• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.56-61
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• 2020

수소의 액화에는 예냉 에너지, 상변화 에너지, 수소 변환열 제거 등 다량의 에너지가 요구되어진다. 본 논문의 목적은 예냉공정에 필요한 에너지로 LNG냉열로 액체질소를 제조하여 사용하는 LNG냉열 간접 이용 방식과, Cold box의 단열에 냉공기를 이용하는 새로운 에너지절약 공정을 제안하여 수소액화 수율을 향상시키고자 하였다. 분석 결과를 보면, LNG냉열 간접이용 방식은 에너지 절약과 함께 액체수소 플랜트의 안전성을 제공하는 장점을 갖는다. 새로운 Cold box 단열 방식은 외벽 철판 3mm/우레탄폼 20cm/공기 5cm/우레탄폼 20cm/설비의 구조일 때 현재 펄라이트 단열에 비교하여 열유입량이 약 35%~50%가 감소하게 된다. 또한 냉공기 보다 온도가 높은 설비는 냉각의 효과를 얻게 된다. 수소액화 플랜트의 공정에 본 결과를 적용한다면 액체 수율이 50% 내외로 크게 향상되는 효과를 제공하게 된다.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.116-122
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• 2023

본 연구는 탄소중립 사회 실현을 위해 추진 중인 국제사회(한국, 미국, 유럽, 일본 등)의 수소경제 동향 분석과 더불어, 국민과 밀접한 핵심 수소 사용시설인 기존 구축·운영 중인 기체수소충전소와 향후 구축 예정인 액화수소충전소의 유형별 차이점을 비교·분석하였다. 또한, 정량적 위험성평가 프로그램인 SAFETI를 활용하여 액화수소충전소의 안전성을 분석하고, 조건부 허용영역인 개인적·사회적 위험도와 설비별 위험도 순위를 고려하여 설비 배치 등의 안전성 제고 방안에 대해 제안하였다.

• 에너지공학
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• 제9권3호
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• pp.228-236
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• 2000

본 연구에서는 순간 고온식 tubing-bomb reactor를 사용하여 41$0^{\circ}C$에서 Alaska산 아역청탄, 폐타이어, 폴리프로필렌 혼합물의 공동액화 시 액화특성 및 상승효과를 연구하였다. 석탄, 폐타이어와, 폴리프로필렌의 조성을 변화시키고 수소공여용매인 tetralin의 양을 변화시켜가며 공동액화를 진행했을 경우 공동액화율을 살펴보면, 무촉매 반응의 경우 폴리프로필렌의 양이 많아지면 tetralin이 첨가되지 않았을 경우 액화율이 증가하였으나 tetralin이 첨가되었을 경우 공동액화율이 감소하였다. 촉매 반응의 경우에는 모든 반응조건에서 상승효과가 나타났으며 폴리프로필렌의 양이 증가할수록 공동액화율이 증가하여 석탄 : 폐타이어 : 폴리프로필렌의 조성이 1:1:3에서 tetralin 4$m\ell$, Co-naphthenate 촉매 사용하였을 때가 최적의 반응조건으로 83%의 공동액화율을 나타내었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.33-40
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• 2020

As hydrogen utilization becomes more active recently, a large amount of hydrogen should be supplied safely. Among the three supply methods, liquefied hydrogen, which is an optimal method of storage and transportation convenience and high safety, has a low temperature of -253℃, which is complicated by the liquefaction process and consumes a lot of electricity, resulting in high operating costs. In order to reduce the electrical energy required for liquefaction and to raise the efficiency, hydrogen is cooled by using a mixed refrigerant in a precooling step. The electricity required for the precooling process of the mixed refrigerant can be reduced by using the cold energy of LNG. Actually, LNG cold energy is used in refrigeration warehouse and air liquefaction separation process, and a lot of power reduction is achieved. The purpose of this study is to replace the electric power by using LNG cold energy instead of the electric air-cooler to lower the temperature of the hydrogen and refrigerant that are increased due to the compression in the hydrogen liquefaction process. The required energy was obtained by simulating mixed refrigerant (MR) hydrogen liquefaction system with LNG cold heat and electric system. In addition, the power replacement rate of the electric process were obtained with the pressure, the temperature of LNG, the rate of latent heat utilization, and the hydrogen liquefaction capacity, Therefore, optimization of the hydrogen liquefaction system using LNG cold energy was carried out.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.15-20
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• 2015

During the liquefaction of hydrogen, the ortho hydrogen is converted into the para form with heat release that evaporates the liquefied hydrogen into the gaseous one backwards. The ortho-para conversion catalysts are usually used during liquefaction to avoid such boil-off. In order to compare and analyze the performance of the ortho-para hydrogen conversion catalysts, in-situ FT-IR device was designed and manufactured to measure the para hydrogen conversion rate in real-time. $LaFeO_3$ and $La_{0.7}Sr_{0.3}Cu_{0.3}Fe_{0.7}O_3$ perovskite catalysts were prepared by the citrate sol-gel method and their spin conversion characteristics from ortho to para hydrogen were investigated by in-situ FTIR spectroscopy at 17K. It was found that the spin conversion was affected by surface area, particle size, and crystallite size of the catalysts. Thus, the $La_{0.7}Sr_{0.3}Cu_{0.3}Fe_{0.7}O_3$ perovskite catalyst that had higher surface area, higher crystallite size, and smaller particle size than $LaFeO_3$ showed the better spin conversion property of 32.3% at 17K in 120min interaction with the perovskite catalysts.

• KSBB Journal
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• 제7권1호
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• pp.73-78
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• 1992

곰팡이의 일종인Poria cocos, Trichodermareesei, Candide tropicalis, Aspergillus niger를 이용하여 호주산 갈탄의 액화를 연구하였다. 갈탄을 전처리하는 방법을 달리하여 전처리가 갈탄의 액화에 미치는 영향에 관하여 알아보았으며, 질산과 과산화수소가 호주산 갈탄을 액화하는데 우수한 전처리제라는 사실을 확인하였다. 사용한 여러 균주 가운데 Poria cocos가 가장 뛰어난 액화능을 나타내었으며, 석탄 액화 물질의 구조를 Infrared, Nuclear magnetic resonance, Ultraviolet 분광법을 사용하여 예측하였다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.41-48
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• 2020

The present study discussed the thermodynamic analysis of the hydrogen liquefaction process to build a hydrogen liquefaction pilot plant with a small capacity (0.5 ton/day). A 2-stage Brayton cycle utilizing LNG/LN2 cold energy was suggested to be built in Korea for the hydrogen liquefaction pilot plant with a small capacity. Thermodynamic analysis on the effect of various variables on the efficiency of hydrogen liquefaction process was performed. As a result, the CASE in which the ortho-para conversion catalyst was infiltrated inside the heat exchanger showed the best process efficiency. Finally, thermodynamic analysis was performed on the effect of turbo expander compression ratio on the hydrogen liquefaction process and it was confirmed that an optimal turbo expander compression ratio exists.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.242-248
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• 2013

The purpose of this study is to obtain low-emission and high-efficiency by hydrogen enriched LPG fuel in LPG engine and is to clarify the effects of hydrogen enrichment in LPG fuelled engine on exhaust emission and performance. An experimental study was carried out to obtain fundamental data for performance and emission characteristics of hydrogen enrichment in LPG engine. The research was held by changing the hydrogen ratio to 0, 5, 10, 20% in 1500rpm, bmep 2 and 4bar. The result turned out that the combustion duration was shortened due to fast flame propagation of hydrogen. And the amount of Carbon dioxide and Hydrocarbon decreased. However, the amount of NOX increased, which is thought to be the result of high adiabatic flame temperature of hydrogen. It has been confirmed that this phenomenon has changed by the Hydrogen mixing ratio.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.38-44
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• 2022

전세계적으로 저탄소 친환경에너지로 다변화 정책이 진행되고 있으며, 그 정책 중 하나가 수소경제 활성화이다. 수소경제 활성화 정책으로 수소 공급을 위한 수소충전소의 보급이 가속화됨에 따라 사고발생의 위험도 커지고 있다. 수소의 폭발사고는 대부분 대형사고로 이어지기 때문에 수소에너지를 사용함에 있어 안전성을 확보하는 것은 매우 중요하다. 수소에너지를 활용하기 위해서는 액화수소의 생산, 저장, 운송 등에 사용될 수소저장 용기의 안전성 확보는 반드시 필요하다. 본 논문에서는 수소충전용 압력용기의 구조안전성을 평가하기 위해 가스 압력에 대한 거동특성을 유한요소해석으로 분석하였다. 압력용기의 재료는 SA-372 Grade J / Class 70을 사용하였고, 해석모델은 압력용기가 축대칭 형상이므로 1/4 형상만 고려하여 6면체 메쉬를 적용하였다. 수소가스 압력용기를 사용 최고 압력에서 유한요소해석을 하였으며, 해석 결과인 용기의 von Mises Stress와 변형량, 변형률 에너지 밀도를 관찰하였다.