• 에너지공학
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• 제2권2호
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• pp.200-207
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• 1993

본 논문은 5.9kW급 인산형 연료전지 발전시스템의 운전에 필요한 메탄올 연료개질기의 설계와 이의 운전 특성에 관한 것이다. 연료개질장치는 메탄올을 연소용 및 개질용연료로 사용하며, 개 질 반응 촉매는 CuO-ZnO계를 사용하고, 개질 반응기는 단일 환형 반응기 형태로 설계하였다. 개질 장치의 일산화탄소 생성 특성은 전체적으로 이론적인 평형값에는 도달하지 못하였으나, 반응온도가 증가할수록 농도가 증가하였으며, 개질 연료의 물/메탄올 몰비가 증가하면 감소하였다. 정격운전에서 촉매반응기의 축방향 온도분포는 이론적인 값과 잘 일치하였으며, 운전 개시후 50분 훈에 정상 운전이 가능하였다. 개질 시스템의 효율은 정격운전에서는 72.3%, 1/4 부하에서는 77%로 부하가 증가할수록 효율은 감소하였다. 개질기를 연료전지 본체와 연계운전시 개질기에 개질용 메탄올 및 연소용 메탄올의 공급유량이 각각 88.1 mol/h, 50.0mol/h 인 경우 정격전압인 37.6V의 전안에서 안정적인 5.5 kWh의 전력을 생산 할 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.135-140
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• 2022

연료전지 발전시스템은 수소와 산소의 반응 작용에 의해 직접 전기를 발생하는 스택(Stack) 이외에 메탄올, 천연가스 등 각종 연료로부터 수소를 만들어 내는 개질기와 스택에서 발전된 직류전압을 안정된 교류전압으로 변환시켜주는 전력변환기 등으로 구성되어진다. 이러한 시스템의 연료전지 출력은 직류로 가정에서 사용하기 위해서는 전력변환장치를 통하여 교류로 변환시키는 인버터 장치가 필요하다. 또한 연료전지 전압이 30-70V 정도로 이를 인버터 동작 전압인 380V 정도로 승압하기 위하여 DC-DC 승압형 컨버터를 사용한다. DC-DC 승압형 컨버터는 연료전지 출력과 인버터 사이에 존재하는 직류전압 가변장치로 연료전지 출력전압의 변동에 반응하여 컨버터의 일정 출력전압을 만들어 내므로 인버터는 연료전지의 전압 변동에 무관하게 일정한 전원을 공급 받을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 연료전지발전 시스템의 구성 원 중 연료전지 출력전압(30-70V)을 입력으로 받아 계통연계에 적용되는 인버터의 주요 전원인 풀 브리지(Full-Bridge) 컨버터의 하드웨어 세부설계에 대하여 논하고자 한다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2007년도 학술논문요약집
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• pp.151-152
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• 2007

ACP(Advanced Spent Fuel Conditioning Process)의 금속전환로에 $U_{3}O_{8}$을 공급하기 위하여 20 kgHM/batch의 $UO_{2}$ 펠릿(pellets)을 처리할 수 있는 공기산화로가 개발되고 있다. 그림 1은 산소농도 조절이 가능한 공기산화로이다. 공기산화로 이전의 공정인 슬리팅 장치에서 탈피복된 $UO_{2}$ 펠릿은 공기산화로로 운반되고, $500^{\circ}C$온도에서 공기를 공급하여 일정한 입도범위의 균질한 $U_{3}O_{8}$을 만든다. 그리고 다음공정의 금속전환장치로 이동된다. 본 논문에서는 모의연료의 산화에 대한 정확한 산소농도를 측정하고자 한다. 이를 위해서 갈바닉 센서와 지르코니움 센서가 사용되었고, 그 특성이 비교되었다. 14종의 금속 산화물이 혼합된 모의연료를 제조하여 산화실험이 수행되었으며, 시간변화에 따라 산소농도가 측정되었다. 산소농도 컨트롤러와 산소 센서를 사용한 공기산화로는 산소조절기에 의해 산소농도 100%까지 측정될 수 있다. 그림 2는 공기산화로의 산소농도를 조절할 수 있는 산소농도 측정시스템이다. 유량조절기(Mass Flow Controller)를 사용하여 질소와 산소의 혼합비를 변화시킬 수 있다. 또한 산소농도 측정시스템은 측정된 산소농도 값을 이용하여 $UO_{2}$의 산화시간을 계산하기 위하여 제작하였다. 산화시간 계산방법은 다음과 같다. 산소와 질소의 가스는 각각 40 L의 압력 봄베에 의해서 산소농도를 조절할 수 있는 공기산화로의 산소농도 측정시스템 안으로 유입된다. 유입된 산소와 질소의 배합은 컨트롤시스템 안에 있는 산소 유량조절기와 질소 유량 조절기를 사용하여 조절하며, 일정하게 혼합된 산소농도는 장치의 입구와 출구에서 산소 센서에 의해서 측정된다. 투입된 $UO_{2}$ 펠릿이 $500^{\circ}C$에서 반응하면서 공기산화로의 내부에 있는 산소농도가 감소된다. 이때 초기에 같았던 입력과 출력 농도가 시간의 흐름에 따라 감소되며, 펠릿이 완전히 산화됨과 동시에 출력 산소농도가 입력농도와 다시 같아질 때까지 소요된 구간이 산화시간이 된다.

• 한국진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.465-474
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• 2006

기체저장용기, 단순 개폐밸브 및 기체 공급 관으로 구성된 기체연료 주입계는 가장 간단하게 사전에 기체 도입유형을 정할 수 있다는 장점이 있다. 장치의 동작특성을 알아보기 위해 기체 흐름에 관한 일차원 동특성 방정식을 세우고 수치적으로 풀었다. 이 계산의 목적은 저장기체 압력, 저장용기 체적, 공급관의 굵기, 길이 따위의 기계적 요소들과 최대유량까지의 지연시간, 최대유량 값, 기체 펄스폭 따위의 기체 흐름의 유형을 결정하는 인자들 사이의 관계를 정립하려는 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.766-774
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• 2017

알루미늄과 같은 금속분말을 연료로 사용하는 추진체의 연료공급장치에 있어, 원통형 공급관 내부를 이동하는 분말이 연소기로 진입하면서 발생되는 분말의 급확대부 영역에서의 확산현상을 해석하기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 개발하였다. 플러그 유동형태의 입자집단운동을 기술하기 위해서 일종의 Lagrangian기법이며 난류속도변동 조건을 만족하는 개별입자추적법을 도입하였다. 여기에 재순환 영역에서 유체의 방향전환을 증진시키기 위해 기하학적 유동 구조에 입각한 반경방향 속도성분을 추가시켰다. 속도 추가성분의 유무에 따른 급확대부 재부착점 부근에서의 입자 속도분포 수치해석 결과를 기존의 실험결과와 비교하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.337-338
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• 2010

다이어프램은 고정된 주파수의 전압을 이용하여 저전력으로 고압력의 공기를 공급하는 장치로 연료전지 및 산업용 공기 공급장치로 사용되고 있다. 본 논문에서는 다이어프램의 공기유량 및 유압을 저소음 및 저진동으로 제어하기 위해서 인버터를 이용한 가변주파수의 전류제어를 수행하였다. 제안된 다이어프램의 공기압 제어 방식은 지령 압력을 추종하기 위한 최대주파수 운전 방식으로, 토출압력이 만족하는 최대 주파수의 전류제어를 수행한다. 제안된 방식을 실험을 통하여 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.164-172
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• 2020

군용항공기에 장착되는 연료/오일 열교환기는 연료의 저온을 이용하여 항공기 탑재부품 구동장치나 유압펌프와 같은 다른 장치에 공급되는 윤활유를 냉각시키는 장치로 항공기 탑재부품 구동장치로 연결되는 윤활유 유입포트에 균열이 발생되었다. 만일 열교환기의 균열이 발생될 경우 다른 장치에 공급되는 윤활유 냉각이 이루어지지 않아 더 이상 비행을 할 수 없기 때문에 해당 결함은 항공기 가동률 저하에 큰 원인이 된다. 본 연구에서는 군용항공기 연료/오일 열교환기 항공기 탑재부품 구동장치 오일포트 균열 현상을 개선하기 위해 오일 포트 균열부위 파단면에 대한 비파괴 검사와 현미경 검사를 수행하여 균열에 대한 경향성을 분석하였으며, 열교환기 오일포트에 연결되는 오일 배관은 티타늄 재질의 배관으로 열교환기에 장착 시 과도한 토크로 체결되어 열교환기 균열의 주된 원인으로 확인되어 유한구조해석을 통해 장착 토크 적용 시 열교환기에 과도한 힘이 전달되는 것을 검증하였다. 해당 결함에 대한 개선 방안으로는 항공기 탑재부품 구동장치 오일 포트에 장착되는 배관의 재질과 직경을 변경시켜 적용 토크 값을 열교환기 오일 포트에서 견딜 수 있는 값으로 조정하였으며, 또한 맥동압력으로 인한 피로누적을 최소화시키기 위해 배관의 굽힘값을 조정하였다. 결과적으로, 동일한 조건에서 개선된 배관을 장착하여 지상시험을 통해 열교환기에 균열이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.59-68
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• 2009

분산진원으로서 연료전지 발전장치는 100w부터 수백[kw]의 용량을 가지며 종전의 대규모 전력설비와 비교하여 높은 신뢰도를 갖는 고품질의 전력을 공급할 수 있다. 본 연구에서는 소형 분산전원으로서 PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cell)연료전지 발전장치에 대한 PSIM(power electronics simulation tool) 모델을 설정하고 이를 바탕으로 DSP(digital signal processor)기반의 연료전지 하드웨어 시뮬레이터를 구현하였다. 연료전지 전류와 출력전압과의 관계는 연료전지의 전압-전류(V-I) 곡선 중 ohmic영역에서 1차 함수로 간략화 하였다. 구현된 시스템은 PEMFC 하드웨어 시뮬레이터, 절연형 풀 브리지 직류 부스트 컨버터 그리고 60[Hz] PWM인버터로 구성되어있다. 부하변동 및 과도상태에 대한 연료전지 하드웨어 시뮬레이터의 전압-전류-전력(V-I-P) 특성을 파악하였으며, 저항 부하 및 비선형 부하에 대한 전력변환기의 60[Hz] 정현파 교류출력 전압파형을 고찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.264-269
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• 2009

신재생에너지기술 개발인력 확보는 국가의 지속적인 성장을 가능하게 하는 주요 요인이다. 본 연구에서는 신재생에너지인력양성이 원활하게 공급되지 않았을 경우 발생할 수 있는 인력공급지장효과를 분석하기 위하여 산업연관분석의 공급유도모형을 유도하고 2006년 신재생에너지 인력양성사업 배출인원을 기준으로 실증분석을 실시하였다. 또한 공급유도형의 감응도 계수와 영향력계수 분석을 통해 신재생에너지 관련 사업과 타 산업간의 전후방연쇄효과를 비교분석하였다. 연구 수행 결과 신재생에너지 관련 산업의 평균 영향력 계수는 1.37, 평균 감응도 계수는 0.96으로 최종 수요적 제조업의 성격을 띠고 있는 것으로 나타났다. 또한, 2006년 신재생에너지 인력양성사업에 의해 배출된 336명의 인력이 공급되지 않았을 경우 공급지장비용은 총 230억이며, 8개 신재생에너지원 중 태양열과 연료전지에 인력 공급지장비용이 타 에너지원에 비해 상대적으로 높은 것으로 분석되었다. 산업분류 기준으로는 일반목적용 기계산업과 전기기계 장치 산업이 신재생 에너지 인력공급 장애에 따른 지장비용이 높은 것으로 분석되었다.

• 신재생에너지
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• 제5권4호
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• pp.68-73
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• 2009

국가 에너지 안보 확보와 친환경적이고 지속적인 '저탄소 녹색성장'의 기반을 마련한다는 측면에서 신재생에너지 분야의 인력양성은 시급하고도 중요한 당면 과제이다. 본 연구에서는 신재생에너지인력양성이 원활하게 공급되지 않았을 경우 발생할 수 있는 인력공급지장효과를 분석하기 위하여 산업연관분석의 공급유도모형을 유도하고 2006년 신재생에너지 인력양성사업 배출인원을 기준으로 실증분석을 실시하였다. 또한 공급유도형의 감응도 계수와 영향력계수 분석을 통해 신재생에너지 관련 사업과 타 산업 간의 전후방연쇄효과를 비교분석하였다. 연구 수행 결과 신재생에너지 관련 산업의 평균 영향력계수는 1.37, 평균 감응도 계수는 0.96으로 최종 수요적 제조업의 성격을 띠고 있는 것으로 나타났다. 또한, 2006년 신재생에너지 인력양성사업에 의해 배출된 336명의 인력이 공급되지 않았을 경우 공급지장비용은 총 230억이며, 8개 신재생에너지원 중 태양열과 연료전지에 인력 공급지장비용이 타 에너지원에 비해 상대적으로 높은 것으로 분석되었다. 산업분류 기준으로는 일반목적용 기계 산업과 전기기계 장치 산업이 신재생 에너지 인력공급 장애에 따른 지장비용이 높은 것으로 분석되었다.