• 오토저널
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• 제26권3호
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• pp.21-25
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• 2004

연료전지의 종류는 전해질의 종류로 나누는 것이 일반적으로, 운전 및 정지를 반복하는 자동차용에는 작동 온도까지 상변화가 없는 고체 전해질이 유리하다고 할 수 있는데 프로톤 교환막과 고체산화물이 바로 그것이다. 프로톤 교환막 연료전지는 다른 종류의 연료전지 보다 작동온도가 8$0^{\circ}C$ 내외로 낮고, 단위전지 면출력밀도가 커서 현재 자동차용으로 가장 많이 개발되고 있다. 그 결과 자동차 구동에 적당한 80㎾급의 연료전지 스택이 자동차에 장착될 수 있는 크기로 개발되어 적용되고 있다. (중략)

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.439-447
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• 2012

출력 규모가 다른 세가지 상용 가스터빈들을 바탕으로 고체산화물 연료전지/가스터빈 하이브리드 시스템을 구성하고 성능을 비교하였다. 각 가스터빈을 사용할 때 연료전지와 가스터빈의 출력 비중 및 효율을 비교, 분석하였고 연료전지 설계온도를 변화시키면서 출력 비중의 변화와 시스템 효율 변화를 분석하였다. 수십 kW 급 소형 가스터빈을 사용한 하이브리드 시스템에서는 연료전지 온도가 변하여도 효율은 거의 변화가 없었지만 MW 급 및 수백 MW 급 등 중,대형 가스터빈을 사용하는 경우에는 연료 전지 작동온도가 높아질수록 시스템 효율이 높아짐을 확인하였다. 또한 연료전지로 공급되는 공기량을 조절하여 연료전지 출력 비중을 변화시키는 것에 대해서도 해석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.207-207
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• 2009

Aspen plus는 Aspentech사에서 개발한 공정모사용 프로그램으로서 다양한 화학종의 열역학적 자료를 기반으로 공정설계, 공정최적화, 공정모니터링 등 공정개발에 활용되고 있다. 연료개질기는 수증기 개질반응, 수성가스전이반응, 선택적화학반응으로 구성된 소규모 수소생산공정에 해당된다. 따라서 Aspen 전산모사를 통해 다양한 조건에서의 운전결과를 모사하여 개질기에 미치는 영향을 분석함으로써 운전조건을 최적화 할 수 있다. 연료개질기의 성능에 영향을 미치는 주요인자는 주로 수증기개질 촉매층 출구온도 및 수증기/탄소 비이다. 수증기개질 촉매층의 출구온도를 $660{\sim}740^{\circ}C$로 변화시키면서 개질가스의 조성, 카본 전환율, 개질효율 등을 비교 분석하였다. 또한 수증기/탄소 비를 3~5의 범위에서 변화시키면서 영향을 살펴보았다. 수증기개질 촉매층의 온도가 높을수록 수소생산량이 증가에 따른 효율 증가가 나타났으며 수증기/탄소 비가 증가할 경우에도 개질효율에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다. 하지만 실제 개질기의 운전에서는 소재의 제약에 따라 운전 온도에 제약이 있으며 수증기/탄소비의 증가 역시 개질기의 부피 증가로 이어지는 단점이 있다는 것을 고려해야 한다. 따라서 반응기 재질, 크기, 운전온도와 개질효율과의 상관관계를 파악하여 개질기의 특성을 최적화 하여야 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.656-659
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• 2009

직접메탄올형 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell)는 휴대용으로 사용할 수 있는 소형 전원용으로 주로 개발되고 있으며, 다양한 용도로 사용이 가능하다. 하지만 직접메탄올연료전지에서 전해질로 많이 쓰이는 Nafion막은 이를 통한 메탄올 크로스오버(Crossover) 때문에 연료전지의 성능을 제한시키고 있다. 본 연구에서는 Nafion 117를 사용하여 전극 면적 100cm2 의 DFMC용 MEA를 제작하고, 공기 유량을 3ml/mim으로 고정하고, 메탄올 유량을 2,3 ml/min로 각각 공기극와 연료극에 공급하여 온도변화(50, 60, 70, $80^{\circ}C$)에 따른 성능을 확인하였다. DMFC의 적당 반응 온도는 $70^{\circ}C$로 생각되고, 유량은 메탄올 2ml/min, 공기 3ml/min유량 공급시가 성능이 높게 나오는 결과를 얻으나 일정시간 지나면 성능이 메탄올 3ml/min, 공기 3ml/min유량 공급시 보다 성능이 떨어지는 현상이 일어나기 때문에 $70^{\circ}C$ 반응온도에 메탄올 3ml/min, 공기 3ml/min의 유량 공급이 본 논문에서 최적화된 성능을 내는 조건으로 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.566-575
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• 2011

LPG 연료공급방식은 배출가스를 저감시킬 수 있는 유용한 시스템으로 연구가 지속적으로 진행되고 있다. LPG는 경유와 휘발유보다 높은 증기압과 낮은 점도와 표면장력을 유지하므로 고무류와 화학 반응에 따른 연료펌프의 기계적인 손상으로 내구성이 저하되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 LPLi 시스템에서 유지보수의 편리함과 가격경쟁을 위해 개발된 외장형 펌프를 사용하여 LPG 연료의 조성 및 온도에 따른 특성을 평가하고자 실험을 하였다. 그 결과로서, 내장형 펌프와 외장형 펌프의 성능차이는 거의 없으며 프로판 함유율이 높고, 연료온도가 높아짐에 따라 유량은 많아지나 펌프효율은 거의 차이가 없었다. 또한 LPG 자동차 연료공급장치의 특성상 연료조성 및 온도변화에 따른 차압도 거의 일정하게 나타내었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 지능정보 및 응용 학술대회
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• pp.67-72
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• 2008

본 논문에서는 하이브리드 차량 내부 전기모터의 등판 마력값과 회전 RPM, 흡기온도 센서의 온도 변화와 공기 및 연료의 혼합비율인 공연비에 대해 퍼지 제어 기법을 적용하여 차량의 연료 소비를 제어하는 방법을 제안한다. 제안된 기법에서는 초기 가속부분에서 등판 마력간과 회전 RPM을 퍼지제어 규칙에 의해 전기모터와 엔진의 사용비율을 제어하고, 엔진이 가동될 때 각각의 공기유입량과 연료 분사량을 이용하여 공연비 수치를 구한 후, 공연비, 흡기온도, 최종 연료 보정량에 대해 설정된 피지 소속 함수와 퍼지 추론 규칙에 따라 차량 연료를 제어한다. 시뮬레이션을 통하여 실험한 결과, 제안된 퍼지 제어 기법을 이용한 엔진 및 연료 제어 방법이 퍼지기법을 적용하지 않은 제어방법보다 평균연비가 개선되어 제안된 연료 제어 방법이 효율적임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1185-1192
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• 2012

차량용 연료전지는 내연기관보다 운전 온도가 낮아 냉각수의 온도를 낮게 관리해야 하며, 이러한 냉각수 온도는 대기와의 온도차가 내연기관보다 작아 고성능 방열판 및 열관리계가 요구된다. 이러한 차량용 연료전지 열 관리계는 특히 연료전지 운전 온도 및 스택 내 온도분포를 결정하는 중요한 구성품이다. 본 연구에서는 차량용 연료전지 열 관리계 모델을 Matlab/$Simulink^{(R)}$ 환경 하에 개발하였으며, 기본 설계에 적용이 가능하도록 방열판 상세 모델을 개발하고 열 관리계는 팬, 모터, 방열판 그리고 냉각수 펌프로 구성하였다. 팬과 펌프는 경험식을 이용해 모델을 개발하였으며 모터 동특성을 고려하였다. 두 구성품은 연료전지의 입구와 출구 온도를 추출해 정해진 지령을 수령하도록 제어 하였다. 본 연구에는 연료전지 차량에 적합한 방열기 설계를 위해 방열기 특성을 확인하고, 이를 연료전지 시스템과 통합운전하면서, 연료전지 운전제어에 적절한 지 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.133.2-133.2
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• 2010

현재 융융탄산염 연료전지의 공기극으로 다공성의 lithiated NiO를 사용하고 있는데 이 재료의 경우 크게 두 가지의 문제점을 안고 있다. 첫 번째는 Ni이 전해질 내로 용해하는 것이고, 두 번째는 낮은 활성으로 인한 높은 공기극의 분극이다. Ni이 전해질로 용해되는 문제는 Co나 Fe를 코팅하여 공기극 표면에 $Li_x(Ni_yCo_{1-y})1-xO_2$나 $Li_x(Ni_yFe_{1-y})_{1-x}O_2$를 형성시켜 NiO의 전해질 내로 용해되는 것을 억제하는 방법이나 ZnO, MgO, $La_2O_3$ 등의 산화물을 NiO 표면에 코팅하여 전해질과 접촉을 막는 방식으로 해결하는 등 많은 연구가 이루어져 왔다. 하지만 연료극의 비해 상당히 높은 공기극의 분극으로 인해 큰 전압손실이 일어나 용융탄산염 연료전지 성능이 낮아지는 문제의 경우 이를 해결하고자 하는 연구는 상대적으로 많이 진행되지 못한 상태이다. 특히 현재 용융탄산염 연료전지의 장기수명화를 위해 기존의 작동온도인 $650^{\circ}C$ 보다 다소 낮은 온도인 $600{\sim}620^{\circ}C$에서 작동하려는 움직임이 있다. 작동 온도가 내려가면 전해질이 휘발되는 속도가 낮아져 전해질 부족에 따른 운전시간이 줄어드는 문제를 해결할 수 있어 장기 수명화를 위해서는 작동온도를 낮추는 것이 매우 유리하다. 하지만 작동 온도가 내려가면서 양 전극에서 일어나는 전기화학 반응 속도가 느려지기 때문에 각 전극에서의 활성화 분극으로 인한 전압손실은 더욱 커질 수밖에 없다. 특히 연료극의 수소산화반응 속도는 공기극의 산소환원반응에 비해 매우 빠르기 때문에 작동 온도가 내려감에 따라 연료극의 분극이 커지는 것에 비해 공기극의 분극이 급격히 커지게 된다. 따라서 운전온도가 낮아지는 상황에서는 낮은 작동온도에서도 성능감소가 적게 일어나 0.8V 이상 운전(150mA/$cm^2$, 단위전지 기준)이 가능한 공기극의 개발이 매우 필요한 실정이다. 이를 해결하고자 본 연구에서는 고체 산화물 연료전지의 공기극의 재료로 많이 연구되고 있는 혼합전도성 물질의 페로브스카이트 구조의 물질을 기존 NiO 전극에 코팅하여 새로운 공기극을 개발하였다. 페로브스카이트 구조의 물질로 대표적인 LSCF 물질을 사용하였으며 LSCF를 코팅한 공기극을 이용한 단위전지에서 150mA/$cm^2$의 전류를 흘려주었을 때 0.84V의 성능을 1000hr 유지하였다. 이는 기존의 NiO 전극을 사용했을 때보다 15~20mV 높은 값이다. 낮은 작동온도에서도 좋은 성능을 보였는데, 기존의 NiO 전극의 경우 $630^{\circ}C$에서 0.79V의 성능을 보인 반면 LSCF가 코팅된 공기극의 경우 $620^{\circ}C$에서 0.811V의 매우 좋은 성능을 보였다. 이는 LSCF의 산소이온전도성 및 전기전도성이 공기극에서의 분극을 낮추어 성능을 증가시키는 것으로 보인다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.558-563
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• 2002

시설원예에서 난방장치를 사용하는 겨울철 재배 농산물의 생산비 중 난방 연료비가 30%~37% 정도를 차지하여 비중이 가장 높다. 따라서 시설원예 농가에서는 난방비를 절감하는 것이 농가소득과 직결되므로, 난방장치의 선정이 대단히 중요하다. 본 연구에서는 겨울철 재배 농산물의 생산비 중 30%-37% 정도를 차지하는 연료비를 절감하기 위해 기존의 온풍난방기와 다른 새로운 방식의 열교환기와 원심식 송풍블로워를 사용하는 블로워 송풍방식의 온풍난방기를 개발하고 개발된 온풍난방기의 가동으로 인한 난방 연료비 절감효과와 온실내의 균일한 온도분포를 획득하기 위해 8연동 비닐온실에서의 시험을 실시하였으며 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 가. 저 정압용의 전동기 축직결식 송풍팬을 대신하여 고 정압용의 블로워 송풍팬을 장착하고 열교환 면적을 크게 한 지그재그식 환류의 열교환실을 채용한 온풍난방기를 개발하였다. 나. 공시한 온실에서 기존 온풍난방기의 2일 가동시 DH당 연료 사용량이 평균 1.082$\ell$/$^{\circ}C$.hr 이며, 블로워 송풍방식 온풍난방기의 3일 가동시 DH당 연료 사용량은 평균 0.854$\ell$/$^{\circ}C$.hr로써 21%의 난방 연료비 절감효과가 나타났다. 다. 블로워 송풍방식 온풍난방기는 동일시간대 3$^{\circ}C$의 경시적 온도변화가 발생하였고, 기존의 은풍난방기의 동일시간대 온도변화는 최대 6.1$^{\circ}C$로 나타나 개발된 블로워 송풍방식 온풍난방기가 동일시간대 온실내의 온도변화를 크게 줄일 수 있었고 온도분포를 비교적 균일하게 하는 효과가 있음을 확인하였다.도 33$^{\circ}C$를 기준으로 한 열 회수 시간은 유입공기 온도가 52$^{\circ}C$ 및 64$^{\circ}C$ 일 각각 120분 및 140분으로 나타났다. (3) 제 3종 자갈: 축열조로 공급되는 공기의 온도가 52$^{\circ}C$와 64$^{\circ}C$ 일 때, 축열조 출구의 공기온도가 33$^{\circ}C$에 도달될 때까지 가열되는데 소요된 시간은 가열공기의 온도가 52$^{\circ}C$와 64$^{\circ}C$ 일 때 각각 180분과 150분이었고, 방열에 소요된 시간은 각각 240분 및 270분으로 나타났다. 방열과정 동안 축열조 출구의 최고 공기온도는 가열 공급공기의 온도가 52$^{\circ}C$ 와 $65^{\circ}C$일 때 각각 35.5$^{\circ}C$ 및 39.5$^{\circ}C$였다. 출구 공기온도 33$^{\circ}C$이상을 기준으로 한 에너지 회수시간은 유입공기 온도가 52$^{\circ}C$ 및 64$^{\circ}C$일 때 각각 140분 및 160분으로 나타났다. 이와 같이 자갈이 작을수록 축열조 출구의 공기온도가 기준온도 33$^{\circ}C$에 도달되는 시간이 길었으며, 이것은 축열조내의 공극이 작고 비중량이 커 자갈층을 가열시키는 축열시간이 길어지기 때문인 것으로 사료된다. 또한 작은 자갈일수록 방열시간도 다소 길어져 회수 가능 열에너지가 큰 것으로 나타났다

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2017년도 추계학술발표회
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• pp.267-267
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• 2017