• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.223.2-223.2
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• 2010

용융탄산염 연료전지(MCFC)는 $650^{\circ}C$에서 작동하는 고온형 연료전지 시스템이다. 이 시스템은 천연가스 등을 개질하여 생산된 수소를 바로 전기로 생산할 수 있는 시스템으로 열효율이 높으며, 현재 대체 발전시스템으로 각광을 받고 있다. MCFC는 개질방식에 따라 내부개질 방식과 외부개질 방식이 있다. 내부개질 방식은 수소를 생산하는 개질기가 스택내부에 장착된 형식으로 천연가스를 스택내부에서 개질하여 바로 전기를 생산하는 방식이다. 이 내부개질반응에 사용되는 촉매로는 알루미나에 담지된 니켈(Ni) 계열촉매이 주로 쓰이고 있다. 또한 내부개질촉매의 형태는 작은 원주형의 촉매형태로 성형되어 사용된다. 이 성형된 촉매의 크기가 바로 내부개질 스택의 크기를 결정하는 중요한 요소이다. 그래서 촉매의 크기는 되도록이면 작게 성형하는 것이 중요하다. 그러나 촉매의 크기가 너무 작으면 촉매를 성형하는데 큰 어려움이 생기게 된다. 본 연구에서는 니켈 촉매를 공침법이 아닌 균일용액침전법을 이용하여 제조하였으며, 이 촉매를 이용하여 지름이 약 2 mm 이하로 촉매를 압출성형하는 방법을 연구하였다. 먼저 요소(urea)를 이용한 균일용액침전법으로 촉매를 제조하였다. 최적의 촉매 합성조건을 살펴보기 위해서, 반응 온도를 80, 85, 90, 95, $100^{\circ}C$로 변화 시키면서 제조된 촉매의 특성을 살펴보았다. 그리고 촉매의 적절한 니켈 양을 알아보기 위해서 니켈의 양을 30, 40, 50, 60, 70 wt%로 변화 시켰으며, 조촉매로 사용되는 MgO 양을 5, 10, 15, 20 wt%로 변화 시켜서 제조된 촉매의 특성을 살펴보았다. 물성을 비교하기 위해서, X-선 회절분석(XRD) 및 TPR, 물리화학흡착을 하였다. 그 결과 침전반응온도가 $80^{\circ}C$에서 촉매가 가장 좋은 물성을 보였으며, 우수한 개질성능을 보였다. 그리고 촉매 활성물질인 니켈의 함량은 50 wt% 정도가 가장 적절한 함량이었으며, MgO의 함량이 15 wt%일 때 가장 우수한 물성과 개질 성능을 보여주었다. 이 촉매들은 공침법으로 제조된 상용촉매와 비교하였을 때, 보다 우수한 물성과 개질성능 보였다. 그래서 이 촉매를 균일침전법을 이용하여 대량으로 제조한 다음 압출성형 방법을 이용하여 촉매를 원주형으로 제조하였다. 먼저 제조된 촉매는 별도의 분쇄작업(볼밀 혹은 제트밀)을 거치지 않아도 입자사이즈가 약 $4{\mu}m$ 수준이 나오도록 촉매 제조조건을 조절 하였다. 그리고 소량의 Methyl cellulose(MC) 바이더와 물만 사용하여 촉매를 혼합한 다음 스크류 압출기를 이용하여 촉매를 성형하였다. 이 촉매는 지름이 약 2 mm 이하로 제조할 수 있었으며, 기계적 강도는 타정기로 성형한 상용촉매보다 우수하였다. 그리고 촉매 성능 또한 상용촉매와 비교하였을 때, 우수한 성능 보였다. MCFC용 내부개질 촉매로 균일용액침전법을 사용한 촉매가 적합하다고 판단되며, 압출성형에도 적합하다고 판단되었다.

• 기술혁신학회지
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• 제12권4호
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• pp.788-818
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• 2009

신 재생 에너지는 석탄, 석유, 원자력, 및 천연가스가 아닌 태양에너지, 바이오매스, 풍력, 소수력, 연료전지, 석탄액화 가스화, 해양에너지, 폐기물 에너지 및 기타로 구분되고 있고, 이 외도 지열, 수소, 석탄에 의한 물질을 혼합한 유동성 연료를 의미한다. 세계 선진국들은 신 재생에너지 기술개발의 중요성을 인식하고 기술개발 및 상용화를 위하여 중장기적인 개발계획을 수립하고 과감한 정책적 재정적 지원을 하고 있는 상황이다. 정부에서 지금까지 추진해 온 신 재생에너지 기술개발사업 유형 및 분야별 성과관리 확산, 사업화 추진이 소기의 목적을 제대로 달성하고 있다는 실증적 효과분석이 필요하다. 신재생에너지와 관련된 연구는 대체에너지 및 태양열, 태양광, 바이오매스 등 각각의 기술에 대한 개발 보급 현황과 특수한 지역에 대한 타당성 검토 등의 연구가 주를 이루었다. 관련연구의 검토 결과는 신재생에너지 중에서 재생에너지 혹은 전체 에너지 공급과 수급의 문제 나아가 특정 분야의 공급능력 향상을 위한 대책 등에 중점을 두고 있고, 신재생에너지 기술개발 확대에 따른 관련 사업의 능력 증대나 사업화 측면의 심층연구는 아직 부족한 실정이라고 판단된다. 미국과 영국의 다양한 신재생에너지 개발 및 보급 지원정책 등은 우리나라도 유사하게 추진하고 있으며, 일본이 태양광 분야에서 주도적인 입장을 취할 정도로 전진한 배경은 정부주도지원, 기업참여, 사회적 이슈화 등을 들 수 있다. 신재생에너지 기술개발 및 사업화의 계량적 거시경제적 효과분석은 신재생에너지를 중심으로 하는 '에너지원별 비용/편익분석 모형'을 활용하여 신재생에너지 기술개발에 의한 관련 산업 생산 증대, 부가가치 향상 효과 등을 예측하는 기법을 적용한다. 신재생에너지 기술개발 투자와 신재생에너지 생산량 및 발전량의 관계는 각각 정비례하고, R&D총투자에 의한 신재생에너지 생산량 승수에 비해 에너지 발전량 승수가 상대적으로 약간 높았다. 이는 최종 소비재인 에너지 발전량에 대한 기술개발 영향이 크다는 의미이다. 신재생에너지 생산량에 대한 R&D총투자는 정(+)의 영향을 미치고 있는데, 정부지원금은 정(+)의 영향이지만 민간투자액은 역(-)의 영향관계로 나타났다. 이는 신재생에너지 생산량에 대한 연구개발 효과가 민간투자 보다 정부지원금에 의해 주도되고 있음을 시사한다. 반면 신재생에너지 발전량에 대한 R&D총투자는 정(+)의 영향을 미치고 있는데, 정부지원금과 민간투자 모두 영향관계가 없는 것으로 나타났다. 이는 신재생에너지 분야의 발전량에 대한 연구개발 효과가 정부지원금과 민간투자 모두 영향을 미치고 있지 못하고 있음을 시사한다. 본 연구의 분석 결과의 시사점으로는 신재생에너지 기술개발 및 사업화 추진에 있어서 정부 지원정책도 중요하지만 민간의 투자와 적극적인 참여가 사업 성공의 관건이라는 점을 감안할 필요가 있다.