• 월간 기계설비
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• s.225
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• pp.67-78
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• 2009

전 세계적으로 수소연료전지에 대한 관심이 집중되고 있다. 이미 미국, 일본, 캐나다 등 선진국에서는 수송용, 가정 상업용, 휴대용 등 다양한 용도의 연료전지 기술개발 및 보급에 나서고 있다. 우리나라는 아직 연구개발 및 실증단계에 머물러 있다. 정부는 2012년까지 연료전지 자동차 3,200대, 가정용 1만기, 상업용 2,000기, 분산전원용 300기를 보급하다는 목표로 연료전지 보급을 추진하고 있다. 연료전지 전문가들은 이러한 보급을 통해 급속한 가격인하가 예상돼 경쟁력 있는 기술과 상품으로 거듭날 것으로 전망하고 있다. 특히 동양건설산업이 세계 최초로 경기도 남양주에 연료전지 공동주택을 2010년 준공할 예정이어서 건설업계의 연료전지 주택 보급 활성화의 계기가 될 것으로 예상된다. 연료전지 자동차의 경우 수소충전소가 필요하다. 이러한 점에서 중장기적으로 수소충전소 설비 건설 분야가 설비건설업계의 새로운 시장이 될 가능성을 기대해볼 수 있다. 이번 호에서는 연료전지 기술 및 동향, 시공사례를 살펴본다.

• The Science & Technology
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• v.32 no.10 s.365
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• pp.71-77
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• 1999

환경의 세기를 코 앞에 두고 세계는 깨끗한 에너지원 개발에 열을 올리고 있다. 그중에서도 가장 촉망을 받고 있는 연료전지는 온갖 장애를 극복하면서 이제 실용화 단계로 들어섰다. 1999년 3월 17일에는 다임러-크라이슬러사의 쥬르겐 슈렘프회장이 기자들에게 "연료전지자동차 개발경쟁은 끝났다. 이제 우리는 그 비용을 오늘날의 내연엔진수준으로 끌어 내리는 경쟁을 개시했으며 2004년까지 목표를 달성할 것"이라고 말했다. 깨끗하고 조용하며 효과적인 연료전지는 그 응용분야가 자동차만 아니라 셀전화(이동전화)에서 랩탑컴퓨터와 가정용전력공급에 이르기까지 다양하고 폭넓은 범위로 번져 나가 21세기의 우리 생활양식에도 큰 변화를 가져 올 것으로 보인다. 연료전지개발의 현장을 찾는다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.161-164
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• 2007

연료전지의 상용화 시점에 이르러 내구성에 대한 기술 확보가 점점 더 부각되고 있다. 현재 연료전지의 내구성을 감소시키는 1차적인 요인은 핵심부품인 촉매, 전해질막, MEA(Membrane & Electrode Assembly) 등에 의한 것이며 2차적인 요인은 운전 시스템 및 환경 등에 의해 결정되어진다. 특히, 연료전지자동차는 이동용, 가정용, 발전용에 비하여 부하변동이 극심한 조건에서 운전되기 때문에 연료전지 시스템의 내구성 확보에 많은 제어기술이 요구된다. 본 연구에서는 연료전지자동차 운전조건(Driving mode)을 부하변동 기준에 의한 고전류, 중전류, 저전류의 3가지 모드로 분류하였다. 각각의 운전조건에서 일정 cycle마다 성능곡선을 측정하여 10만 cycle 이상의 반복운전을 수행하였으며 측정된 성능곡선을 empirical equation에 적용하여 시간에 따른 overvoltage 인자에 대한 분석을 하였다. 운전시간이 증가함에 따라 고전류 모드의 경우 activation overvoltage 인자 중 current density loss가 증가하여 OCV가 급격히 감소하였으나 내구성은 저전류 모드에 비하여 높게 나타났다. 저전류 모드의 경우 고전류 모드와 상반된 결과를 보였으며 성능감소요인은 activation 및 ohmic overvoltage의 점차적인 증가에 의한 것으로 분석되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.122-129
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• 2005

연료전지 차량이 기존의 내연기관 차량과 동등한 성능을 확보하기 위해서는 80kW 이상의 용량을 가진 스택이 탑재되어야 하며, 별도로 차량 구조를 변경시키지 않고 탑재하기 위해서는 높은 출력밀도를 가진 연료전지 스택의 개발이 필요하다. 현대 자동차가 독자 기술로 개발하고 있는 연료전지 스택은 출력 80kW, 출력밀도 1.0kW/l를 목표로 하고 있으며 지난 1년간의 과제 수행을 통해 어느 정도 성능을 만족하는 스택을 개발하였다. 앞으로는 연료전지 스택의 내구성 및 냉시동성을 개선하기 위해 많은 연구가 수행될 예정이다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.28 no.3
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• pp.151-159
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• 2013

수소연료전지차(fuel cell electric vehicle)는 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소 결합으로 전기를 자체 생산하는 연료전지를 동력원으로 하는 자동차이다. 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않아 세계적으로 점점 강화되고 있는 환경규제에 대응하기 위한 친환경 자동차로 부각되고 있다. 미국, 유럽, 일본 등 주요 선진국들은 수소연료전지차 보급을 앞당기기 위해 기술 개발을 지원하고 있고 수소연료전지차 실증 사업 및 프로젝트를 추진하고 있으며, 수소충전소 인프라 확충 및 관련 제도의 정비에 박차를 가하고 있다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.23 no.3
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• pp.132-145
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• 2014

There is a general agreement that performance of hydrogen fuel cell vehicle(FCV) with respect to cold start, packaging, acceleration, refueling time and range has progressed to the point where vehicles that could be brought to market in 2015_2020 will satisfy customer expectations. However cost, durability and the lack of refueling infrastructure remain significant barriers. Cost have been dramatically reduced and durability has been enhanced over the past decade, yet are still about twice what appears to be needed sustainable market success. Advanced Technologies for the commercialization of hydrogen FCV were reviewed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.98.2-98.2
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• 2011

지구 온난화의 원인이 되는 이산화탄소를 저감하며 유해한 배기가스를 배출하지 않는 수소연료전지자동차(FCV)에 대한 관심이 높아지고 있다. 한국가스안전공사에서 현재 구축하고 있는 평가장비는 이러한 수소연료전지자동차용으로 사용되는 고압용기의 수압반복시험 및 밸브류로 구성된 고압수소저장시스템의 단품 및 시스템 평가를 통한 안전신뢰성 검증을 목적으로 하고 있다. 현재 수소연료전지자동차는 차량이나 부품의 시험 방법에 대한 통일된 기준/표준/시험법이 아직 완전하게 정비되어 있지 않고, 시장에서의 도입 제도, 기준 등이 만들어지고 있는 현실이다. 또한 연료로 수소를 사용하는 도입단계에 있기 때문에, 수소용기가 반복압력변동에 따라 어떤 거동을 나타내는지에 대한 실험관련 연구가 미진한 상태이다. 따라서 수소연료전지자동차용 고압수소저장시스템에 대한 내구성, 안전성 확보를 위하여 수소연료전지자동차에서 중요한 부품인 용기에 대한 반복피로시험이 필요하다. 특히 복합재 용기 분야에서 Type3용기에 대한 높은 안전성과 내구성이 보고되고 있지만 실질적으로 얼마나 다른 용기에 비해 높은 성능을 가지고 있는지 국내에서는 체계적으로 검증된바 없다. 따라서 구축된 수압반복 장비를 이용하여 Type3 용기에 대한 수압반복시험을 실시하였으며, 이를 통해 수소용기의 거동을 확인하고자 한다.

• Bulletin of Korea Environmental Preservation Association
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• s.419
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• pp.20-24
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• 2015

바이오가스는 지구 온난화의 원인인 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지로 다방면에서 사용될 수 있다. 바이오가스 플랜트가 널리 보급된 유럽에서는 자동차연료, 도시가스, 연료전지, 스팀생산 및 발전등에 이용되고 있다. 우리나라에서도 바이오가스를 활용하기 위한 다양한 방법이 개발되어 시도되고 있으며 주로 발전에 국한되어 활용되던 것이 현재에는 도시가스, 자동차연료, 연료전지, 스팀생산 등에도 이용되고 있다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.415-416
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• 2014

FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)는 연료전지를 사용하여 차량 구동용 전동기에 필요한 에너지를 공급한다. 연료전지는 부하에 급격한 변화가 발생하였을 시에 과도특성이 나타나고 자동차에 에너지를 공급하는 속도에 영향을 준다. 그러므로 연료전지의 특성상 FCEV에서 배터리는 연료전지와 함께 사용된다. FCEV 및 전기자동차는 배터리의 대용량화를 위해 일반적으로 배터리 셀을 직/병렬로 모듈화하여 사용하는데, 이때 배터리 모듈의 충전 및 방전이 반복될 경우, 각 배터리 잔존용량의 불균형이 나타난다. 본 논문은 연료전지 전기자동차용 전력변환 장치를 이용하여 배터리 셀을 모듈화하여 모듈 별 밸런싱을 수행하는 시스템의 설계와 제어기법을 제안한다. 각각의 배터리 모듈과 연료전지를 연결하는 컨버터 모듈은 독립적으로 제어되어 배터리를 모듈 단위로 균등화시킨다. 이때 연료전지를 입력으로 절연형 컨버터를 병렬로 사용하며, 각각의 배터리 모듈을 균일하게 충전한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.166-166
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• 2011

연료전지 핵심 부품 가운데 하나인 분리판(Bipolar plate)는 막전극체(MEA), 기체확산층(GDL)과 함께 발생한 전류의 수집 및 전달, 반응 가스의 수송, 반응/생성물의 수송 및 제거, 반응열 제거 등을 위한 냉각수 전달 등의 다양한 역할을 담당한다. 이러한 역할을 위하여 분리판은 우수한 전기전도성, 열전도성, 화학적 안정성이 요구되어 진다. 기존의 연료전지용 분리판은 흑연계 소재 및 수지와 흑연을 혼합한 복합 흑연 재료를 통해 제조하여 요구 되어지는 물성을 만족시켜 왔으나 흑연계 분리판의 경우 강도 및 가스 밀폐성 측면에서 낮은 특성을 보이며 특히 고가의 제조 공정 비용과 낮은 양산성으로 인하여 자동차 연료전지 상용화에 수많은 해결 과제를 안고 있었다. 흑연계 분리판의 이러한 문제점을 대체하기 위한 연구로 최근 금속계 분리판의 적용 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히 금속계 분리판은 양산 제조 공정이 적용 가능하여 대량생산이 가능하며 자동차 연료전지 스택의 경량화 및 박판화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 박판의 스테인리스강을 소재로 적용한 금속분리판의 양산을 위하여 반드시 선행되어야 할 연구가 바로 금형 코팅 연구이다. 일반 자동차 생산 금형을 평균 약 50만타로 예측한다면 연료전지 금속계 분리판 성형 금형의 현재 수명은 약 10만타로 추정 가능하다. 이러한 원인은 고하중의 프레스 사용과 정밀 금형으로 인한 극한 공정 조건으로 야기된 결과이며 문제 해결을 위하여 성형 금형에 PVD 코팅 적용 연구를 진행하였다. 성형 금형의 PVD 코팅 적용을 통하여 금형 교체 주기 감소를 통한 생산 원가 절감 및 이형성 개선을 통한 성형성 확보를 목표로 본 연구를 진행하였다.