• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.85.2-85.2
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• 2010

There is widespread effort to develop polymer membranes in place of Nafion for high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell(PEMFC). In our study, SiO2 membranes are arranged by electrospinning method. For impregnation solution, the modified sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK) polymer is prepared from sulfonation, sulfochlorination, partial reduction and lithiation reaction. The modified polymer is cross-linked with 1,4-diiodobetane in NMP solvent and then blended with Heteropoly acid(HPA). The characterization of membranes is confimed by FT-IR, Thermogravimetry(TGA), water uptake test and single cell performance test for PEMFC, etc. The composite membrane shows satisfactory thermal and mechanical properties. Beside, The membrane exhibits good ion exchange capacity and high proton conductivity. As a result, The composite membrane is promising as an alternative membrane in high temperature PEMFC.

• 한국IT서비스학회:학술대회논문집
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• 2008.11a
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• pp.547-550
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• 2008

이 논문은 유비쿼터스 환경을 고려하여 실제 프로젝트를 통해 신재생에너지시스템을 개발한 사례를 토대로 기술하였다. 20세기 초까지 인류의 중요 에너지 자원은 석탄이었으나 곧 석유와 천연가스에 의한 유체(流體) 에너지로 대체되었다. 이 논문에서는 현재 심각한 문제를 안고 있는 지구 온난화와 그 주원인인 화석 연료 사용에 대해 논의 하였고 그 해결 방안으로 태양열을 비롯한 여러 대체 사업을 제시하였다. 태양열 발전이 미래지향적이고 무공해, 무한한 에너지인 것만은 사실이지만 에너지 밀도가 낮고 생산의 기후적 영향을 많이 받는다. 또 계속적인 수요에 대해 안정적 공급이 어렵다는 단점을 안고 있다. 그렇기에 한국형 지리에 적합하고 기후에 맞게끔 지속적으로 설계 고안하여 고유가, 온난화에 대비해야 할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.503-506
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• 2008

Liquid hydrocarbon fuels, such as gasoline, kerosene, diesel and JP 8, can be good candidates for SOFC (solid oxide fuel cell) system fuel due to their high hydrogen density. Autothermal reforming (ATR) is suitable for liquid hydrocarbon fuel reforming because oxygen can decompose the aromatics in liquid fuel and steam can suppress the carbon deposition during catalytic reaction. The advantage of ATR is that it has a simple system construction due to exothermicity of ATR reaction. We control the exothermicity of reaction, make the reaction possible design a self-sustaining ATR reactor. A self-sustained 1kW-class kerosene autothermal reformer is introduced in this paper. The 1kW-class kerosene reformer was continuously operated for about 140 hours without degradation of reforming performance.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.436-445
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• 2005

석탄가스화는 화석연료인 석탄을 기존의 공해물질 발생을 90% 이상 줄이면서 고효율로 활용할 수 있는 방법이다. 3톤/일급 pilot급 석탄가스화 설비에서 생산된 CO와 수소가 주성분인 합성가스를 소형 LPG 엔진과 중형 천연가스 엔진에 연계시켜 발전시스템을 구성하였으며 전기생산까지 구현하였다. 합성가스의 고온 집진과 탈황을 자체기술로 구현하여 합성가스내 $H_2S$와 COS 성분들을 1 ppm 이하 정제와 99% 이상의 고온집진 효율을 확인하였다. 선진국들의 설비 규모에 비해서는 극히 열세인 국내 현황이지만, 고온고압의 석탄가스화로부터 탈황과 집진, 전기 생산까지 전 과정을 pilot 설비규모에서 실증하는 성과를 얻었으며 향후 전체 시스템의 최적화와 연속운전 기술의 개발로 이어진다면 중소형 석탄가스화 부분에서는 선진국과 차별화된 틈새시장 실용화 기술의 확보가 가능할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.176-179
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• 2007

본 연구에서는 고분자연료전지(PEMFC)을 이용하여 보조전원용으로 사용할 수 있는 계통연계 연료전지 시스템을 개발하였다. 또한 본 연구에서는 DSP(Digital Signal Processor)칩을 이용한 계통 연계용 전력변환기(PCS, Power Conditioning System)와 제어시스템 개발도 병행하여 수행되었다. 개발된 1kW급 계통연계형 시스템은 다양한 조건에서의 스택 성능 실험 및 BOP 연계 시험을 통해 최적의 운전점을 도출할 수 있었으며, PID(Proportional, Integral, Differential) 운전제어 방법올 적용하여 시스템의 안정적인 운전 특성을 확보하였다. 향후 본 시스템을 계통연계용은 물론 독립전원용으로 사용하기 위해 전력변환장치를 설계중이며, 2007년 하반기에 시스템에 적용될 예정이다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.447-448
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• 2014

화석연료의 고갈이 진행됨에 따라 그 대안으로 신재생 에너지에 초점이 맞춰지고 있다. 신재생 에너지 발전의 중요성이 대두됨에 따라 계통연계형 인버터의 중요성 역시 부각되고 있으며 이에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 여러 연구 중의 하나로 멀티레벨 인버터를 들 수 있는데, 이는 2-레벨 인버터와 비교했을 때, 동일한 스위칭 주파수에서 출력전압 및 전류의 고조파 성분을 크게 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 NPC 3-레벨 인버터를 이용하여 태양광 발전 시스템을 구성하고, 결과를 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.83.2-83.2
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• 2010

평판형 고체산화물 연료전지(planar SOFC : Solid oxide Fuelcell)는 높은 전류 효율 및 출력밀도를 가지는 중,대형 발전용 전기소자이다. SOFC 스택을 600~800도에서 작동할 경우, 금속 분리판에서 휘발된 크롬에 의한 열화현상과 금속의 산화에 의한 표면 저항의 증가가 큰 문제점으로 알려져 있으며, 이를 개선하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 금속 분리판의 열화를 억제하기 위한 여러 보호코팅의 특성을 밝히고, 특성차이의 원인을 분석하고자 하였다. 모재는 상용 STS444합금 (Nisshin steel 생산) 2.0mmt 박판을 사용하였으며, 표면 상태를 균일하게 하기 위하여 표면은 동일한 #1200 번 사포로 연마후 코팅하였다. 적용한 코팅은 전기도금 Ni 코팅, (MnCo)3O4 wet powder spray 코팅, (MnCo)3O4 ADM코팅 3종이었으며, 코팅층의 두께는 최적 공정조건에 따라 달리 하였다. 산화후 형성되는 표면 산화물의 전기적 특성을 평가하기 위하여 시험편의 비면적 저항 (ASR : area specific resistance)을 장시간 측정하였다. 측정편의 크기는 가로 4cm ${\times}$ 세로 4cm였으며, 100시간 공기중 산화후 측정하였다. 표면 접촉을 높이기 위하여 Pt paste를 40~50um도포하였으며, 1~0.1A인가된 전류에 대한 저항을 4전극법 (4-probe)으로 측정하였다. 표면 코팅층이 크롬 휘발을 억제하는 정도를 평가하기 위하여 크롬 휘발량을 측정하였다. 시편은 가로 1.5cm ${\times}$ 세로 1cm 였으며, 공급된 공기와 수분의 혼합가스와 응축기 표면에 흡착된 크롬의 양을 ICP-MASS법으로 측정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.72.2-72.2
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• 2010

평판형 고체산화물 연료전지 스택의 고온 밀봉 구조에 대하여 설명하고 스택 운전 후 사후 분석을 통하여 밀봉재와 금속 분리판의 계면반응에 대하여 고찰하였다. 대표적인 고온 밀봉재인 Barium-Silicate 계 결정화 유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판은 스택의 작동온도인 $700{\sim}850^{\circ}C$ 에서 고온 반응을 통하여 계면에 반응생성물을 형성하는 것이 확인되었다. 이러한 계면반응은 장기 운전시 SOFC 스택 성능 저하의 원인이 되고, 열 싸이클(작동온도${\leftrightarrow}$상온)을 가하면 계면반응 생성물이 delamination 되어 밀봉구조가 파괴되어 수명을 단축시키게 된다. 계면반응은 Fe-Cr 계 금속 분리판의 산화물인 Cr 산화물, Fe 산화물이 밀봉유리 소재와 반응을 일으키는 것이 주요 원인으로 판명되었다. SOFC 스택에서 열 싸이클시 계면반응에 의하여 기밀도가 감소하는 현상이 확인되었으며, 밀봉 구조의 어느 부분에서 계면반응이 진행되는지 관찰하였다. 이러한 계면반응을 막기 위해서는 금속 분리판과 밀봉유리 사이에 계면반응을 억제하는 보호층을 형성하는 방법이 효과적이다. 본 연구에서는 보호층으로서 밀봉유리 및 Fe-Cr 계 금속 분리판과의 계면반응성이 낮고 열팽창 계수가 비슷한 Yttria Stabilized Zirconia 층을 APS(Atmospheric Plasma Spray) 공정을 이용하여 형성하였다. 밀봉유리/YSZ 보호층/금속분리판은 gas-tight 한 밀봉 구조를 형성하였으며, YSZ 보호층은 밀봉유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판 소재와 계면반응을 효과적으로 억제하는 것이 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.101-104
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• 2006

Water management is considered to be one of the main issues to be addressed for the performance improvement of proton exchange membrane (PEM) fuel cell. For good water management, the detailed information on the water distribution inside an operating PEM fuel cell should be available to main an adequate level of hydration in the PEM While avoiding performance decline due to liquid rater flooding. For the PEM fuel cell to be commercially viable as vehicle applications, the flooding on the cathode side should be minimized during the fuel ceil operation. In this study to investigate cathode flooding and its relation with temperature distribution in flow channels, visualization study was performed on the cathode side of a PEM fuel cell. For the direct visualization of temperature field and water transport in cathode flow channels, a transparent cell was designed and manufactured using quartz window. Water transport and its two-phase flow characteristics in flow channels were investigated experimentally. Also, the visualization of temperature distribution In cathode flow channels was made by using IR camera. Results indicated that the temperature rise near the exit of cathode flow channel was found. It is found that this area corresponds to the flooding area from both temperature and flooding visualization results It is expected that this study can effectively contribute to get the detailed data on water transport linked with heat management during the operation of a PEM fuel cell

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.15 no.1
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• pp.23-31
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• 2004

For the fabrication of high efficient bifunctional electrocatalyst of oxygen electrode for PEM URFC (Polymer Electrolyte Membrane Unitized Regenerative Fuel Cell), which is a promising energy storage and conversion system using hydrogen as the energy medium, several bifunctional electrocatalysts were prepared and tested in a single cell URFC system. The catalysts for oxygen electrode revealed fuel cell performance in the order of Pt black > PtIr > PtRuOx > PtRu ~ PtRuIr > PtIrOx, whereas water electrolysis performance in the order of PtIr ~ PtIrOx > PtRu > PtRuIr > PtRuOx ~ Pt black. Considering both reaction modes PtIr was the most effective elctrocatalyst for oxygen electrode of present PEM URFC system. In addition, the water electrolysis performance was significantly improved when Ir or IrOx was added to Pt black just 1 wt.% without the decrease of fuel cell performance. Based on the catalyst screening and the optimization of catalyst composition and loading, the optimum catalyst electrodes for PEM URFC were $1.0mg/cm^2$ of Pt black as hydrogen electrode and $2.0mg/cm^2$ of PtIr (99:1) as oxygen electrode.