• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.730-736
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• 2019

친환경 에너지원으로 고려되고 있는 천연가스의 수요가 증가하고 있고 이와 동시에 천연가스의 공급을 위한 대규모 파이프라인의 시장 규모 또한 지속적으로 증가하고 있다. 하지만, 이러한 대규모 파이프라인의 부식은 천연가스 운송의 효율성을 저하시킨다. 이에 본 연구는 천연가스 공급용 대규모 파이프라인을 위한 에너지 자립형 고효율 부식방지 기술에 대한 특허의 정량분석을 통해 관련 기술의 특허권 확보을 위한 전략을 수립하는데 목적을 두고 있다. 본 특허 기술동향 조사에서는, 2018년 6월까지 출원, 공개 및 등록된 한국, 미국, 일본 및 유럽 특허를 대상으로 분석하였으며, 전문가토의를 거쳐 기술분류체계 및 분류기준을 마련하였다. 천연가스 대규모 파이프라인의 부식방지를 위한 외부전원으로 연료전지를 이용하기 위해, 1) 파이프라인의 분기 구조와 설비 설계(감압기/압축기/열교환기) 그리고 2) 고압 천연가스의 감압/예열과 가압/냉각 기술을 구비하는 에너지 제어 시스템 및 방법으로 권리화를 시도해 볼 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권5호
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• pp.491-498
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• 2010

연료전지 자동차는 성능과 수명 측면에서, 전해질막의 가습이 필요하며, 이를 위해 반응기체인 공기, 수소의 높은 가습이 요구된다. 본 연구에서는 내경 75 mm공기공급관 내에 직접 삽입된 인젝터(노즐)과 액적제거를 위한 사이클론을 통한 가습장치를 고안하여 실험을 수행하였다. 충돌형 노즐 3 종류를 이용하여 분사압력, 공기 유량, 분사방향각도를 달리하여 실험을 수행하였다. 가습 성능을 분석하기 위해, 가습효율이라는 개념을 정의하였다. 별도의 외부 열공급원 없이 분사되는 물과 공기의 엔탈피가 자체 기화열 공급원으로, 분사되는 물의 양이 가습에 가장 중요한 변수임을 볼 수 있었다. 사이클론은 높은 공기유량에서 재비산이 발생되는 것을 볼 수 있었다. 노즐타입 PJ24, 분사방향 각도 90도, 분사압력 1200 kPa, 공기 유량 6000 nlpm에서 절대습도 $21.29\;kJ/kg_{da}$, 가습 효율 86.57%를 얻을 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제19권3호
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• pp.228-236
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• 2009

원자전달 라디칼 중합을 이용하여 poly(hydroxyl ethyl acrylate)-b-polystyrene-b-poIy(hydroxyl ethyl acrylate) (PHEA-b-PS-b-PHEA) 트리블록 공중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 PHEA-b-PS-b-PHEA블록 공중합체의 -OH 그룹과 이미다졸 디카르복실릭산(IDA)의 -COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 가교된 전해질막을 제조하였다. 인산(${H_3}{PO_4}$)을 도핑하여 이미다졸-인산 착체를 형성한 결과, 인산 함량이 증가함에 따라 고분자 전해질막의 수소 이온 전도도가 증가하였다. 특히 [HEA]:[IDA]:[${H_3}{PO_4}$]=3:4:4의 조성을 갖는 PHEA-b-PS-b-PHEA/IDA/${H_3}{PO_4}$ 고분자 전해질막은 $100^{\circ}C$의 비가습 조건에서 최대 0.01 S/cm의 수소이온 전도도를 나타내었다. 열분석 결과(TGA) 전해질막은 $350^{\circ}C$의 고온까지 열적으로 안정함을 확인하여 연료전지에 적용이 가능함을 보여주었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제20권2호
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• pp.309-333
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• 2011

신재생에너지 관련 산업구도가 세계적으로 급격히 변하고 있는 상황 속에서 한국도 산업화에 관심을 가지고 정책적 지원을 활발히 추진하고 있다. 실제로 참여정부가 2004년에 선언한 신재생에너지 산업화는 이명박 정부를 통해서도 그대로 계승되고 있으며, 최근에는 가시적인 성과를 거두는 수준까지 이르게 되었다. 그렇지만 보급 확대를 통해서 관련 산업의 기반을 구축하겠다는 정부의 신재생에너지 산업화 전략이 과연 적절하고 효과적인가에 대해서는 의문이 제기되고 있다. 왜냐하면 신성장동력으로 주목받았던 태양광, 풍력, 수소연료전지가 주류 산업을 대체하기에는 아직까지 한계가 있기 때문이다. 그렇다면 과거 10년 동안 정부가 일관성을 가지고 추진 중인 한국의 신재생에너지 산업화가 과연 올바른 방향으로 추진되고 있는지, 한국 경제 및 산업구조에 실제로 긍정적인 영향을 미치고 있는지에 대해 이제는 냉철하게 고민해 볼 필요가 있다. 이에 본 논문은 산업화라는 측면에서 신재생에너지의 파급효과를 생산유발과 고용유발로 구분해서 분석하고 있다. 연구결과 국내 신재생에너지산업은 생산유발이라는 측면에서 다른 산업분야에 비해 파급효과가 큰데 반해 고용유발효과는 작은 것으로 밝혀졌다. 에너지원별로는 정부가 중점적으로 지원 육성하는 태양광의 경우 생산유발효과와 고용유발효과가 모두 낮은데 반해, 풍력은 모두 높은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 논문은 이 같은 산업파급효과의 의의 및 한계를 고려해서 정부가 신재생에너지 산업화를 추진해야 함을 제안하고 있다.

• 폴리머
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• 제35권1호
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• pp.35-39
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• 2011

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지의 타소 지지체로 중형기공 실리카(SBA-15)를 이용한 전통적인 주형합성법을 이용하여 중형기공 탄소(CMK-3)를 합성하였다. 합성된 CMK-3는 추가적으로 비표면적과 물리적 성질을 증가시키기 위하여 활성화제로 수산화 칼륨 (KOH)양을 0, 1, 3, 및 4g으로 달리하여 활성화하였다. 그리고 활성화된 CMK-3(K-CMK-3)에 화학적 환원 방법을 이용하여 백금과 루테늄을 답지하였다. CMK-3에 담지된 백금-루테늄 촉매의 특성을 확인하기 위해 비표면적 장치(BET), X-선 회절분석법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미정(TEM), 유도결합 플라즈마 질량분석기(ICP-MS)를 이용하였다. 또한, 백금 루테늄 촉매의 전기화학적인 특성을 순환전류전압 실험으로 분석하였다. 결론적으로, 3 g의 KOH로 활성화된 CMK-3(K3g-CMK-3)가 가장 넓은 비표면적을 나타냈다. 또한, K3g-CMK-3의 높은 비표면적은 백금-루테늄의 균일한 분산과 함께 전기적인 촉매의 성능을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.715-719
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• 2011

$LaCrO_{3}$를 기본으로 하는 perovskite형 재료인 $La_{0.7}Sr_{0.3}Cr_{1-x}Ni_{x}O_{3}$(0.1 ${\leq}$ x ${\leq}$ 0.5)를 citric acid와 EDTA를 이용한 졸-겔법(sol-gel method)으로 합성하였다. 제조한 촉매의 특성분석은 BET, XRD, SEM, $H_2$-TPR, EA 그리고 TEM을 이용하였고, 프로판 수증기 개질 반응을 통하여 촉매 활성을 평가하였다. Perovskite 산화물의 A-site에는 Sr을 30 ml% 고정치환하고, B-site에 Ni 치환양을 증가시키면서 프로판 수증기 개질 반응 실험을 수행한 결과 Ni 치환양과 S/C의 비(steam to carbon ratio)가 증가할수록 프로판 전환율과 수소 수율이 향상되었다. $La_{0.7}Sr_{0.3}Cr_{0.5}Ni_{0.5}O_{3}$(LSCN-0.5)촉매가 S/C의 비가 1.7이고, $800^{\circ}C$의 반응온도 조건에서 100%의 프로판 전환율과 95.9%의 높은 수소 수율을 나타내어 가장 좋은 촉매 활성을 보였다. 반응 후의 촉매에서는 filamentous cabon형태의 탄소 침적형태가 나타나며, Ni 치환양이 증가할수록 침적되는 탄소의 양이 증가하는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.768-773
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• 2019

고분자전해질연료전지(PEMFC)의 고분자막의 전기화학적 내구성을 평가하는 펜톤(Fenton)반응과 개회로전위 유지(OCV Holding)방법에 의한 고분자 막의 열화 결과를 비교하였다. 펜톤 반응은 셀 밖에서 OCV Holding 방법보다 더 짧은 시간에 고분자막의 화학적인 내구를 평가할 수 있는 방법이다. 펜톤 반응은 과산화수소 30%, 철이온 80 ppm, $80^{\circ}C$에서 24시간 실시하였다. OCV Holding은 $90^{\circ}C$, 상대습도 30%, OCV에서 168시간 시간 구동하였다. 펜톤 반응에 의해서는 고분자막의 내부에서 열화가 많이 발생하는 현상을 보였다. 반면에 OCV Holding에서는 표면과 내부 전체적인 열화에 의해 막 두께가 얇아졌다. 펜톤 반응에 의해 불소유출속도는 OCV Holding에 비해 10배 이상 높았다. 수소투과속도는 펜톤 반응 24시간에 약 30% 증가하였다. OCV Holding에서는 24시간에 수소투과도가 감소하였고 이후 증가하는 경향을 보였다. 전체적으로 펜톤 반응과 OCV Holding에 의한 고분자막 열화는 차이가 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권5호
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• pp.187-191
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• 2019

고체전지, 산화물연료전지, 센서, 산화물 분리막 등 에너지 재료로 활용이 무궁한 산소 이온 전도체 중 acceptor가 첨가된 $LaAlO_3$의 전기적 특성과 고온에서의 혼합전도체로 사용 가능성을 연구하였다. Sr과 Mg을 $LaAlO_3$에 동시에 첨가하여 만든 LSAM의 전기적 특성을 교류(a.c.)와 직류(d.c.) 방법을 이용하여 다양한 산소 분압에서 측정하였다. 교류 임피던스 방법을 이용하여 LSAM의 전체 저항에서 입자(grain) 저항과 입계(grain boundary) 저항을 분리한 결과, $550^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 입계 저항이 지배적이나 $800^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 입자 저항이 대부분임을 알 수 있었다. 또 산소분압에 따른 전도도 측정을 물질의 결함모델(defect model)을 이용하여 분석해 전체 전도도를 이온 전도도와 전자 전도도로 분리하였다. 그 결과, $800^{\circ}C$ 이상의 고온에서 LSAM은 낮은 산소분압($Po_2$ < $10^{-10}atm$)에서는 산소이온 전도체이고 높은 산소분압($Po_2$ > $10^{-5}atm$)에서는 혼합전도체의 거동을 보였다. 또 온도가 증가하여도 산소이온 전도가 주도적인 산소분압의 영역은 줄어들지 않았고 낮은 산소분압에서도 안정적인 전기적 특성을 보이는 등으로 보아, LSAM은 고온의 낮은 산소분압(T > $1500^{\circ}C$, $Po_2$ < $10^{-10}atm$) 조건에서 용강에서의 산소이온센서와 같은 산소이온체로의 사용 가능성이 높다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.344-350
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• 2019

연구개발한 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 막과 전극합체(MEA)의 상용화를 위해서는 내구성 확보가 매우 중요하다. 정치용 PEMFC MEA의 내구평가는 정전류 조건에서 전압변화 속도를 1000시간이상 장시간 측정해야하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 내구평가시간을 단축시키기 위해 차량용 MEA에 적용하고 있는 고분자막의 전기화학적 내구 평가 프로토콜(OCV 유지법)을 정치용 MEA 내구 평가에 적용하였다. OCV, cathode 산소, $90^{\circ}C$, 상대습도 30% 조건에서 정치용과 차량용 MEA를 각각 168시간 구동 후에 I-V, LSV, CV, 임피던스, FER 등을 측정해서 비교하였다. 열화 후 전해질 막의 내구성을 나타내는 수소투과도, OCV 변화, 이온전도도, 불소유출량 등을 모두 검토했을 때 정치용이 차량용보다 내구성이 더 좋음을 보였다. 그리고 전극열화도 정치용 MEA가 작아서 정치용 MEA가 고분자막과 전극 모두 차량용보다 내구성이 우수함을 차량용 프로토콜에 의해 짧은 시간에 평가할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.312-318
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• 2011

촉매를 이용한 $CO_2$-석탄 가스화의 kinetic 및 촉매 활성에 대해 조사하였다. 석탄에 촉매로 $K_2CO_3$와 $Mn(NO_3)_2$, $Ce(NO_3)_3$를 진공증발기를 이용하여 담지하였다. 가스화 실험은 5 wt%의 촉매를 담지한 저급석탄을 TGA를 사용하여 온도 $700{\sim}900^{\circ}C$범위에서 $N_2$와 $CO_2$ 반응가스로 진행하였다. TGA 실험 결과 $900^{\circ}C$에서 모든 촉매의 종류에 관계없이 저급석탄은 탄소 전환율 100%에 도달하였으며 촉매 가스화속도는 5 wt% $K_2CO_3$ > 5 wt% $Mn(NO_3)_2$ > 5 wt% $Ce(NO_3)_3$ > Non-catalyst 순으로 나타났다. 가스화 속도는 온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 관찰하였으며 5 wt% $K_2CO_3$의 경우 가스화반응 활성화 에너지가 119.0 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다.