• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.332-335
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• 2006

전극 전해질 복합체가 하나로 구성된 단위전지는 전기출력이 낮아 원하는 전기출력을 얻기 위하여 단위전지를 여러 장 직렬로 쌓아 스택을 구성하여야 한다. 본 연구에서는 400W급 직접메탄을 연료전지 스택을 제조하여, 운전 조건의 최적화를 위한 실험을 수행하였고, 한국형 휴머노이드 로봇인 Hubo에 적용하여 그 동특성을 평가하였다. 0.8M 메탄을 용액은 260 ml/min의 유량을, 공기는 42LPM을 스택에 주입하여 400W의 성능을 나타내었다. 연료전지 스택의 온도와 전압의 편차는 작았으며 정상 운전시스템의 온도는 약 $70^{\circ}C$를 유지하였다. 로봇의 필요 전력이 높을 경우, 배터리와 연료전지가 동시에 부하 변동에 대응하였다 방전된 배터리는 로봇의 필요 전력이 낮아질 경우, 충전되어 이후의 방전 상황에 대비하였다. 연료전지 시스템 적용 결과 로봇의 성공적인 운전을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2009.11a
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• pp.78-80
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• 2009

최근 화석에너지원의 고갈과 고유가 및 지구 온난화 방지를 위해 국가별로 이산화탄소 배출량을 규제하기 시작하면서 신재생 에너지의 사용에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 연료전지가 한 부분을 차지하고 있으며, 연료전지는 친환경적이고 효율적인 에너지원으로서 근 미래의 새로운 대체 에너지로서 각광 받으며 여러 분야의 전기장치로 사용될 수 있다. 연료전지는 낮은 출력전압과 높은 출력전류를 갖는 특징이 있으며, 부하에 따라 출력전압이 변화하는 특성이 있기 때문에 연료전지의 사용을 위해서는 다양한 부하조건에서 연료전지와 연동된 승압 또는 강압형 컨버터의 제작이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 DSP를 이용하여 컨버터의 디지털 제어가 가능하며, 고정 시비율로 동작하는 LLC 공진형 컨버터를 이용한 2kW급 연료전지용 양방향 컨버터를 제안하였다. 제안한 컨버터는 양방향으로 동작하며, 에너지 저장 및 재사용을 목적으로 하고, 출력은 24V 배터리가 된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.73.2-73.2
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• 2010

휴대용 전자기기들의 소비전력 증가에 따라 2차전지에 비해 에너지 밀도가 높은 연료전지를 이용한 충전기의 필요성이 부각되고 있다. 대다수의 충전기는 On-Grid 방식으로 벅타입 컨버터를 이용한 감압 방식이었으나, 연료전지를 이용할 경우 승압식 컨버터를 통한 배터리의 충전이 요구된다. 또한 배터리는 일반 저항부하와 달리 큰 커패시턴스 성분을 가지고 있기 때문에 컨버터의 출력단에 인덕터가 없는 경우 큰 출력 리플전류를 유도하게 되어 시스템의 효율과 배터리의 수명에 좋지 않은 영향을 끼치게 된다. 또한 이를 해결하기 위해 절연형 감압 컨버터를 사용하는 경우 변압기 사용에 의한 부피 증가와 부가 소자의 사용에 따른 가격 상승을 피하기 어렵다. Cuk 컨버터는 주스위치의 ON/OFF 동작에 관계없이 출력으로 에너지가 항상 전달되며, 이상적으로 리플이 거의 존재하지 않아 충전용으로 적합하다. 또한, 승압 및 감압이 자유롭기 때문에 배터리의 정격전압에 상관없는 범용 충전기의 설계도 가능하다. 따라서 본 논문에서는 Cuk 컨버터를 이용하여 배터리 충전기를 설계하고, 그의 상태공간 모델링, 주파수 특성 해석 및 제어기 설계에 대해 기술한다. 제안된 제어 방식은 소형 연료전지 스택을 이용하여 실제 배터리를 대상으로 한 정전류 및 정전압 제어를 실행하여 그 성능 및 안정성을 검증한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.74.2-74.2
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• 2010

전세계는 $CO_2$ 규제강화와 에너지의 효율적 사용에 대한 사회적, 경제적 요구가 증대되면서 친환경 에너지 설비와 지능형 전력망(smart grid)가 크게 예상되고 있다. 이에 따라 기존 내연기관에 근거한 발전산업 및 자동차 산업은 필연적으로 청정에너지 기반의 전기에너지로 점진적으로 대체될 것으로 판단된다. 따라서, 청정 발전 시스템의 보급 확대와 기존 에너지의 효율적 사용을 위해서 2차전지 기반의 전력저장 기술과 연료전지 기반의 분산발전 기술이 향후 미래에너지 산업의 근간이 되는 중요한 기술들로 부상하게 되었다. 아연/공기전지는 현재는 연료전지 개념의 1차전지에 기술수준이 머물러 있지만 향후 미래에는 기존의 리튬이온전지의 낮은 에너지밀도를 극복할 수 있는 미래 2차전지 기술의 하나로 평가받고 있다. 본 연구에서는 이러한 연료전지 개념의 아연/공기전지에 대하여 기존의 수소연료전지 기반의 분산발전 분야에 적용한다면 약 1/10 이하의 가격으로 조기에 시장진입이 가능할 것으로 판단하여 사전 타당성 연구 및 대면적화를 위한 기초 설계인자 연구를 수행하였다. 연구결과, 소형 단전지부터 약 800cm2까지의 대면적 단전지까지 대면적화를 위한 기초연구를 실시하였으며, 4개의 cell로 구성된 최고출력 90W급 전해질 순환형 미니스택 시스템을 구성하여 발전시스템으로서의 가능성과 문제점 등을 도출하였다. 이러한 시험결과를 바탕으로 25개의 cell로 구성된 약 1kW 급 스택을 설계하여 향후 소형 발전시스템을 제작하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2002.11a
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• pp.123-126
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• 2002

레독스-흐름 2차 전지는 레독스 쌍이 녹아있는 수용액을 탱크에 저장한 다음 펌프로 유통형 전해 셀에 공급해 충방전하는 2차 전지의 한 종류이며, 종래의 2차 전지와는 다른 재생형 연료전지 중의 하나이다[1]. 이러한 전지의 원리는 19세기말부터 알려져 있었지만, 중량과 용적이 컸기 때문에 소형화, 경량화가 중시되는 2차 전지로서는 부적당하였고, 수용액을 사용하기 때문에 기전력이 낮다는 결점이 있었다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.127.1-127.1
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• 2010

고체산화물연료전지는 고효율 및 무공해의 전기화학 에너지 변환장치로서, 최근 국내외에서 활발한 연구개발이 수행되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지 시스템의 조기 상용화를 위해 시스템의 작동온도를 약 $800^{\circ}C$ 이하로 낮추고 저가로 생산 할 수 있는 제조공정 개발에 대한 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 단위셀를 구성하는 연료극지지체 및 박막 전해질에 대해서 저가 양산의 테이프케스팅법 및 동시소성 공정, 그리고 연료극 지지체 전해질(anode-supported electrolyte)에 대한 공기극 페이스트 프린팅 제조공정에 대해 소개한다. 또한 고체산 화물연료전지의 제조공정 및 시간을 단축하기 위해 방전플라즈마 소결공법(SPS)에 의한 연료극 지지체 제조 공정, 단위셀의 성능 최적화를 위한 나노 스케일의 고성능 전해질 소재 분말합성 공정(crystallite size: 5~10nm, surface area : $100m^2/g$ 이상) 그리고 테이프케스팅에 의한 박막 전해질 제조 공정(thin film : $10{\mu}m$ 이하) 등 주요 단위셀 소재 및 부품의 제조공정 특성 그리고 단위셀의 전기화학적 특성(max. power density : 1.0 W/$cm^2$)에 대해 소개하며, 최종적으로 평판형 대면적 고체산화물연료전지(max. $20cm{\times}15cm$)의 단위셀 상용화 제조 기술 및 성능평가 기술에 대해서도 소개 할 예정이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.30 no.11 s.254
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• pp.1117-1122
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• 2006

The PEM type regenerative fuel cell(RFC) for the ground simulator of the regeneration electric power system has been designed, manufactured, and tested. In this paper, the designing and manufacturing procedures of the RFC were presented. Also, the performance test results were showed briefly. The RFC consists of PEM type stack, humidifier, pressure and flow control valve, storage tanks, pump and controller. The performance tests were carried out with stack and system performance tests. The performance targets are more than 50% stack efficiency, 1.5kW stack power, less 400W parasitic power in design condition. Most of the performances required are satisfied.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.777-780
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• 2009

본 연구에서는 연료전지에의 응용을 위한 저가격의 무산소, 상온동작 가능한 센서구조를 설계, 제작하고 특성을 평가하였다. 연료전지의 수소 농도를 측정하기 위해서는 50ppm에서 5% 이상까지 넓은 범위를 감지할 수 있는 수소센서의 성능이 매우 중요하다. 이러한 특성과 상용화를 위해 가격 경쟁력을 갖는 수소센서로서, 수소흡착에 따른 Pd의 저항변화 특성을 이용한 센서 구조에 대하여 연구하였다. 높은 저항치를 갖는 Pd 후막 구조설계를 통하여 저항 감소형의 센서를 제작하여 특성평가를 하였다. 저가형으로 설계 제작된 Pd 수소센서는 50~20000ppm 범위에서 감지특성을 나타내었으며, 약 40sec의 응답속도를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.112.1-112.1
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• 2010

수소경제사회를 위한 수소인프라 구축에서 가장 중요한 부분이 현지설치형 수소스테이션이라고 하겠다. 이러한 수소스테이션은 일본, 미국, 유럽 등 선진각국에서 2015년에 상용화를 계획한 수소연료전지자동차의 보급에 필요불가결한 설비이므로 이들 지역을 중심으로 수요가 발생할 것으로 보인다. 선진국에서는 수소연료전지자동차의 경우 상용화가 이루어지면 2020년경 그 비율은 전체 자동차의 약 5% 수준을 점유할 것으로 보고 있다. 현재 국내에서도 정부주관으로 2015년부터 보급 목표로 수소연료전지차 모니터링연구가 수행되고 있다. 이에 따라 이미 외국 설비를 중심으로 수소스테이션 실증연구가 이루어졌으며, 각 기업체 및 연구기관에서 개질기, 고압압축기, 디스펜서 등 많은 요소기술 개발에 박차를 가하고 있으며, 이 결과로 향후 수소스테이션 국산화에 많은 기여를 할 것으로 사료된다. 아울러 이번 연구는 수소스테이션의 핵심부분인 수소스테이션용 제어로직을 개발하고 시뮬레이터를 제작한 결과에 대해 발표하고자 한다.