• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2009년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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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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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.247-247
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• 2010

본 연구는 주류 제조과정에서 발생하는 생전분발효 부산물을 펠릿(pellet)연료로 전환하는 과정에서 효율적인 방법에 대해 기술한다. 술을 정제하는 과정에서 발생하는 주박을 펠릿화하고 재생청정에너지인 폐자원의 효율성을 높이기 위한 방법을 제안한다. 술을 정제하고 남은 지게미를 주박(酒粕, 술지게미)이라 하고 흔히 부드러운 것을 단단하게 뭉친 알갱이를 펠릿이라 한다. 현재 펠릿화는 폐목재를 분쇄후 성형, 가공하여 목재펠릿을 만들어 상용화하고 있다. 목재펠릿은 성형, 가공하는데 비용이 주박보다 많이 들고 열량도 더 낮음을 확인하였다. 목재소에서 나온 나무(톱밥)와 주박을 열량측정기를 이용하여 측정한 결과로 나무는 약 1850 Kcal이고 주박은 약 1989 Kcal가 측정되었다. 나무는 일반 목재소 세 곳에서 채취한 것이고 주박은 막걸리, 약주 및 청주의 술지게미를 실험에 사용한다. 주류업체에서도 술을 정제하고 남은 주박을 처리하는데 많은 곤란과 비용이 든다. 또한 주박을 해양에 투척하여 처리해 왔으나 2012년부터 해양투기가 금지되어 더욱 처리에 곤란을 겪게 된다. 최근 주박을 토양개량제(비료)로 개발하여 사용하기도 하나 본 연구에서 제안하는 장점은 농산물을 재배해서 주류제조시 발생되는 주박을 펠릿화하여 연료로 사용하고 남은 재를 토양개량제로 사용하는 장점이 있다. 제품의 전체 라이프 사이클을 통해 환경으로 방출되는 모든 것을 가능한 한 0(zero)으로 하는 활동인 제로-이미션(zero-emision)이 된다. 이는 단순히 배출량만을 줄이는 것이 아니라 폐기물을 유용한 자원으로 활용한다는 측면이 가장 큰 이점이 된다. 주박의 효율성을 높이기 위해 주박을 종류별로 주박과 목재를 섞는 방법으로 열량을 측정하였다. 먼저 열량이 높은 순서로 막걸리 주박과 약주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 두 번째 막걸리 주박과 청주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 세 번째 막걸리 주박과 나무 톱밥의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2로 섞어서 열량을 측정하였다. 열량이 높은 순서는 세 번째(2015Kcal), 두 번째(1995Kcal), 첫 번째(1868Kcal)의 순이었다. 가장 열량이 높은 막걸리 주박과 나무 톱밥을 섞은 것이 가장 효율성이 높다. 주박 펠릿의 장점은 친환경적인 소재이고 지속적으로 재생이 가능한 에너지원이다. 더욱이 주박 펠릿은 발열량이 높고 다른 바이오매스 원료에 비해 청정하다는 큰 장점을 지니고 있다. 또한 사용에 소요되는 유지 관리비용을 최소화할 수 있고 자동화가 가능하여 사용에 편리하다. 가격면에서 화석연료에 비해 안정적이고 체적 또한 작아 이송의 큰 장점을 가지고 있다. 현재 펠릿의 경우는 목재펠릿이 제품화되어 있지만 주박을 이용하여 제품의 펠릿화를 통한 연료원으로 사용하는 경우는 전 세계 전무한 상태로 폐자원을 재사용하는 효율성이 제시된다. 향후 과제로 주박을 이용한 펠릿 연료원의 기술이 개발되고 기계적인 시스템을 개발하면 저탄소 녹색성장 신재생에너지 연료의 획기적인 미래형 에너지시스템이 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.28-32
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• 2007

최근 대두되고 있는 에너지 문제와 더불어 대체에너지 개발 및 에너지의 이용효율을 높이려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 수소에너지는 비 탄소계 연료로서 그 중요성에 대한 인식이 높아지고 있으며, 다양한 분야에서 수소에너지를 이용하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 수소는 재순환이 가능하고, 환경에 미치는 영향이 적기 때문에 미래형 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소이용 기술 중 연료 전지는 에너지 변환효율이 높고 유해 배출물이 생성되지 않아 차세대 발전시스템으로 유망하지만 비용과 기술적 제약으로 단기간에 상용화하기에는 어려움이 있다. 따라서 저비용, 고효율의 수소에너지를 이용 할 수 있는 시스템 개발이 요구되고 있다. 리니어동력/발전시스템은 저비용으로 제작이 가능하고 기존 기술의 인프라를 활용할 수 있는 장정과, 크랭크 기구가 없기 때문에 얻어지는 변환손실, 열손실을 최소화 할 수 있는 효율의 장점 때문에 고효율의 수소 이용 기관으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 수소이용 통력시스템의 직선운동을 전기적인 에너지로 변환 할 수 있는 고효율의 리니어 발전시스템 개발을 위해 Prototype의 평판형 및 원통형의 리니어발전기를 제작했고 각각의 성능에 대한 평가와 엔진과 발전기의 연계운전 결과를 비교하여 시스템 전체에 대한 성능예측을 했으며 연계운전을 통해 출력된 발전기의 출력파형을 PCS로 변환하여 정현파의 AC 출력을 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.81.1-81.1
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• 2011

High temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) has been regarded as a promising clean energy sources. In this study, a quasi-three-dimensional dynamic model of HT-PEMFC has been developed and the local dynamic characteristics are investigated. The model has the geometrical simplification of 2+1D reduction (quasi-3D). The one-dimensional model consists of nine control volumes in cross-sectional direction to solve the energy conservation and the species conservation equations. Then, the one-dimensional model is discretized into 25 local sections along the gas flow direction to account for gas and thermal transport in channels. With this discretization, the local characteristics of HT-PEMFC such as species conservation, temperature, and current density can be captured. In order to study the basic characteristics of HT-PEMFC, it is important to investigate the local dynamic characteristics. Thus, the model is simulated at various operating conditions and the local dynamic characteristics related to them are observed. The model is useful to investigate the distribution of HT-PEMFC characteristics and the physical phenomena in HT-PEMFC.

• 한국가스학회지
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• 제22권5호
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• pp.124-132
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• 2018

파리협정의 체결로 신 재생에너지 보급이 활발해지고 있다. 국내의 경우 공공건물 중심으로 신 재재생에너지 보급 정책이 진행되고 있으며, 건물 내에 설치가 비교적 수월한 연료전지 시스템의 보급이 확대될 전망이여서 계통연계형 연료전지 전력변환장치의 단독운전방지 평가 연구가 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 전력변환장치의 국내 인증기준 KGS AB934 PC53이 해외 규격과 부합하는지 검토해보고 계통연계 시 중요한 안전성능인 단독운전방지 평가에 대해 분석하였다. 또한, 병렬로 연결된 두 대의 전력변환장치의 단독운전방지 평가를 위한 시작품을 제작하고 실증 평가를 통해 여러 대의 연료전지 시스템이 설치되고 있는 상황에 맞는 안전성능 확보 방안을 연구하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.246.2-246.2
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• 2010

본 연구는 저탄소 녹색성장의 국가 정책에 맞추어 주류 제조과정에서 발생하는 생전분발효 부산물인 주박(酒粕, 술지게미)을 펠릿화(pellet) 하는 것이 목적이다. 주류 제조과정에서 발생하는 주박을 100g당 물 100ml 비율로 섞어 충분히 반죽 후 녹즙기로 압축 성형화 하는 과정을 대신 하여 주박을 뽑았다. 이 주박을 온열 건조기에서 20시간이상 건조 시키면 완성이 된다. 주박펠릿은 폐기물을 재활용한 것이기 때문에 열량-가격대비를 비교해 보았을 때 등유 8950kcal-1000원/L, 경유 9050kcal-1433원/L, 면세경유 9050kcal-821/L, 우드 1812kcal-400원/kg, 주박 1989kcal-200원/kg으로 훨씬 저렴하며 열량도 높다. 주류업체에서 주박을 폐기물 처리하므로 가격 책정은 어렵다. $CO_2$ 발생량도 적어 온실가스를 절감시킬 수 있는 친환경적인 청정연료이다. 또한 연료로서 운송, 저장 및 보관이 편리하다. 주류업체도 주박 처리로 인해 연간 12억 정도 사용된다. 폐기물을 에너지화 함으로써 타 신재생에너지에 비해 초기 투자 비용이나 연료비가 저렴하다. 그리고 태우고 남은 회분은 토양개량제로 다시 재활용 되기 때문에 무해백익하다. 현재 폐목재를 사용한 우드펠릿은 원료를 수입해야 한다는 점과 삼림자원의 부족시 문제가 발생할 수 있다. 그리고 폐목재를 분쇄한 후 가공 및 성형을 해야 하기 때문에 주박이 효율성이 좋다. 현재 세계에서 가장 많이 사용되고 있는 석유나 화석연료의 매장량이 고갈 되어가고 있다. 하지만 주박은 술이 사라지지 않는 한 계속적으로 발생하기 때문에 무궁무진하게 사용이 가능하다. 또한 주류 제조시 발생하는 주박은 바로 성형 및 가공이 용이하다. 현재 주박으로 만든 펠릿은 전 세계적으로 전무하다. 막걸리 및 전통술의 특화사업으로 주박량은 더욱 증가하고 있다. 더욱이 2012년부터 해양 투기 금지로 주박 폐기물 처리가 힘들어진다. 주박 폐기물을 펠릿화해서 에너지원으로 사용하면 해결이 된다. 주박의 에너화를 통해 재생산의 열원으로 사용되고 펠릿을 연료원과 더불어 기계적인 시스템을 개발한다면 저탄소 녹색성장인 국가 정책과 부합된 미래형 에너지가 될 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권8호
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• pp.148-155
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• 2002

성층권 비행선용 재생전원 시스템에 대한 기본 연구로서 태양전지 설치각의 최적값에 대한 연구를 수행하였다. 비행선이 풍향에 따라 동절기에는 서쪽을, 하절기에는 동쪽을 향하게 된다. 이를 고려하면 위도 약 36도의 한반도 지역의 성층권 고도에서 단순화된 풍향 가정하에 태양전지가 비행선 왼쪽에 중심각 30도로 장착되는 경우 동지 시의 공급전력량을 최대화하여 동시에 하절기의 전력 요구량을 만족함을 알 수 있었다. 본 최적화 연구결과, 태양전지 설치각의 최적화와 동시에 재생형 연료전지의 효율이 47%이상 되어야 170m급 성층권 비행선의 요구전력량을 공급할 수 있으며, 요구되는 효율의 증가량은 비행선의 크기가 커질수록 감소한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.647-647
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• 2005

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.300-301
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• 2014