• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.62-72
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• 2010

고체산화물연료전지(SOFCs)는 연료가스를 전기화학반응을 통하여 전기에너지로 직접 전환한다. SOFCs의 이점은 수소인프라가 구축되기 이전이라도 연료의 다양성으로 연료전지를 효과적으로 구동할 수 있다. 한편 낮춰진 운전온도의 IT-SOFCs는 일부 재료의 개발은 다소 여유가 있으나 SOFCs의 완성을 위한 긴 수명과 내구성의 달성을 위한 도전은 계속되고 있다. SOFCs에 유용하게 사용하는 연료는 탄화수소인 천연가스이다. 애노드 재료로 가장 보편적으로 사용하는 재료는 Ni/YSZ서멧이다. 그러나 이는 몇 가지 단점을 가져 연료조건하에서 혼합전도도를 나타내는 새로운 애노드 재료의 개발이 필요하다. 이 논문은 SOFCs 애노드 재료개발에 대한 최근 동향을 기술한다.

• 한국가스학회지
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• 제19권3호
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• pp.44-48
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• 2015

중회귀분석을 사용하여 혼합연료가스의 탄화수소 이슬점(DT)을 구하였다. QSDR(Quantitative Structure Dew-point Relationship)에서 주요한 설명인자는 혼합연료가스 중의 평균탄소수(CN : carbon number)와 혼합연료가스 중의 가지달린 이성질체 비율(BI : the ratio of the branched isomer)이었다. 혼합연료가스의 압력을 100 kPa ~ 500 kPa로 변화시키며 QSDR을 수행한 결과는 다음과 같다. $$DT(^{\circ}C)=-683.1+1224.98CN-898.01CN^2+308.58CN^3-49.56CN^4+3.02CN^5-12.42BI$$ (at 100 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (1) $$DT(^{\circ}C)=-745.2+1351.66CN-978.1CN^2+332.7CN^3-52.96CN^4+3.20CN^5-12.84BI$$ (at 200 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (2) $$DT(^{\circ}C)=-795.4+1457.1CN-1051.1CN^2+357.53CN^3-57.07CN^4+3.46CN^5-13.10BI$$ (at 300 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (3) $$DT(^{\circ}C)=-868.1+1608.4CN-1156.0CN^2+393.38CN^3-63.06CN^4+3.85CN^5-13.39BI$$ (at 500 kPa, $$R_{adj}{^2}=0.99$$) (4) 혼합연료 중의 평균탄소수의 값이 감소하거나 비점이 낮은 가지달린 이성질체의 비율이 증가할 때 탄화수소 이슬점이 낮아진다. 이 결과는 중회귀분석에 의하여 얻어진 탄화수소이슬점과 상용프로그램 VMGSim을 통하여 계산된 값과 유사하였다.

• 에너지공학
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• 제17권4호
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• pp.182-188
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• 2008

본 연구에서는 탄소 균형 및 1차식에 의한 공연비 산정방법을 대체연료에 적용하여 그 결과를 비교하였다. 이전의 연구에서는 Eltinge 차트의 확장, 미연탄화수소의 보상 및 다양한 방법으로부터 계산한 결과를 비교하였다. 또한 Eltinge 방법은 현재 공연비를 산정하는 방법 중 가장 일반적인 식이라는 것을 확인하였다. 그러나 최근 지구온난화 방지를 포함하여 환경 보호와 에너지보존에 대한 요구가 증가하면서 내연기관에 대체연료를 사용이 도입되기 시작하면서 이러한 대체연료들에 대한 공연비의 정확한 산정이 필요하게 되었다. 특히, 산소를 포함하는 연료에서는 Eltigne방법을 제외하고 모든 공연비 산정법들이 다시 유도되어야한다. 이 연구에서는 이미 그 정확성이 확인된 탄소균형식을 이용하여 대체연료의 공연비를 산정하기 위해 다시 유도하였고, 각 대체 연료에 실제로 적용이 가능한 1차식을 새로이 제시하였다. 평가 결과, 탄소균형식으로 계산한 공연비는 가솔린 연료와 비교하여 다소 오차가 증가하였지만, 그 정확도는 다양한 대체 연료들에 적용하기에 충분하다는 결론을 얻었다. 또한, 제시된 1차식은 $\lambda=1.2$이하에서는 그 정확도가 매우 높았다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.58-63
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• 2005

As fuel cells approach commercialization, hydrogen production becomes a critical step in the overall energy conversion pathway. Reforming is a process that produces a hydrogen-rich gas from hydrocarbon fuels. Hydrogen production via autothermal reforming (ATR) is particularly attractive for applications that demand a quick start-up and response time in a compact size. However, further research is required to optimize the performance of autothermal reformers and accurate models of reactor performance must be developed and validated. The design includes the requirement of accommodating a wide range of experimental set ups. Factors considered in the design of the reformer are capability to use multiple fuels, ability to vary stoichiometry, precise temperature and pressure control, implementation of enhancement methods, capability to implement variable catalyst positions and catalyst arrangement, ability to monitor and change reactant mixing, and proper implementation of data acquisition. A model of the system was first developed in order to calculate flowrates, heating, space velocity, and other important parameters needed to select the hardware that comprises the reformer. Predicted performance will be compared to actual data once the reformer construction is completed. This comparison will quantify the accuracy of the model and should point to areas where further model development is required. The end result will be a research tool that allows engineers to optimize hydrogen production via autothermal reformation.

• 자원리싸이클링
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• 제8권5호
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• pp.34-43
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• 1999

폐윤활유로부터 활융가능한 연료기체를 생산하기 위해 개발한 전기아크를 이용한 분해자치에서 폐윤활유를 아크 분해할 때의 기체생성물과 잔류물의 특성을 연구하였다. 생성되는 기체는 수소(35~40%)와 아세틸렌(13~20%), 에틸렌(3~4%), 그 외 탄산수소들로 이루어져 있으며, 저온 열분해에서는 주요 생성물인 일산화탄소의 함량은 매우 적었다. 발생기체의 발열량은 11,000~13,000kacl/kg으로 기체 연료로의 활용성이 충분하여 유해기체도 배출기준치 이하였다. 액상 잔류물을 GC/MS로 분석한 결과 폐유의 고분자량 탄화수소물들이 저분자량 탄화수소물과 수소로 분해되었음을 알 수 있었고, 전지아크에 의한 고온 열분해이므로 탈수소반응이 주 반응임을 확인할 수 있었다. 고상 잔류물인 검댕이 평균 입경은 $10.3\mu\;extrm{m}$이며, 탄소 함량은 60%이상이고, 중금속 성분은 0.01ppm 이하였는데 전제과정을 거치 재활용이 가능할 것으로 생각된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.453-458
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• 2016

고분자전해질 연료전지용 MEA (Membrane and Electrode Assembly)와 돼지분뇨를 이용해 미생물연료전지(MFC)를 구동하였다. 미생물 연료전지에서 과불소계막과 탄화수소막의 성능을 비교하였다. 탄화수소막으로 sPAES 막을 사용하였고 과불소계막은 Gore 막을 사용했다. sPAES MEA가 Gore MEA보다 OCV는 50mV 높았고 출력 밀도는 비슷했다. sPAES 막을 강화시킴으로써 성능을 안정시킬 수 있었다. 미생물 연료전지의 셀 온도 $45^{\circ}C$에서 최고의 성능을 얻었고 배양액 순환속도 50 ml/min에서 최고의 성능을 얻었다. 최적 조건에서 돼지 분뇨를 이용한 미생물연료전지에서 최고 $1,100mW/m^2$의 출력 밀도가 발생하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.721-726
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• 2016

Alcohols are particularly attractive as alternative fuels because they are a renewable resource. This paper describes the performance and emission characteristics of ethanol and diesel blended fuels in a compression ignition engine. This experimental results showed that ethanol diesel blended fuels decreased the torque and brake mean effective pressure. And experimental results indicated that using ethanol-diesel blended fuel, smoke, CO and HC emissions decreased as a result of the ethanol addition.

• 오토저널
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• 제18권6호
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• pp.33-39
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• 1996

최근 서울의 일부 지역에서는 오존 주의보에 의한 대기 오염의 수치가 발표되고 있어 이의 심각성이 대두되고 있다. 대기오염의 주범은 자동차이며, 자동차에서 주로 많이 배출되는 질소산화물(NOx)과 탄화수소(HC) 및 디젤자동차에서의 입자상 물질(PM: Particulate Matter)등이 대기환경에 미치는 영향이 크므로 이러한 물질의 저감에 대한 요구가 점차 강화되어가고 있다. 특히, 디젤 엔진이 가솔린 엔진에 비해 대기오염의 주원인이라는 편견이 일반적으로 널리 알려져 있지만, 이는 눈에 보이는 Black smoke에 대한 거부반응이 있다는 점이다. 실제로 디젤 엔진의 유해 배출 성분 중에서 NOx는 가솔린과 비슷한 수준이나 HC와 CO성분은 상당히 적게 배출되고 있다. 또한, 디젤 엔진은 연료 경제성 및 지구 온난화의 원인인 CO$_{2}$ 배출이 적다는 장점이 있으므로 디젤 엔진에서 많이 배출되는 성분으로서 입자상 물질(PM) 및 NOx를 줄이는 방안이 요구되고 있다. 이를 저감시키는 방법은 여러가지가 있으나 분사계 측면에서 전자제어식 고압 연료 분사가 요구되고 있으며 이의 개발 필요성에 대해서 논하기로 한다.

• 기계저널
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• 제34권12호
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• pp.929-939
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• 1994

최근 환경문제와 관련하여 정제된 석유 연료가 아닌 천연가스와 같은 연료의 사용이 증가하면서 산업용 가스터빈의 연소기술에 대한 관심이 집중되고 있다. 가스터빈 연소로 생성되는, 환경을 위협하는 오염물은 연기, 수증기, 일산화탄소(CO), 미연 탄화수소, $NO_{x}$, $SO_{x}$ 등이 있다. 수증기 및 일산화탄소는 지구 온실화에 영향을 미치고 있으나 그다지 심각한 정도는 아 니며, $SO_{x}$는 독성이 있으나 연료 정제시 제거되어질 수 있다. $NO_{x}$는 지구의 오 존층을 파괴하여 생태계를 위협하기 때문에 오염 배출물중 가장 심각하게 고려되어지고 있다. 미국에서는 법으로 산업용 가스터빈의 $NO_{x}$의 양을 규제하고 있는데 15% 산소배출농도에 대하여 1984년에 75ppm에서 1993년에 30ppm으로 낮추어 규제하고 있다. 일본도 미국과 비슷한 수준으로 규제하고 있으며, 따라서 최근의 가스터빈 연소기술은 저 $NO_{x}$연소기에 대한 것으로 저$NO_{x}$연소에 관한 개론 및 가스터빈 연소기의 저$NO_{x}$화 방법, 그리고 미 국과 일본의 최근의 저$NO_{x}$연소기 개발동향에 대하여 다루고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.550-554
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• 2023

탄화수소기반의 화석연료 에너지원은 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화 문제로 지속적인 이용 및 확장에 제한이 있다. 수소는 전통적인 화석연료에 대한 유망한 대안으로 여겨지고 있다. 수소의 안정적인 장기저장을 위해서 극저온인 포화상태에서 수소의 열역학적 물성에 대한 예측이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 비교적 간단한 관계식을 보이는 3차 상태방정식들을 이용하여 포화상태의 열역학적 물성들(포화증기압, 액체 및 기체의 밀도, 엔탈피 및 엔트로피)을 모사하였다. 포화상태 수소에 대한 여러가지 열역학적 물성들을 비교한 결과 3 종류(Redlich-Kwong (RK), Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR))의 상태방정식 중 SRK 모델이 비교적 정확한 예측결과를 보였다.