• 한국세라믹학회지
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• 제45권12호
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• pp.772-776
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• 2008

The Korea Electric Power Research Institute (KEPRI) has been developing planar solid oxide fuel cells (SOFCs) and power systems for combined heat and power (CHP) units. The R&D work includes solid oxide fuel cell (SOFC) materials investigation, design and fabrication of single cells and stacks, and kW class SOFC CHP system development. Anode supported cells composed of Ni-YSZ/FL/YSZ/LSCF were enlarged up to $15{\times}15\;cm^2$ and stacks were manufactured using $10{\times}10\;cm^2$ cells and metallic interconnects such as ferritic stainless steel. The first-generation system had a 37-cell stack and an autothermal reformer for use with city gas. The system showed maximum stack power of about $1.3\;kW_{e,DC}$ and was able to recover heat of $0.57{\sim}1.2\;kW_{th}$ depending on loaded current by making hot water. The second-generation system was composed of an improved 48-cell stack and a prereformer (or steam reformer). The thermal management subsystem design including heat exchangers and insulators was also improved. The second-generation system was successfully operated without any external heat source. Under self-sustainable operation conditions, the stack power was about $1.3\;kW_{e,DC}$ with hydrogen and $1.2\;kW_{e,DC}$ with city. The system also recuperated heat of about $1.1\;kW_{th}$ by making hot water. Recently KEPRI manufactured a 2kW class SOFC stack and a system by scaling up the second-generation 1kW system and will develop a 5kW class CHP system by 2010.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.105-113
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• 2014

Performance tests on $Ni/Ce-ZrO_2/Al_2O_3$ catalysts with additives (MgO, $La_2O_3$) were investigated in the combined reforming processes (SCR, ATR, TRM) in order to produce hydrogen and carbon monoxide (it is called "syngas".). The catalyst characterization was conducted using the BET surface analyzer, X-ray diffraction (XRD), SEM, TPR and TGA. The combined reforming process was developed to adjust the syngas ratio depending on the synthetic fuel (methanol, DME and GTL) manufacturing processes. Ni-based catalysts supported on alumina has been generally recommended as a combined reforming reaction catalyst. It was found that both free NiO and complexed NiO species were responsible for the catalytic activity in the combined reforming of methane conversion, and the $Ce-ZrO_2$ binary support employed had improved the oxygen storage capacity and thermal stability. The additives, MgO and $La_2O_3$, also seemed to play an important role to prevent the formation of the carbon deposition over the catalysts. The experimental results were compared with the equilibrium data using a commercial simulation tool (PRO/II).

• 한국환경보건학회지
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• 제35권3호
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• pp.214-219
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• 2009

This study examined the removal efficiency of the nitrogen and phosphorus in order to compensate for the combined process of ATAD(Autothermal Thermophilic Aaerobic Digestion) and EGSB(Expended Granular Sludge Bed), which are treatment methods for livestock wastewater, by introducing SBR(Sequencing Batch Reactor) as post-treatment process. The analysis on the treatment efficiency of each operation mode showed that, in the case of T-N, the treatment efficiency were 67.1% and 74.2% for Run-1 and Run-2, respectively, and in the case of T-P, the values were 71.2 and 74.1, respectively, which are indicating that the treatment efficacy is higher in the condition of Run-1, in which the time period of Anoxic and Aerobic segments were increased. In addition, the result of analyzing removal characteristics of nitrogen and phosphorus by Influx load showed that removal efficiency of nitrogen was better in the case of high influx load than in the case of low influx load. Regardless of Influx load, phosphorus showed constant influx concentration, so that removal efficiency of phosphorus was influenced littler by Influx load than that of nitrogen. This study also fed methanol as an external carbon source and performed experiment to induce denitrification under anoxic condition by using nitrate among nitrogen compounds of SBR reactor, and the results showed that intermittent feeding was more effective in Nitrogen Removal than composite feeding.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.961-972
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• 2008

2004년 기준, 온실가스(GHG; Greenhouse Gas) 총 배출량 약 5억9,060만톤(t)$CO_2$로 배출량 세계 10위권인 우리나라는 국제 환경의 변화를 볼 때 향후 반드시 GHG를 감축해야한다. 2004년 국내 에너지 부문 중, 전력 발전 및 산업 부분에서 배출된 이산화탄소(CO$_2$)량은 총 2억9,685만t으로 우리나라 GHG 전체 발생량의 53.3%를 차지하여 이 두 분야에서 CO$_2$ 배출을 감축시키는 것이 가장 시급하고 중요한 문제이다. 또한 이 두 분야는 산업의 특성상 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술을 적용하여 효율적으로 CO$_2$를 저감할 수 있는 가장 잠재력이 높은 분야이다. 두 분야에서 효율적으로 적용될 수 있는 CCS 기술로 단기적으로는 amine을 이용한 화합흡수법이, 중, 장기적으로는 ATR(Autothermal reforming), 또는 MSR-H2(Methane steam reformer with hydrogen separation membrane reactor)가 장착된 연소 전 기술과, SOFC+GT(Solid oxide fuel cell-Gas turbine) 같은 순산소 연소 기술이 가장 유리 할 것으로 예상된다. 이와 같은 최신 연소 전 및 순산소 연소 기술을 이용하면 향후 CO$_2$ 포집 비용을 $US 8.5-43.5/tCO$_2$로 줄일 수 있으며 이를 이용하여 전력 발전 및 산업 부분에서 발생하는 CO$_2$의 10%만을 감축하더라도 약 3,000만t의 CO$_2$를 저감할 수 있겠다.

• 유기물자원화
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• 제21권2호
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• pp.63-70
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• 2013

현장 실규모의 다단공정으로 ATAD, EGSB 및 SBR을 조합한 HMUS 공정을 이용하여 돼지 축분 처리가능성을 시험하였다. 실험결과 고농도 유기물, 질소와 인의 제거에 효과적이었다. 각 오염항목의 시스템 공정별 처리효율이 ATAD 공정에서는 CODcr이 43.3%로 제일 높게 나타났다. 다음 단계인 응집침전 공정에서는 TS의 제거효율이 96.5%로 가장 높게 나타났다. 운전조건 중 OLR은 3-6Kg $COD/m^3{\cdot}day$ 및 선속도는 1.5-4 m/h의 범위일 때 평균 CODcr 제거 효율은 HRT 3일에서 가장 높게 나타났다. 유입수의 성상이 영향을 미치는 고온호기성 산화반응은 TS가 50,000 mg/L 이상 되어야 고온발열효과를 얻어 병원균을 사멸할 수 있는 온도를 얻었다. EGSB 공정을 거치는 동안 유기물제거량 당 발생된 가스발생량은 $2.3{\sim}8.5m^3/kgTS{\cdot}d$ (평균 $5.2m^3/kgTS{\cdot}d$)로 나타났다. 후처리단계인 간헐포기공정에서 전체운전기간 중 평균제거효율은 CODcr 71.7%, TS 64.1%, TN 45.9%, 및 TP 50.4% 로 나타났다.

• 청정기술
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• 제23권2호
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• pp.121-132
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• 2017

온실가스 배출과 지구온난화 문제로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 개발 및 확산의 필요성이 증가하고 있는데, 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다. 수소는 지구상에서 가장 많이 존재하는 원소이며, 화석연료, 바이오매스 및 물 등 다양한 형태로 존재한다. 수소를 연료로 사용하기 위해서는 경제적인 방법뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법으로 생산하는 것이 중요하다. 수소생산방법에는 전통적 방법인 화석연료 개질반응을 통한 생산과 재생가능한 방법인 바이오매스 및 물을 이용한 생산으로 나뉜다. 화석연료를 이용한 수소생산은 습윤개질반응, 자열개질반응, 부분산화반응 및 가스화반응 등 열화학적 방법으로 가능한데, 이를 청정에너지원으로서 사용하기 위해서는 수소생산과 더불어 이산화탄소 포집이 필요하다. 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효과적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다. 물분해를 통한 수소생산이 가장 청정한 수소생산기술이지만 태양광, 태양열, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로부터 충분한 에너지공급이 가능해야 한다.