• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.130.2-130.2
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• 2010

한전 전력연구원에서는 2009년 12월부터 125 kW급 용융탄산염 연료전지 발전시스템의 성능평가를 위한 운전이 진행되고 있다. 현재 진행 중인 "250 kW급 열병합 용융탄산염 연료전지 Proto Type개발" 과제의 최종시작품인 250 kW급 발전시스템은 125 kW급 MCFC 스택 2기로 설계되어, 125 kW급 시스템의 시험운전은 매우 중요한 기술적 성과가 될 것이다. 현재 125 kW급 MCFC 스택은 10,000 $cm^2$의 유효전극면적을 갖는 단위전지들로 구성되었으며, 적층 스택의 온도 및 농도분포의 최적화를 위해 내부 매니폴드 및 Co-flow Type 열교환기 기반의 분리판을 개발 적용하였다. 연료극의 전극 구성은 Ni-Al alloy로, 공기극의 전극 구성은 Lithiated-NiO로 이루어졌다. 그리고 매트릭스는 ${\alpha}-LiAlO_2$로 제작되었고, 전해질은 Li과 K Carbonate가 68 : 32 비율로 섞인 용융염을 사용하였다. 본 125 kW급 용융탄산염 연료전지 시스템의 운전평가는 고적층 스택의 온도 및 농도 분포를 확인하고, 최적화된 스택 운전 조건을 도출하는 것을 그 목적으로 하고 있다. 125kW급 스택 1기의 규모의 주변기기 시스템은 외부개질기, 촉매연소기, 이젝터, 고온순환 블로어 및 공기블로어 등으로 이루어져 있다. 고온형 연료전지 시스템에서 연료극과 공기극의 균일한 온도 및 압력 확보는 매우 중요하며, 이를 위하여 외부개질기 및 촉매연소기 연동을 통한 온도편차를 최소화하고, 기존 고온용 순환 블로어 대신 이젝터를 개발 도입하여 압력균형을 조절하였다. 125kW급 MCFC 시스템은 2009년 12월부터 전처리 운전을 시작하여 2010년 1월 말부터 PCS로 전기를 생산하고 있다. 평균전압 0.83V에서 100kW의 출력을 기록하였으며, 피크부하 120 kW, 누적출력량 30 MWh를 초과달성하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.5
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• pp.590-599
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• 2011

The electrification of the waste heat of fuel cell is necessary to enhance the efficiency of fuel cell system. For this purpose, the SOFC/ST(Solid oxide fuel cell/Steam turbine) hybrid system is suitable. The purpose of this work is to predict the performance of methane fueled SOFC/ST hybrid power system and to analyze the influence of operating temperature of stack, current density of stack, combustor outlet gas temperature, and boiler outlet gas temperature. According to the analysis, it is proved that making the best use of the waste heat of stack and minimizing the fuel consumption of combustor are essential for the high-efficiency of SOFC/ST hybrid system.

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.7 no.2
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• pp.95-105
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• 2009

Fuel cells are applied to the propulsion system of aircraft based on environmental-friendly characteristics with low noise and zero emission of CO2, currently many kinds of UAV and small manned aircraft equipped with fuel cells are being developed. Fuel cells for aircraft typically classified into PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) type and SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) type and the system is developed to adapt missions and operational conditions of aircraft. For UAV, various types of aircraft mostly based on PEM fuel cell technology are investigated for military or commercial uses, and the stability and endurance of system will be improved. For small manned aircraft, many researches are carried out to substitute the propulsion system by fuel cell, also some developments for the higher performance of APU of large commercial aircraft to apply fuel cells are in progress. In the future, a fuel cell aircraft will be expected to improve the reliability and efficiency with higher power density.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.4
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• pp.448-454
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• 2010

The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. Recently, new kinds of propulsion power system such as fuel cell system, which use hydrogen as an energy source, have been sincerely considered. The purpose of this work is to predict the performance of methanol fueled SOFC system and to analyze the influence of operating temperature, current density, S/C, and $H_2$ utilization ratio.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.274-277
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• 2009

본 논문에서는 소형 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지 스택의 BOS(Balance of Stack) 제어에 관하여 논의한다. 별도의 가습 장치가 필요치 않고 BOS의 구성이 비교적 간단한 소형 PEM 연료전지 시스템에서는 팬과 퍼지밸브만의 제어를 통해 스택 내부 수분의 조절과 열 관리가 수행된다. 따라서 본 논문에서는 부하에 따른 최적의 공기유량을 계산하고 요구되는 유량의 공급을 위해 팬을 제어하는 알고리즘을 통해 소형 연료전지 시스템의 과도응답 특성과 안정성을 향상시키는 방법에 관하여 제안한다. 150W급 소형 연료전지 시스템을 꾸미고, 마이크로컨트롤러를 이용한 제어회로를 구현하여 실험함으로써 제안된 알고리즘의 유용함을 검증하였다.

• 기계와재료
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• v.26 no.1
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• pp.16-26
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• 2014

고체 산화물 연료전지는 세라믹 소재의 이온전도성 막과 전극에서의 전기화학반응을 이용하여 전력을 생산하는 장치로서 발전효율이 높고, 배출물 특성이 우수하여 미래형 청정발전기술로 각광받는 기술이다. 더불어 소음이 적게 발생하므로 주로 도심지 건물에 설치되는 분산형 발전시스템으로서 장점을 가지고 있다. 본 동향분석에서는 고체산화물 연료전지 시스템의 개발동향을 살펴보고, 시스템별 사이클 구성방법에 대한 기술적인 차이점을 비교-분석하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.8
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• pp.822-828
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• 2013

Since the operating temperature of Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) is high, the heat management of the gases supplied to fuel cell system is important. In this paper, the temperature characteristic of the gases supplied to the anode and the cathode of the fuel cell is studied in case of utilizing the waste heat contained in the ship exhaust gas as a heat source to heat up the fuel, gas and water supplied to a 500kW SOFC system for a ship power. For the fuel cell system proposed in this paper, the temperature of gases supplied to the anode and the cathode was the highest temperature at 963K when the exhaust gas of the fuel cell was utilized as the heat source for gases supplied to fuel cell system instead of utilizing the ship exhaust gas. In addition, the engine power did not effect on the temperature of gases supplied to the fuel cell stack.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.33 no.6
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• pp.646-652
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• 2022

The dead-end anode (DEA) system is a method that closes the anode outlet and supplies fuel by pressure. The DEA method could improve fuel usage and power efficiency through system simplification. However, flooding occurs due to water and nitrogen back diffusion from the cathode to the anode during the DEA operation. Flooding is a cause of decreased fuel cell performance and electrode degradation. Therefore, tthe structure and components of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) should be optimized to prevent anode flooding during DEA operation. In this study, the effect of a porous flow field with metal foam on fuel cell performance and fuel efficiency improvement was investigated in the DEA system. As a result, fuel cell performance and purge interval were improved by effective water management with a porous flow field at the cathode, and it was confirmed that cathode flow field structure affects water back-diffusion. On the other hand, the effect of the porous flow field at the anode on fuel cell performance was insignificant. Purge interval was affected by metal foam properties and shown stable performance with large cell size metal foam in the DEA system.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.496-497
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• 2011

고체산화물 연료전지(SOFC)는 다른 연료전지에 비해 발전효율이 높고, 전력뿐 아니라 물과 열이 부산물로 생성되어 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 다양한 연료를 사용할 수 있어 향후 대용량 발전용 연료전지에 적합한 특징을 가진다. 하지만 아직 Stack의 가격이 매우 비싸고, 실제의 Stack이 있다하더라도 연구 중의 손상 위험을 감수해야 한다. 따라서 SOFC Stack을 대신 할 수 있는 가상의 SOFC 시스템 구현을 통해, 저렴한 비용으로 실제의 SOFC 시스템과 유사한 환경을 구축하여 비교할 수 있다. SOFC Stack의 최대출력 DC 1kW급을 목표 대상으로 하여, 48V, 25A의 DC 출력이 가능한 Programmable DC Power Supply 설계 및 시리얼 통신을 이용한 인터페이스 보드를 제작하였고, SOFC Stack Modeling 및 GUI 구성을 하였다. 구현된 SOFC 시뮬레이터를 통해 상용의 인버터를 이용한 계통출력 전력과 실제 Stack 실험결과 비교로, 제작한 시스템이 향 후 SOFC 시스템을 위한 시험 및 연구에 응용 가능함을 입증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.6
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• pp.740-749
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• 2011

The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. Recently, new kinds of propulsion power system such as fuel cell system, which use hydrogen as an energy source, have been sincerely considered. The purpose of this work is to predict the performance of gasoline fueled SOFC system and to analyze the influence of operating temperature, current density, S/C, and H2 utilization ratio. The results are compared with the methane fueled system. The results show that the cell voltage and $O_2$ utilization ratio are major factors on the performance of system and the gasoline fueled SOFC system have lower efficiency than the methane fueled system.