• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.56-63
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• 2017

전세계적으로 수소 충전 스테이션 구축에 많은 투자와 지원을 하고 있는 실정이다. 그러나 수소는 폭발범위가 넓고 확산이 빠른 기체이다. 본 연구에서는 액화수소를 취급하는 소규모~대규모 충전스테이션을 대상으로, 사고시 발생하는 VCE로 인한 피해영향범위를 산출하고, 프로빗 모델을 통해 주변의 인적, 물적 피해를 예측하였다. 더불어, 벤트스택 끝단에서 발생 가능한 Jet fire를 시나리오로 선정하여 최적 높이를 설정하였다. 피해영향범위는 관심과압 6.9kPa을 기준으로 하여, 소규모 저장시설의 경우 8.24m, 중규모 14.10m, 대규모 22.38m이다. 폐출혈로 인한 인체 피해는 소규모와 중규모가 각각 50m, 대규모 100m였으며, 구조물 손상에 따른 피해는 소규모 200m, 중규모 300m 및 대규모 500m이다. 벤트스택의 최적높이는 소규모 4.7m, 중규모 8.8m 및 대규모 16.9m이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.218.2-218.2
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• 2010

저분자량의 가스와 물이 물리적 결합으로 이루어진 가스 하이드레이트는 상대적으로 많은 양의 가스가 포집될 수 있다는 특성을 이용하여 다양한 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 매립지에서 발생되는 매립가스를 하이드레이트의 원리를 이용하여 효율적으로 저장 및 수송하기위한 공정에 적용하기위해 필요한 매립지 가스 하이드레이트의 상평형에 대한 특성을 분석하고자한다. 일반적으로 매립지 가스에는 메탄이 약 50%, 이산화탄소가 약 35%, 질소가 약 6% 포함되어 있으며 그 밖에 산소, 수분, 암모니아 황화수소 메르캅탄 등 할로겐 계통을 포함한 탄화수소계화합물 수십여종이 포함되어 있다. 이러한 매립지가스를 하이드레이트화 하기위해서는 매립지가스에 포함된 다양한 성분들이 하이드레이트 형성에 미치는 영향을 알아볼 필요가 있다. 특히 황화수소의 경우 독성이 있으며, 실제 플랜트에서 장비의 부식등 악영향을 미치므로 이와 관련한 기초 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 메탄, 이산화탄소, 황화수소가 각각 49.9%, 50.05%, 500ppm의 조성으로 이루어진 혼합가스를 이용하여 하이드레이트 생성 및 해리 시 거동을 측정하고 그 상평형 영역을 기존데이터와 비교분석 하였다. 25bar, 36bar에서 측정한 상평형 데이터는 한국해양대학교 에서 측정한 결과와 마찬가지로 실제 상평형 영역이 CSMHYD 프로그램으로 예측한 것보다 하이드레이트의 안정영역이 약 2bar 정도 높게 형성되는 것을 확인하였으며, $CH_4+CO_2+H_2S$ 혼합가스 하이드레이트의 생성 시 mol consumption은 $CH_4+CO_2$ 혼합가스 하이드레이트와 유사하게 나타났다. 이 결과로 유추하건대, 황화수소의 첨가는 하이드레이트의 형성 압력을 높이지만, 하이드레이트 형성률에는 크게 영향을 미치지 않는다고 할 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.448-453
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• 2006

Porous Co-P catalysts electroplated on Cu in chloride based solution with an addition of $NaH_2PO_2$ and glycine were developed for hydrogen generation from alkaline $NaBH_4$ solution. The microstructures of the Co-P catalysts and their hydrogen generation properties were analyzed as a function of cathodic current density and plating time during the electrodeposition. Amorphous Co-P electrodeposits with porous structure was formed on Cu at cathodic current density of $0.05\;A/cm^2$, and showed very high hydrogen generation rate in alkaline $NaBH_4$ solution due to an increase in the surface area of the catalyst as well as the catalytic activity. The Co-P catalyst, which was obtained at cathodic current density of $0.05\;A/cm^2$ for 5 min, exhibited the best hydrogen generation rate of 2290 ml/min.g-catalyst in 1 wt. % NaOH+10 wt. % $NaBH_4$ solution at $30^{\circ}C$.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.1-6
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• 2009

Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.347-350
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• 2006

로켓 추진제 등급에 속하는 고농도 과산화수소는 상온에서 저장 가능한 단일추진제로써 최근 환경 문제가 대두되면서 재조명을 받고 있다. 본 연구에서는 과산화수소를 추진제로 사용하고 저/고온부 촉매, 즉 이원 촉매 시스템을 이용하는 가스발생기에 대한 연구를 수행하였다. 저온에서 반응 특성이 우수하고 냉시동이 가능한 $K_2MnO_4$와 고온용 촉매인 $La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3(LSC)$ 촉매를 결합한 결과 기존의 낮은 성능을 가지는 단일 촉매 가스발생기에 비해 매우 높은 효율을 보였다. 이는 로켓 상단의 자세제어, 소형 위성용 추력기, 터보 펌프 구동을 위한 가스발생기 등으로 확장될 수 있다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.9-16
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• 2019

오늘날 세계 에너지 시장에서는 친환경 에너지의 중요성이 대두되고 있다. 수소 에너지는 미래의 청정에너지원이며 무공해 에너지원 중 하나이다. 특히 수소를 이용한 연료전지 방식은 재생에너지의 유연성을 높여주고 장기간 에너지 저장 및 변환이 가능해서 화석 자원의 사용에 따른 환경문제와 자원의 고갈로 인한 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 판단된다. 본 연구의 목적은 플라즈마를 이용하여 효율적으로 수소를 생산하는 방안으로, 온도에 따른 개질반응과 수율을 확인하여 DME(Di Methyl Ether)개질의 최적화 방안을 연구하는데 있다. 연구 방법은 2.45 GHz의 전자파플라즈마 토치를 사용하여 청정 연료인 DME를 개질하여 수소를 생산하고, 저온 조건($T3=1100^{\circ}C$), 저온 과산소 조건($T3=1100^{\circ}C$), 고온 조건($T3=1376^{\circ}C$)에서 가스화 분석을 진행하였다. 저온 가스화 분석을 통해 $1100^{\circ}C$ 근처에서는 불안정한 개질 반응으로 인해 메탄이 발생하는 현상을 확인하였고, 저온 과산소 가스화 분석은 저온 가스화 분석과 비교하였을 때 수소는 적으나 이산화탄소는 많은 것을 확인할 수 있었다. 고온에서의 가스화 분석을 통해 $1200^{\circ}C$ 이상에서는 메탄이 발생하지 않았고 약 $1150^{\circ}C$ 부터 메탄이 발생하는 것을 알 수 있었다. 결론적으로 개질반응시 온도가 높을수록 수소의 비율이 높아지나 CO 비율은 증가하는 것을 볼 수 있었다. 그러나, 가스화기의 구조적인 문제로 인해 열손실과 개질의 문제가 발생함을 확인하였다. 향후 연구의 발전 방향으로는, 가스화기 개선을 통해 불완전한 연소를 줄여 높은 수율의 수소를 얻고 일산화탄소, 메탄과 같은 기체의 발생을 낮출 필요성이 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서 제안하는 DME를 수증기 플라즈마 개질하여 수소를 생산하는 최적화 방안이, 향후 친환경, 신재생 에너지를 생산하는데 의미있는 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권2호
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• pp.155-169
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• 2007

월성 원자력 발전소의 TRF 시설에서 수집된 트리튬을 metal hydride 형태로 보관하고 있는 500 kCi급 트리튬 1차 저장용기를 발전소 밖의 폐기물 저장고로 안전하게 운반하기 위하여 트리튬 운반용기를 개발하였다. B형 운반용기의 기술기준을 적용하여 구조평가, 열평가, 방사선차폐평가, 격납평가 등을 수행하여 운반용기의 안전성을 분석하였다. 트리튬 운반용기는 정상운반조건 및 사고운반조건에서도 격납 경계가 손상되지 않는다고 평가되었다. 붕괴열로 인한 운반용기 내부 저장용기의 온도상승은 수치해석 결과, 원통형 모델에서는 $134.8^{\circ}C$로 나타났다. 운반사고 조건에 대한 열 평가로서 $800^{\circ}C$ 외부환경에 30분간 노출되었을 경우에는 단열재만의 열차폐를 고려하여 계산한 결과, 약 $405^{\circ}C$로 나타났으며, 내부 온도 상승은 1차 격납 경계인 1차 저장용기의 허용 온도인 $550^{\circ}C$에도 미치지 못하였다. 격납 차폐 평가에서도 사고조건인 $800^{\circ}C$의 외부 환경에 노출된 경우에서도 충분히 운반용기의 격납 성능을 유지할 수 있다고 판단되었다. 방사선에 대한 차폐 특성을 조사한 결과, 트리튬에서 발생된 ${\beta}-ray$ 선량은 1차 저장용기 외부 표면에서 0으로 계산되었다. 이상과 같이 500 kCi 급 트리튬 운반용기에 대한 안전성을 평가한 결과, 운반사고조건에서도 트리튬 운반용기는 전혀 이상이 없는 것으로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1577-1578
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• 2015

전세계적으로 신재생 에너지를 활용한 기술에 대한 관심이 대두되고 있는 가운데, 국내외에서 활발히 연구 중인 연료전지를 철도차량에 적용하는 연구를 수행하였다. 연료전지를 동력으로 사용하는 철도 차량시스템은 계통에서 전력을 공급받아 구동하는 철도차량과 달리 배터리를 적용한 토폴로지를 사용한다. 배터리는 역행시 철도차량 견인전동기를 구동하거나 회생시 발생되는 전류를 저장한다. 본 논문은 수소연료전지 발전시스템을 적용시 사용되어야하는 배터리 시스템의 충방전 토폴로지에 대해 분석하였다. 견인전동기 역행 및 회생특성을 반영하여 배터리 충방전 토폴로지 적용가능성을 분석하였고 시뮬레이션을 통해 제어 특성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1259-1264
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• 2014

수소는 미래 에너지원 중 하나로서, 이미 여러 산업분야와 항공우주 분야에서 널리 사용되고 있다. 수소는 작은 분자크기로 인해 수송관이나 저장탱크의 작은 금으로부터 쉽게 가스 누설이 일어난다. 본 연구에서는 소량의 수소 누설을 측정하기 위한 탐지 기술을 개발하기 위하여 레이저 유도 플라스마 분광법을 이용하였다. Al, Cu, SUS등 세 가지의 금속을 가지고, 각 금속이 플라스마 발생 및 signal에 미치는 영향과 반복적인 레이저 조사로 인한 표면의 손상을 표면전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 표면 손상이 signal에 미치는 영향을 조사하였다. 연구결과 Al을 이용한 경우 signal의 세기가 다른 두 금속에 비해 좋으며, 표면 손상으로 인한 signal의 영향 또한 다른 금속에 비해 Al을 사용 시 원자광의 변화가 약 $100W/m^2$ 적은 것으로 관찰되었다.