• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1037-1038
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• 2007

프리피스톤 기관은 크랭크가 없는 엔진을 동력원으로 리니어 발전기를 구동시켜 전기에너지를 생성하는 시스템으로 기존 왕복 구동식 기관에 비해 기계적 손실이 작고, 팽창 에너지를 최대한 활용할 수 있는 고효율 기관으로 평가되고 있다. 또한 프리피스톤 기관은 가솔린, 디젤, 수소, 천연가스와 같은 청정 연료를 사용할 수 있기 때문에, 최근 에너지 수급 문제 및 대체 에너지원으로 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 프리피스톤 기관에 적용되는 리니어 발전기의 경우 기존 회전형 발전기보다 효율은 다소 떨어지는 단점은 있으나, 동력 변환을 하지 않는 리니어 엔진에 적용할 경우에는 효율적 이득을 볼 수 있다. 본 논문에서는 리니어 발전기의 성능 측정을 위한 시험 장치를 구성하고, 프리피스톤용 기관에 적용되는 평판형 및 원통형 타입의 리니어 발전기의 손실 및 효율 특성을 비교하였다.

• 공업화학전망
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• 제15권6호
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• pp.39-53
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• 2012

지속가능한 바이오매스 자원으로부터 열, 전력을 비롯하여 연료부터 화학원료까지 다양한 제품들을 생산하는 열화학적 전환 공정들이 높은 관심을 받고 있다. 특히 수소, 일산화탄소로 구성된 합성가스를 생산하고 이를 전력, 연료 등을 동시에 생산하는 가스화 공정에 대한 학계, 산업계, 정부의 관심이 매우 높다. 그러나 바이오매스 가스화를 통해 생산된 합성가스는 타르, 황산화물 등의 오염물질들을 함유하고 있어 후속 공정들의 이용을 위하여 정제 공정을 반드시 거쳐야 한다. 본고에서는 바이오매스 가스화 기술에 적용되는 일반적인 정제 과정에 대해서 서술하였으며 세부적으로 불순물 제거 공정, 산성가스 제거 공정, 타르 제거 공정 등의 연구 개발 동향을 살펴보았다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권12호
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• pp.840-846
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• 2012

현재 이산화탄소에 의한 지구기후변화는 세계적으로 논의되고 있다. 화석연료를 대신할 수 있는 청정 연료를 찾고 있다. 에너지 생산을 위한 지속가능한 바이오가스 사용은 이산화탄소 배출에 기여하지 않아 온난화가스를 줄이는데 높은 잠재력을 가지고 있다. 모사 바이오가스(메탄 : 이산화탄소 = 60% : 40%)를 이용한 높은 수소 합성가스 생산을 위한 촉매 수증기 개질연구를 하였다. 표면연소의 3D 적외선 매트릭스 버너에 바이오가스를 적용하였다. 개질기에는 Ru 촉매를 이용하였다. 변수별 연구로 수증기/탄소 비, 바이오가스 성분비, 공간속도, 개질기 온도를 진행하였다. 수증기/탄소 비, 바이오가스 성분비, 공간속도, 개질기 온도가 각각 3.25, 60% : 40%, $14.7L/g{\cdot}hr$, $550^{\circ}C$일 때, 수소 농도, 메탄 전환율이 최대값을 나타내었다. 위 조건에서 수소 수율, 수소/일산화탄소 비, 일산화탄소 선택도, 에너지 효율은 0.65, 2.14, 0.59, 51.29%를 나타내었다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.215-220
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• 2010

근래의 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기하여 이의 해결을 위한 청정신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 타르 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소 분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(SBR)조건 변화에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 상대적 저온 조건에서는 SBR이 1 이상인 조건에서는 수소 수율이 거의 일정한 경향을 보였고, $900^{\circ}C$의 고온에서는 SBR 증가에 따라 증가하는 결과를 얻었다. 또한 $H_2$/CO ratio에 비하여 $H_2/CH_4$ ratio의 변화가 더 큰 결과로부터, 본 실험 조건에서의 반응은 Steam reforming이 Water gas shift reaction 보다 더욱 지배적임을 확인하였다. 최적의 $H_2$ 수율 생산 조건은 열분해의 경우 $800^{\circ}C$이며, 저온 스팀가스화의 경우에는 SBR=1, $900^{\circ}C$의 고온인 경우에는 SBR=3 이었으며, 최대 수소 수율은 $900^{\circ}C$, SBR=3의 조건에서 38.5 vol.%(56.01 L/min kg) 이었다.

• 청정기술
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• 제13권2호
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• pp.143-150
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• 2007

본 연구에서는 플러스, 솔더, 그리스와 같은 오염물질을 효과적으로 세정하기 위하여 글리콜 에테르계, 파라핀계 및 실록산계 물질을 배합한 탄화수소계 세정제를 제조하고 습윤지수, 아닐린점 그리고 용해도 매개변수 등의 세정성능에 대한 영향을 조사하였다. 탄화수소계 세정제의 배합은 단일물질의 물성에 기초하여 제조되었다. 제조된 세정제의 습윤지수와 아닐린 점은 실험을 통하여 측정하였으며 용해도 매개변수는 Hansen의 추정식을 사용하여 계산하였다. 본 연구에서는 플럭스, 솔더, 그리스의 오염물을 사용하여 세정제의 세정성능 평가를 진행하였다. 실험결과 배합 세정제의 세정성능이 플럭스, 솔더, 그리스의 오염물 세정에 매우 우수하게 나타났으며 오염물에 따라 세정효율에 영향을 미치는 변수가 다르게 나타났다. 플럭스 세정에서는 플럭스($21.3MPa^{1/2}$)와 유사한 용해도 매개변수의 MC($20.3MPa^{1/2}$), DF-1($24.2MPa^{1/2}$), DF-2($21.5MPa^{1/2}$)세정제가 3분 이내에 100%의 세정효율을 보였다. 그리고 솔더 세정에서는 -$20^{\circ}C$ 이하의 아닐린점인 CFC-113, MC, 1,1,1-TCE가 높은 세정효율을 보였다. 그리스 세정에서는 그리스의 용해도 매개변수($15.0{\sim}17.0\;MPa^{1/2}$)와 가장 유사한 DG-1 세정제($16.2\;MPa^{1/2}$)와 DG-2 세정제($15.5\;MPa^{1/2}$)의 세정효율이 비교적 저조하였고 습윤지수가 크고 아닐린 점이 낮은 CFC-113과 MC가 세정효율이 우수하였다. 본 연구를 통해 플럭스, 솔더, 그리스의 오염물을 세정하기 위해 글리콜 에테르계, 파라핀계 및 실록산계 물질을 알맞게 배합하여 CFC-113, MC, 1,1,1-TCE와 같은 규제물질을 대체할 수 있는 탄화수소계 세정제를 개발할 수 있었다. 그리고 습유지수, 아닐린점, 용해도 매개변수 등과 같은 세정성 영향을 검토하여 비수계 세정제의 세정성능을 예측하고 세정제의 배합에 적용할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.107-114
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• 2021

Mg₂NiH_x-5 wt% CaO 수소 저장 복합재료의 합성 공정에 대한 환경 영향 특성을 분석하기 위해 물질전과정평가(material life cycle assessment, MLCA)를 수행하였다. MLCA는 Gabi 소프트웨어를 사용하였으며, Eco-Indicator 99' (EI99)와 CML 2001 방법론을 기반으로 하여 분석하였다. Mg₂NiH_x-5 wt% CaO 복합재료는 수소 가압형 기계적 합금화법(hydrogen induced mechanical alloying, HIMA)에 의해 합성되었다. X-선 회절분석기(X-ray diffraction, XRD), 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), 에너지 분산형 X-선 분광법(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS), 비표면적 분석(Bruner-Emmett-Teller, BET), 열중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 이용하여 복합재료의 야금학적, 열화학적 특성을 분석하였다. CML 2001 및 EI99 방법론을 토대로 MLCA를 수행하여 분석한 정규화 결과, Mg₂NiH_x-5 wt% CaO 복합재료는 지구온난화(GWP)와 화석연료의 환경 부하 값에서 가장 높은 수치를 나타내었다. 이는 CaO 첨가에 따른 제조 공정에서의 추가적인 전기 사용으로 인한 것으로 판단된다. 따라서 향후 합금 설계 시에 제조 공정 시간 단축을 통한 공정 최적화 및 친환경적인 대체물질을 탐구하여 환경적인 요인을 고려한 연구를 모색해 볼 필요가 있다.

• 청정기술
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• 제8권4호
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• pp.199-203
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• 2002

석유탄화수소의 분해능이 확인된 Pseudomonas fluorescens KCTC 1767을 이용하여 혐기 상태에서 톨루엔 분해의 최적조건을 찾기 위해서 회분식으로 pH, 회전속도, 온도를 변수로 하여 실험하였고, 토양 생물반응기에서는 연속식으로 톨루엔을 분해하는 최적의 순환유속을 찾고자 실험하였다. 온도 $15^{\circ}C$, 초기 pH 7의 회분식 실험에서 rpm에 따른 톨루엔 분해는 45시간이 경과한 후에 120rpm의 경우 잔여농도 37.4 ppm으로 62.6%의 분해율, 180 rpm의 경우 잔여농도 13.0 ppm으로 83% 분해율, 60 rpm의 경우는 불검출로 60 rpm에서 가장 좋은 결과를 보였으며, 회전속도 120rpm, 초기 pH 7에서 실시한 회분식 실험에서 톨루엔 분해는 45시간 경과후 $15^{\circ}C$에서는 잔여농도 37.4 ppm을 보였으나 $30^{\circ}C$에서는 검출이 되지 않아 대부분의 분해된 것으로 나타났다. 온도 $30^{\circ}C$, 초기 pH 7의 조건에서 탱크 내 균체량은 35 mL/min에서 0.19g/L 를 보여 최고의 성장을 보였으며, 톨루엔은 9시간이후 검출되지 않았다. 혐기상태에서 Pseudomonas fluorescens KCTC 1767를 이용하여 톨루엔을 분해하는데 회분식실험과 연속식 토양생물반응기에서의 최적조건은, 회분식의 경우 60 rpm과 온도 $30^{\circ}C$인 것으로 나타났으며, 연속식 토양 생물반응기의 경우 55mL/min, 80mL/min, 85 mL/min중 가장 낮은 유속인 55 mL/min 에서 결과가 좋았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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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.

• 청정기술
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• 제6권1호
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• pp.71-78
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• 2000

본 연구는 광합성 균주인 C. thiosulfatophium을 이용한 황화수소의 생물학적 탈황공정시 광에너지를 저감시키기 위해 광원의 종류와 광조사 유형에 따른 탈황효율을 조사하였다. 광에너지를 저감시키기 위해서는 반응기내 광분산 효율을 극대화시켜야 한다. 광이용효율을 높이기 위해, 세균농도와 생성부산물의 증가에 의한 빛의 산란과 흡수가 세균성장에 미치는 영향에 관한 연구와 미생물이 필요로 하는 파장의 빛을 최대로 공급하기 위해 LED, 백열등, 태양광 등을 이용한 광원의 최적화 연구, 그리고 외부조사형 광반응기의 광투과 효율의 한계를 극복하기 위한 광섬유를 이용한 내부조사형 광반응기에 대한 연구를 수행하였다.

• 청정기술
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• 제10권1호
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• pp.9-17
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• 2004

수소이온 교환 막을 가진 직접 메탄올 연료전지(DMFC)는 기존의 전력원에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 직접메탄올 연료전지는 메탄올 crossover, 음극의 과전압, limiting current density 등 해결해야할 문제들이 있다. 직접메탄올 연료전지의 물리화학적 현상은 여러 편미분방정식들로 표현 가능하다. 본 연구에서는 이러한 편미분방정식을 풀기위해 FEMLAB를 이용하였다. FEMLAB은 PDE를 기초로 문제를 정의하고 1, 2, 3D, 비선형, 그리고 시간의 함수 형태의 편미분방정식들로 정의된 시스템을 전산모사하기위해 디자인되었다. 시스템의 메탄올 농도 분포를 알아보기 위해 촉매층에서 전기화학적반응식으로 Tafel식을 적용하여 전산모사를 수행하였다. 전산모사를 통해 음극의 촉매층에서 메탄올 농도의 급격한 감소는 직접 메탄올 연료전지의 성능저해의 요인임을 확인하였다.