 충격량에 대한 설계차트를 제시하였다. 더욱이 이 압력과 충격량 설계차트와 압력-충격량(PI) 다이어그램을 활용하여 압력과 충격량의 수준에 따른 구조물의 미세손상, 주요부재손상 및 부분 붕괴의 3단계 손상도와 이격거리에 따른 설계차트를 제안하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.74-82
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• 2002

Ni nanoparticles이 표면에 분산된 mutiwall carbon nanotubes (MWNTs)의 수소저장 특성을 분석하였다. Metal nanoparticles의 분산 방법은 incipient wetness impregnation procedure을 사용하였는데, 이러한 Ni catalysts의 역할은 기존에 알려진 Li, K doping과 같은 개념으로 기상의 수소를 분해하여 carbon 표면에 chemical adsorption 시키는 역할을 하게 된다. 실제로 Ni nanoparticles이 6wt% loading된 경우에는 thermal desorption spectra를 분석한 결과 ~2.8wt% hydrogen이 ~340-520K의 온도범위에서 방출되는 것을 관찰할 수 있었다. Kissingers plot을 통해서 MWNTs와 hydrogen과 interaction energy를 구한 결과 ${\sim}31kJ/molH_2$를 얻을 수 있었으며 이 값은 기존의 SWNTs에 hydrogen이 physi-sorption에서 실험적으로 얻을 수 있었던 값보다 1.5배 큰 값이라고 할 수 있다. 자세한 수소저장 기구를 분석하기 위해서 FT-IR분석을 한 결과 C-Hn stretching vibrations이 관찰되었으며 mono-hydride와 weak di-hydride $sp^3$가 형성된 것으로 해석 될 수 있었다. 이와 같은 결과는 Ni nanoparticle들이 예상과 같이 hydrogen molecules을 dissociation하는 역할을 하는 것을 의미한다. 연속적인 thermal desorption 실험을 통해 가역성도 평가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.448-454
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• 2012

In this paper, a three-dimensional hydrogen absorption model is applied to a thin double-layered annulus ZrCo hydride bed and validated against the temperature evolution data measured by Kang et al. The present model reasonably captures the bed temperature evolution behavior and the 99% hydrogen charging time. The equilibrium pressure expression for hydrogen absorption on ZrCo is derived as a function of temperature and the H/M atomic ratio based on the pressure-composition isotherm data given by Konishi et al. In addition, this present model provides multi-dimensional contours such as temperature and H/M atomic ratio in the thin doublelayered annulus metal hydride region. This numerical study provides fundamental understanding during hydrogen absorption process and indicates that efficient design of the metal hydride bed is critical to achieve rapid hydrogen charging performance. The present three-dimensional hydrogen absorption model is a useful tool for the optimization of bed design and operating conditions.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권3호
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• pp.8-16
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• 2024

수소는 매우 낮은 밀도를 갖기 때문에 화석연료와 동일한 수준의 에너지량을 저장하기 위해서는 기존과 다른 저장방식이 요구된다. 수소의 밀도를 높이는 방법으로는 수소를 액화하여 저장하는 방법이 있다. 하지만, 수소의 액화온도는 -252 ℃의 극저온이기 때문에 외부 열 유입에 의해 쉽게 기화된다. 액체수소가 기화되면 탱크 내부의 압력이 증가되는 자가증압 현상을 발생하므로, 탱크 설계 시 이 상승하는 압력을 잘 예측해야 한다. 따라서, 본 논문에서는 극저온 액체수소 연료탱크의 액체수소 충전 비율에 따른 내부 압력을 예측하였다. 탱크 내부의 압력 상승을 예측하기 위하여 1차원 열역학적 모델을 적용하였다. 열전달 모델은 열 유입, 액체수소의 기화, 연료 배출에 현상이 고려되었다. 최종적으로 연료탱크 내의 액체수소의 충전 비율에 따라 압력 상승 거동과 최대 상승 압력에 큰 차이가 있음을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제44권11호
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• pp.43-48
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• 2004

이 글에서는 수소 공급을 위한 연료프로세서와 연료전지 자동차내에서의 수소저장 방법, 그리고 수소 스테이션에 대해 간략히 알아본다.

• 발명특허
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• 제29권12호통권342호
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• pp.84-87
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• 2004

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.87-102
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• 2001

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.98.2-98.2
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• 2011

지구 온난화의 원인이 되는 이산화탄소를 저감하며 유해한 배기가스를 배출하지 않는 수소연료전지자동차(FCV)에 대한 관심이 높아지고 있다. 한국가스안전공사에서 현재 구축하고 있는 평가장비는 이러한 수소연료전지자동차용으로 사용되는 고압용기의 수압반복시험 및 밸브류로 구성된 고압수소저장시스템의 단품 및 시스템 평가를 통한 안전신뢰성 검증을 목적으로 하고 있다. 현재 수소연료전지자동차는 차량이나 부품의 시험 방법에 대한 통일된 기준/표준/시험법이 아직 완전하게 정비되어 있지 않고, 시장에서의 도입 제도, 기준 등이 만들어지고 있는 현실이다. 또한 연료로 수소를 사용하는 도입단계에 있기 때문에, 수소용기가 반복압력변동에 따라 어떤 거동을 나타내는지에 대한 실험관련 연구가 미진한 상태이다. 따라서 수소연료전지자동차용 고압수소저장시스템에 대한 내구성, 안전성 확보를 위하여 수소연료전지자동차에서 중요한 부품인 용기에 대한 반복피로시험이 필요하다. 특히 복합재 용기 분야에서 Type3용기에 대한 높은 안전성과 내구성이 보고되고 있지만 실질적으로 얼마나 다른 용기에 비해 높은 성능을 가지고 있는지 국내에서는 체계적으로 검증된바 없다. 따라서 구축된 수압반복 장비를 이용하여 Type3 용기에 대한 수압반복시험을 실시하였으며, 이를 통해 수소용기의 거동을 확인하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.51-56
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• 1997

Laves상 $ZrV_2$합금은 다량의 수소를 저장하지만 수소와의 결합력이 강하여 Ni-MH전지의 전극으로는 부적당하다. 전극에 응용하기 위해 $ZrV_2$합금중의 V의 일부를 Ni로 치환하여 수소와의 결합력을 약하게 하였다. 이와 같은 Zr-V-Ni계 합금에 대해 전기화학적 성질, 전극의 평형전위로부터 합금중의 수소의 열역학적성질 및 2차전지전극에의 응용가능성을 조사하였다.