• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.277-290
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• 2021

슈퍼커패시터는 일반 커패시터(축전지, 콘덴서)에 비해 정전용량이 매우 큰 커패시터로 전기화학 커패시터 혹은 울트라 커패시터(ultracapacitor) 라고도 부르는데, 화학반응을 이용하는 배터리와 달리 전극과 전해질 계면의 단순한 이온 이동이나 표면화학반응에 의한 충전현상을 이용한다. 짧은 충전시간(~ 30초), 우수한 출력특성, 반영구적 수명(~ 100,000 cycle), 낮은 유지비용, 빠른 응답특성, 높은 안정성 등을 특징으로 하여, 백업용 전원, 무정전전원장치, 수송 기계 및 스마트 그리드의 고출력 보조 전원 등 급속 충방전이 필요한 전자기기 및 고출력이 요구되는 산업분야에서 활용되고 있다. 태양광과 풍력 같은 불규칙적인 전력원을 활용하는 발전에서 2차 배터리와 함께 에너지저장장치로 구성되어 상대적으로 느린 배터리의 충·방전 특성을 보상하고 배터리 수명연장에 기여하며 시스템의 전체 전력 품질을 향상시킬 수 있다. 본 고에서는 이처럼 에너지저장장치로 다양한 분야에서 활용되고 있는 슈퍼커패시터에 대해, 전극 재료에 따른 에너지 저장 원리 및 메커니즘, 분류를 간략하게 살펴보고, 국내외 제품 연구, 특허, 시장 및 제품 현황을 제시하여 활용성을 검토하고 향후 전망을 살펴보았다. 에너지 저장 소자로 슈퍼커패시터가 관련 산업 수요에 대응하기 위해서는, 고전압 모듈 기술, 고효율 충전, 안전성, 추가적인 성능개선 및 비용경쟁력 등 아직까지 해결해야 할 과제들이 많다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.56-69
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• 2021

상용계통과 연계한 PV 시스템은 인버터의 특성과 더불어 소형, 고 역률, 낮은 고조파 출력, 고 신뢰성, 최대출력 운전, 저비용 등의 장점이 요구된다. 태양광발전시스템의 PV 에너지를 계통과 부하로 전달하기 위해 양방향의 PCS가 요구되어 진다. 본 논문에서는 태양광 발전의 ESS를 고려한 PCS를 제안하여 부하평준화를 통한 전력의 안정적인 공급을 확인하고자 한다. 이를 위해 일사량과 부하량에 따른 5단계의 동작 모드 알고리즘을 제안하고, 충/방전 제어를 위한 제어기를 설계 하였다. 양방향의 효율적인 에너지 전달을 위해 DC-link단에 양방향 컨버터 및 배터리를 연결하고, 연계형 인버터를 통해 DC-link 전압 및 인버터 출력전압을 제어하였다. 제안된 시스템의 타당성을 입증하기 위해 PSIM을 사용한 시뮬레이션을 수행하여 타당성과 안정성을 검토하였으며, 이를 확인하기 위해 3[kW] PCS를 제작하여 실험하였다. 실험결과를 통해 제안된 시스템에 요구되어지는 특성을 검증하였으며 기존 시스템에 비해 강인한 시스템을 구성하였다.

• 멤브레인
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• 제26권4호
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• pp.310-317
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• 2016

리튬이온 이차전지는 리튬이온이 이동하면서 전기화학적 충방전사이클을 완성하는 에너지변환장치를 의미한다. 리튬이온 이차전지는 높은 에너지밀도와 낮은 자가방전률, 상대적으로 긴 수명주기 등 다양한 장점을 갖는다. 최근 전기차 수요증가는 고용량 리튬이온 이차전지 개발을 촉진하고 있으나 음극에서의 dendrite 형성으로 인한 전기적 단락 현상과 전지 폭발 문제와 같은 심각한 안전문제를 야기한다. 또한, 리튬이온 이차전지 구동시 상승된 온도에서 폴리올레핀계열(예 : 폴리에틸렌과 폴리프로필렌) 격리막의 열수축 문제가 발생한다. 이와 같이 낮은 열 안정성은 리튬이온 이차전지의 성능과 수명의 감소로 이어진다. 본 연구에서는 폴리올레핀계열 함침격리막 제조를 위한 중요한 소재로서 술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 랜덤 공중합체를 사용하였으며, 제조된 격리막을 이용하여 dendrite 형성과 관련된 금속이온 흡착 능력과 리튬이온전도성, 열적 내구성이 평가되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.505-511
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• 2009

The hydriding and electrochemical characteristics of Zr-based $AB_2$ alloy produced by gas atomization have been extensively examined. For the particle morphology of the as-cast and gas-atomized powders, it can be seen that the mechanically crushed powders are irregular, while the atomized powder particles are spherical. The increase of jet pressure of gas atomization process results in the decrease of hydrogen storage capacity and the slope of plateau pressure significantly increases. TEM and EDS studies showed the increase of jet pressure in the atomization process accelerated the phase separation within grain of the gas-atomized alloy, which brought about a poor hydrogenation property. However, the gas-atomized $AB_2$ alloy powders produced by jet pressure of 50 bar kept up the reversible $H_2$ storage capacity and discharge capacity similar to the mechanically crushed particles. In addition, the electrode of gas-atomized Zr-based $AB_2$ alloy of 50 bar showed improved cyclic stability over that of the cast and crushed particulate, which is attributed to the restriction of crack propagation by grain boundary and dislocation with ch/discharging cycling.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권2호
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• pp.433-436
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• 2013

Carbon-coated $Li_3V_2(PO_4)_3-LiMnPO_4$ composite cathode materials are first reported in this work, prepared by the mechanochemical process with a complex metal oxide as the precursor and sucrose as the carbon source. X-ray diffraction pattern of the composite material indicates that both olivine $LiMnPO_4$ and monoclinic $Li_3V_2(PO_4)_3$ co-exist. We further investigated the electrochemical properties of our $Li_3V_2(PO_4)_3-LiMnPO_4$ composite cathode materials using galvanostatic charging/discharging tests, where our $Li_3V_2(PO_4)_3-LiMnPO_4$ composite electrode materials exhibit the charge/discharge efficiency of 91.9%, while $Li_3V_2(PO_4)_3$ and $LiMnPO_4$ exhibit the efficiency of 87.7 and 86.7% in the first cycle. The composites display unique electrochemical performances in terms of overvoltage and cycle stability, displaying a reduced gap of 141.6 mV between charge and discharge voltage and 95.0% capacity efficiency after $15^{th}$ cycles.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.153-162
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• 1999

본 연구에서는 정지수체에서 다공확산관을 통해 방류된 연직다중의 혼합 및 희석 특성에 대해 규명하였다. 3차원 실험수조에서 실험을 통해 밝혀진 결과는 다음과 같다. 우선 다공확산관의 병합과정을 살펴보면 흐름의 안정조건에 따라 병합거리가 다소 차이가 있기는 하지만 {{{{ { z}_{ } }}}}/{{{{ {l}_{ } }}}}가 대략 3인 지점부터 병합이 시작되어 그 이후에는 평면부력？의 거동에 서서히 가까워짐을 알 수 있다. 최소희석률에 대해 분석해 본 결과, 방류운동량이 지배적인 영역, 천이영역, 그리고 부력이 지배적인 부력류영역으로 나누어 희석률 특성을 표현할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 실험결과 다공확산관의 경우 부력류영역의 희석률 상수가 평면확산관에 비해 15% 더 높게 나왔다. 그 이유는 다공확산관의 경우 병합 이전에는 개별의 경계면에서 주변수의 포획이 발생하여 희석이 증대되기 때문이다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권4호
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• pp.23-30
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• 2013

This paper presents the determination method of the hybrid energy storage capacity for compensating the output of wind power when disconnecting from the grid. In the wind power output compensation, a lot of charging and discharging time with lithium-ion battery will be deteriorated the life time. And also, this fluctuation will cause some problems of the power quality and power system stability. To solve these kind of problems, many researchers in the world have been studied with BESS(Battery Energy Storage System) in the wind farm. But, BESS has the limitation of its output during very short term period, this means that it is difficult to compensate the very short term output of wind farm. Using the EDLC (Electric Double Layer Capacitor), it is possible to solve the problem. Installing the battery system in the wind farm, it will be possible to decrease the total capacity of BESS consisting of HESS (Hybrid Energy Storage System). This paper shows simulation results when not only BESS is connected to wind farm but also to HESS. To verify the proposed system, results of computer simulation using PSCAD/EMTDC program with actual output data of wind farms of Jeju Island will be presented.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.91-99
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• 2023

Participation in power trading using surplus power is considered a business model active in the domestic energy trade market, but it is limited only if the legal requirements according to the type, capacity, and use of the facilities to be applied for are satisfied. The hydrogen residential demonstration model presented in this paper includes solar power, energy storage system (ESS), fuel cell, and water electrolysis facilities in electrical facilities for private use with low-voltage power receiving system. The concept of operations strategy for this model focuses on securing the energy self-sufficiency ratio of the entire system, securing economic feasibility through the optimal operation module installed in the energy management system (EMS), and securing the stability of the internal power balancing issue during the stand-alone mode. An electric facility configuration method of a hydrogen residential complex demonstrated to achieve this operational goal has a structure in which individual energy sources are electrically connected to the main bus, and ESS is also directly connected to the main bus instead of a renewable connection type to perform charging/discharging operation for energy balancing management in the complex. If surplus power exists after scheduling, participation in power trading through reverse transmission parallel operation can be considered to solve the energy balancing problem and ensure profitability. Consequentially, this paper reviews the legal regulations on participation in electric power trading using surplus power from hydrogen residential models that can produce and consume power, gas, and thermal energy including hybrid distributed power sources, and suggests action plans.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.884-889
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• 2018

본 연구에서는 리튬이온커패시터의 음극으로 polyaniline $(PANI)/WO_3$ 전극을 제조하고, 이의 전기화학적 특성을 측정, 분석하였다. $WO_3$ 전극 표면에 PANI를 전기화학적으로 담지 하였을 때 PANI의 용량이 더해져 $WO_3$ 전극보다 충, 방전 용량이 향상되었다. 한편, 충, 방전 시 태양광을 조사하여 충, 방전 용량과 쿨롱 효율(coulombic efficiency)에 빛 조사가 미치는 영향을 파악하였다. $WO_3$ 전극과 $PANI/WO_3$ 전극에 태양광을 조사하였을 때, 두 전극의 충, 방전 용량과 쿨롱 효율은 태양광을 조사하지 않았을 때보다 증가하였다. 이는 $WO_3$가 빛 조사에 의해 광전자를 생성하여 전극의 전기화학적 특성에 영향을 주기 때문으로 해석되며, $PANI/WO_3$의 경우 PANI 또한 빛에 의해 여기 될 수 있어 전극의 특성이 변하게 된다. 빛 조사에 의해 추가로 생성된 광전자가 $Li^+$ 이온의 삽입(intercalation)에 사용되어 용량을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 전극의 전도성을 높여 쿨롱 효율을 향상 시키는 것으로 여겨진다. $PANI/WO_3$는 충, 방전을 반복하여 진행하게 되면 PANI의 불안정성으로 인해 용량이 점차 감소되게 되지만, 빛 조사 시에는 생성된 광전자와 정공으로 인한 산화-환원 반응에 의해 PANI의 안정성이 크게 향상되어 충, 방전 용량의 감소없이 안정적으로 유지되었다.

• 멤브레인
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• 제19권4호
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• pp.317-323
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• 2009

본 연구는 전자 및 반도체 산업의 각종 에칭공정에서 발생되는 중금속 함유 산성 폐에칭액을 NF 막분리법을 이용하여 에칭액 회수와 중금속 처리를 효율적으로 수행하기 위한 NF 막공정의 운전조건을 설정하기 위한 기본 자료를 확보하는데 있다. 이를 위해 3가지 종류의 상용 NF 막(General Electric Co. Duraslick NF-4040 막, Dow Co. Filmtec LP-4040 막 및 Koch Co. SelRO MPS-34 4040 막)을 대상으로 $Pb^{+2}$ 중금속을 함유한 모의 질산 폐에칭액의 회분식(dead-end) 막여과 실험을 수행하여 폐에칭액의 투과 플럭스와 $Pb^{+2}$ 중금속 이온의 총괄 배제도를 측정하여 폐에칭액 처리에 우수한 NF 막을 선정하였다. 실험결과 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 산에 의한 막의 손상이 심해졌으며, 질산에 의한 막의 손상은 SelRO MPS-34 4040 < Duraslick NF-4040 < Filmtec LP-4040 막의 순서로 심하게 일어났다. 또한 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 $Pb^{+2}$ 이온의 배제도가 낮아졌으며, 배제도 값은 Duraslick NF-4040 막의 경우에는 95% 수준의 초기 배제도 값에서 질산용액에의 4달 보관 후에는 20% 수준으로, SelRO MPS-34 4040 막의 경우에는 초기 85% 수준에서 4달 후 65% 수준으로, Filmtec LP-4040 막의 경우에는 초기 90% 수준에서 4달 후 10% 이하 수준으로까지 감소하였다. 3종류의 상용 NF 막 중 내산성 용도로 개발된 SelRO MPS-34 4040 막이 중금속 함유 산성 폐에칭액의 재생에 가장 적합하였다.