• 전기저널
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• 통권320호
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• pp.66-71
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• 2003

연료전지는 환경에 친화적인 새로운 에너지기기로서, 업무$\cdot$가정용 전원, 자동차 등의 이동전원, 전자기기용 전원 등 많은 분야에 보급이 기대되고 있다. 그 중에서도 고체고분자 연료전지(이하 ''PEFC''라 함)는, 전해질이 고체로 취급하기 쉽고, 더욱이 동작온도가 실온(室溫)에 가까우며 값이 싸고 소용량화$\cdot$운전유연성이 기대되어, 산$\cdot$학$\cdot$연에서 개발이 활발히 추진되고 있다. PEFC 전원의 실용화는, 가정용으로 대표되는 소용랑 코제너레이션 전원으로 먼저 시작될 것으로 생각된다. 구체적으로는, 1kW 출력수준의 코제너레이션 전원 겸 급탕기(給湯器)를 가정에 설치하여 배열(背熱)을 유효 이용함으로써 연료비와 $CO_2$ 배출량을 경감하는 것이다. 여기서는, 이러한 가정용 전원에 대하여 우선 첫째로 전원 운용에 관련된 계산$\cdot$검토를 실시하고 연료비/$CO_2$ 배출량의 삭감효과를 조사했다. 그 결과에 의하면, 예상했던 대로 도입효과가 크게 기대되는 한편, 그 효과는 연료단가와 운전 상황에 따라서도 크게 좌우된다. 어떠한 환경에서도 확실하게 메리트가 있도록 전원의 가일층의 성능향상이 요망된다. 그 외에, 전원의 용량과 부분부하에 대한 검토가 중요하다. 또한, 시스템 시험에서는, 1kW 전원을 시험$\cdot$제작하여 성능시험, 코스트분석을 실시했다. 그 결과 배열회수와 전지/직류교환부의 성능으로 시장도입시의 목표에 가까운 것을 알 수 있었다. 한편 저(低)코스트화에 관해서는, 시스템을 간소하게 하는 기술을 개발중에 있다. 연료전지기술은 앞으로의 사회에 매우 중요하며, 보다 좋은 사회의 실현을 위해 개발에 계속 진력해 나갈 것이다.

• 전기저널
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• 통권264호
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• pp.84-89
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• 1998

지금까지 수전설비의 역률조정에는 진상콘덴서가 사용되었고 콘덴서뱅크의 투입-해별에 따라 Step 모양으로 제어하여, 역률 개선효과는 0.98$\~$0.97정도가 일반적이었다.그러나 자에너지(에너지 절약$\cdot$이용합리화)에 대한 관심이 높아지는 가운데, 부하기기에 대해서는 파워일렉트로닉스 기술을 이용한 인버터화 등에 의하여 자에너지화가 도모되고 있다. 또한 코제너레이션의 설치에 의한 설비 전체로서의 에너지의 유효활동도 이루어져, 역률조정에서도 변동이 적고 가능한 한 고역률을 유지할 것을 요망하고 있다. 또 자에너지화에 크게 기여하고 있는 인버터 등에서 발생하는 전기공해라고도 할 수 있는 고조파전류가 많이 발생하고, 이 고조파전류의 유입으로 진상콘덴서의 과열$\cdot$이음발생 등의 이상을 일으키는 경우가 최근에 많이 발생하고 있다. 이와 같은 배경에서 액티브필터 제어기술을 적용하여 전력용콘덴서를 사용하지 않는 무효전력보상장치인 액티브 콘덴서(active condenser)를 제품화하여 시장에 내놓았다. 액티브 콘덴서는-무효전류 연속제어에 의하여 전원역률을 1.0으로 유지 -고속응답성 -대용량 IGBT(Insulted Gate Bipolar transistor)소자의 채용에 의한 소형화 -고조파의 영향을 받지 않음 등 지금까지의 진상콘덴서에는 없는 우수한 장점이 있어, 자에너지와 고조파문제에 유효한 수단이 되고 있다.

• 한국주거학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.159-169
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• 2000

This study was examined the energy conservation and the environmental value through the computer simulation employing the micro cogeneration system and the photovoltaic power generation system in house. The results of this study were as follows:1. In case of the micro cogeneration system. With the conditions of 'the electric produced by the micro cogeneration system was not sold to the electric power company', 'control quantity of commercial power supply was 10%' , 'operating time was 6 hour', 'minimum load rate of generator was 50%', and 'having a storage tank', the micro cogeneration system was superior compare to the comparative system in 2.4% of the energy conservation and 4.18% of the environmental value. 2. In case of the photovoltaic power generation system. 1) The 66.9% of total generated electric power from the photovoltaic power system was sold to the electric power company. That is, it could help to preserve the electric power from commercial power supply.2) There is a possibility of cutting the fair rate of electric power.

• 신재생에너지
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• 제4권2호
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• pp.45-51
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• 2008

The fuel cell system is environment-friendly and energy efficient system. Especially, the fuel cell cogeneration systems providing heat and electricity to buildings have been developed and applied to a lot of sites in the world to cope with the global warming and $CO_2$ emission problem. This paper presents the result of study on the economic evaluation with super-micro fuel cell (SMFC) cogeneration system by varying the floor area ($132m^2{\sim}331m^2$) of the house, whose system capacity ranges from 0.10 kWe to 0.50 kWe. The electricity demand, heat demand, saved energy cost, and the simple pay-back period have been simulated for the various capacities of fuel cell cogeneration system. As a result, this study suggests the fuel cell system’s capacity decision strategy for a given house area. Contrary to conventional design assumptions, the smaller capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of large floor area to defense the progressive electricity tax, and the larger capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of small floor area to sell the electricity.

• 설비공학논문집
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• 제22권4호
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• pp.248-257
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• 2010

An exhausted heat recovery system for a small gas engine cogeneration plant was investigated. The system was designed and built in a 300 kW class cogeneration demonstrative system. The basic performance was tested depending on load variation, and installed to a field site as a bottoming heat and power supply system. The exhaust gas heat exchangers (EGHXs) in shell-and-tube type and shell-and-plate type were tested. The entire efficiency of the cogeneration system was estimated between 85 to 90% under the 100% load condition, of which trend appears higher in summer due to the less thermal loss than in winter. Power generation efficiency and thermal efficiency was measured in a range of 31~33% and 54~57%, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.25-28
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• 2008

The fuel cell system is environment-friendly and energy efficient system. Especially, the fuel cell cogeneration systems providing heat and electricity to buildings have been developed and applied to a lot of sites in the world to cope with the global warming and $CO_2$ emission problem. This paper presents the result of study on the economic evaluation with super-micro fuel cell (SMFC) cogeneration system by varying the floor area ($132m^2{\sim}331m^2$) of the house, whose system capacity ranges from 0.10 kWe to 0.50 kWe. The electricity demand, heat demand, saved energy cost, and the simple pay-back period have been simulated for the various capacities of fuel cell cogeneration system. As a result, this study suggests the fuel cell system's capacity decision strategy for a given house area. Contrary to conventional design assumptions, the smaller capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of large floor area to defense the progressive electricity tax, and the larger capacity fuel cell cogeneration system is appropriate for the house of small floor area to sell the electricity.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.172-176
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• 2009

We developed a program, "CogenSim-$\mu$," to simulate the operation of micro-combined heat and power (${\mu}CHP$) system. The CogenSim-$\mu$ can reflect the variation of energy efficiency by handling the real-time loads (heat and power) fluctuation. The result obtained using this program was compared with the real operation of 30 kWe gas engine driven ${\mu}CHP$. It was found that the CogenSim-$\mu$ could predict the amount of generated-power, recovered-heat and consumed-fuel with the error less than 3%, and heat and power efficiency with the error less than 4%. The CogenSim-$\mu$ reconstructed the profile of on-off cycle, which represented the operation of a facility, with more than 93% accuracy. The CogenSim-$\mu$ can reflect the effects of various factors such as size of thermal storage tank, desired temperature of reservoir water, natural frequency of generator, etc. As a result, the CogenSim-$\mu$ can be used to optimize the ${\mu}CHP$ operation.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.838-843
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• 2008

Cause of struggling to escape from dependency of fossil fuels, the fuel cell and the Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) draw attention in the all of the world. Especially, the Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) systems have been anticipated for next generation's energy supplying system, and we can predict the PHEV will enlarge the market share in the next few years to reduce not only the air pollution in the metropolis but the fuel-expenses of commuters. This paper presents simulation results about the strategy of smart charging system for PHEV in the residential house which has 1 kW PEMFC cogeneration system. The smart charging system has a function of recommending the best time to charge the battery of PHEV by the lowest energy cost. The simulated energy cost for charging the battery based on the electricity demand data pattern in the house. The house which floor area is $132\;m^2$ (40 pyeong.). In these conditions, the annual gasoline, electricity, and total energy cost to fuel the PHEV versus Conventional Vehicle (CV) have been simulated in terms of cars' average life span in Korea.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.287-287
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• 2009

연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.