• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.4
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• pp.439-447
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• 2012

Solid oxide fuel cell/gas turbine hybrid systems that use three gas turbines having different power outputs were devised and their performance was compared. The power shares of the gas turbine and fuel cell and the net system efficiency were compared among the three systems, and their variations with the design fuel cell temperature were investigated. The system efficiency was predicted to be insensitive to the fuel cell temperature in the sub-MW system, but it increased with increasing fuel cell temperature in both the multi-MW and hundred-MW systems. The influence of air bypass around the fuel cell on the system performance was also investigated.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.26 no.3
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• pp.6-11
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• 2004

연료전지에서 반응에 참여하는 주된 연료는 수소이며, 따라서 연료전지 자동차에 사용되는 고분자전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell. PEMFC)에도 연료로서 수소를 공급해야 한다. 1㎾급 연료전지의 경우 한 시간에 약 1㎥($25^{\circ}C$, 1기압)의 수소를 필요로 하므로, 수십 ㎾ 용량의 자동차용 연료전지에는 수십 ㎥/h의 빠른 속도로 수소를 공급할 수 있는 장치가 필요하다. 또한 이러한 수소 공급 속도를 유지하면서 1회 연료 충전으로 수백 km를 자동차가 주행할 수 있도록 충분한 양의 연료가 자동차 내에 저장되어 있어야 편리할 것이다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.224.2-224.2
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• 2010

연료개질기는 연료전지 시스템의 핵심 구성요소 중의 하나로 도시가스로부터 수소를 생산하는 역할을 담당한다. 연료개질기는 주로 탈황, 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 반응의 4단계로 구성되어 있으며 이 중 상온 탈황부분을 제외한 나머지 부분은 일체화 설계를 통해 제작된다. 탈황의 경우 도시가스에 포함된 부취제인 황화합물를 제거하여 후단에 위치한 촉매층이 황에 의해 피독되는 것을 막는 역할을 하며 주로 상온흡착식 탈황제를 사용한다. 황이 제거된 도시가스는 물과 함께 연료개질기로 도입되어 수증기 개질반응을 통하여 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 소량의 메탄과 미반응 수증기로 구성된 개질가스로 전환된다. 이후의 수성가스 전이반응에서는 일산화탄소가 물과 반응하여 수소 생산량을 늘리며 동시에 일산화탄소의 농도를 낮추게 된다. 또한 고분자 전해질 연료전지에 공급되는 개질가스는 선택적 산화반응을 통하여 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 유지하게 된다. 이러한 기능의 연료개질기 개발의 주요 이슈로는 컴팩트화 및 고효율화이며 이 두가지 요소를 고려하여 연료개질기를 설계하여야 한다. 연료전지 시스템의 전체부피를 줄이기 위한 노력의 일환으로 연료개질기의 컴팩트화가 요구되는데 가정용 연료전지 기술 선진국인 일본 제품의 경우 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 부피는 20L정도로 알려져 있다. 또한 연료전지 시스템의 효율은 연료개질기의 개질효율과 연료전지 스택의 발전효율의 곱으로 계산되기 때문에 연료개질기의 연료개질 효율은 전체 시스템의 효율에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 한국에너지기술연구원에서는 수소생산량 기준 $1Nm^3/h$급 연료개질기의 개발을 완료하였으며 크기 및 효율면에서 선진국 제품과 비교하여 동등 또는 우위의 수준을 달성하였다. 연료개질기 내부의 혼합 및 분배 구조를 개선하고 각 촉매층의 최적 배치를 통해 연료개질기의 부피를 최소화 하였으며 연료개질기 내부에서 고온부위와 저온부위 사이의 최적 열교환을 통해 열효율을 극대화 시켰다. 현재 개발된 $1Nm^3/h$급 개질기의 단열 후 부피는 13.5L 그리고 단독운전 시 열효율은 80%(LHV)로 측정되었다. 또한 $1Nm^3/h$급의 연료개질기의 스케일-업 설계를 통하여 수소생산량 3, $5Nm^3/h$ 규모의 연료개질기를 개발하였으며 성능평가가 진행 중이다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.26 no.3
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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)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.11a
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• pp.33-36
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• 1994

연료전지는 최근에 들어서 고효율, 저공해 에너지기기로서 각광을 받으면서 국내에서는 범국가적 연구개발사업으로 한국형 제1세대 연료전지가 될 40㎾급 인산형 연료전지 발전시스템 개발이 '90년 8월에 착수하여 '95년 7월까지 진행되며, 그 연료전지 시스템의 주요 구성요소인 연료개질기, 전지스택 그리고 전력변환기는 (주)유공, (주)호남정유 및 (주)금성산전이 각각 개발하였으며, 가스공사는 종합적으로 연료전지 시스템 연계, 제어 및 운용을 담당하여 연료전지 개발사업에 체계적이고 종합적인 협동연구를 시도하여왔다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.11a
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• pp.95-100
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• 1999

고분자전해질 연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 크고 구조가 간단하며 전해질의 누출이나 손실의 염려가 없어 수송용 무공해 차량의 동력원으로서 적합한 시스템이다. 또한 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있고 연료로 수소 이외에 메탄올이나 천연가스를 개질하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.(중략)

• Journal of the KSME
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• v.30 no.6
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• pp.555-563
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• 1990

연료전지 발전시스템은 발전효율이 높고, 공해물질이 없는 등 많은 장점을 갖는 에너지생산 방 식에 따라 장래의 이용이 크게 기대되고 있다. 현재 연구개발에 많은 성과를 보이고 있는 미국. 일본에서는 인산형 연료전지의 상업화를 위해 수 MW급의 발전시스템의 신뢰성 실험을 진행 중에 있으며 용융탄산염형 연료전지, 고체산화물형 연료전지의 기초연구를 거의 완성한 단계에 있다. 국내에서도 연료전지발전은 화력발전의 한계, 발전연료의 다원화에 따른 천연가스의 수 입이용이 대폭 확대될 전망임에 따라 이용의 필요성이 많이 대두되고 있다. 특히 많은 섬과 산간지방 등 고립분산지역을 갖고 있는 국내 여건으로 볼 때, 송전. 배전시설이 필요 없는 온사이 트형 연료전지 발전설비가 설치될 경우 많은 이점을 가져올 수 있기 때문에 동 분야의 연구개 발이 필요한 상황이다. 전력은 국가의 핵심에너지로서 전력생산기술의 자립은 매우 중요하다. 특히 우리나라도 선진화되면서 새로운 첨단기술의 도입에 의한 에너지생산기술의 확보가 선진 국들의 기술보호정책에 의해 장애를 받고 있다. 연료전지기술의 경우도 일본이 동 분야를 국 책과제로 지정한 뒤 각 기업이 연구개발에 나서고 있는데, 이미 1980년대 초에 미국과 기술제휴 를 하면서 아시아지역 전체에 대한 전매권을 확보한 상태이며, 다른 타국과의 기술제휴 및 기 술이전을 거부한 채 실용화를 위한 경제성 확보의 시기를 기다리고 있다. 이와 같은 이유로 극복하기 위해 집중적인 투자를 확대하여 독자적인 기술을 확보해야한다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2002.05a
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• pp.109-113
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• 2002

도시가스(NG)를 연료로 사용하는 주택용 고분자연료전지 시스템을 국내 최초로 개발하였다. 이 장치는 연료전지부, 개질부, 전력변환부 및 제어부가 통할된 패키지화된 시스템으로 1,000시간 이상 운전 데이터를 확보할 수 있었다.(중략)

• KIPE Magazine
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• v.15 no.1
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• pp.36-42
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• 2010

발전용 연료전지로서 가장 유망한 MCFC와 SOFC는 현재 국내에서도 활발히 상용화가 진행되고 있다. 300kW급의 스택을 이용하여 작게는 수MW급 분산전원으로부터 수십 또는 수백 MW급의 대규모 발전플랜트를 구축하는데 있어서 PCS는 전체가격의 10~25%를 차지하는 상용화에 매우 중요한 핵심 장치이다. 본고에서는 발전용 연료전지 PCS의 국내외 기술개발 동향을 소개하고 저전압 출력의 PCS 기술 및 PCS의 대규모화에 요구되는 차세대 기술과 기술적인 이슈를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07b
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• pp.1161-1162
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• 2006

본 논문은 3[kW]급 연료전지와 연료전지의 저전압$[40{\sim}60[Vdc]$)을 승압(380vdc)하기 위한 풀-브리지 DC-DC 컨버터, 그리고 승압된 링크전압을 교류 상용전압(220[Vac], 60[Hz)으로 변환하기위한 단상 풀-브리지 인버터로 구성된 연료전지 발전용 전력변환시스템 중 연료전지 시스템용 DC-DC 컨버터를 제안하였다. 제안한 연료전지 시스템용 DC-DC 컨버터는 변압기 2차측에 배전류 정류회로를 삽입하여 기존의 고주파 변압기 보다 간단하면서 무게 및 부피를 줄였다. 그리고 위상 천이 PWM 제어로 출력 전압을 가변시켜 영전압 스위칭을 달성 함으로써 스위칭 손실을 줄였으며. 효율을 95%이상 달성 하였다.