• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제35권6호
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• pp.51-60
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• 2015

In statutes on the promotion of distribution of new and renewable energy, which were revised in 2014, daylight system and fuel cell were added in addition to existing new and renewable energy sources. This study, therefore, aimed at setting up targets for the introduction of daylight system and analyzing the installation rate of new and renewable energy which can be provided by daylight system for the aggressive use of daylight system, thereby deducting the optimal combination ratio with other new and renewable energy sources. The results of the study are as follows. First, when a prism-shaped daylight system was installed to a round indoor gymnasium among domestic indoor gymnasiums, out of a supply obligations allotment rate of 15% of new and renewable energy, the rate of daylight system was basically set at 2.5%. Second, therefore, with daylight system coming first, the lacked supply obligations rate was taken up by solar photovoltaic, solar heat and geothermal heat. In addition, using the KRESS Program, economic, technical, environmental and complexity evaluations for the upper 5% was made, deducting the optimal ratio of the system. The results produced the following optimal combination ratios: solar photovoltaic (83.3%) in economic evaluation, solar heat (8.3%) and geothermal heat (75%) in technical evaluation, solar photovoltaic (83.3%) in environmental evaluation, and solar photovoltaic (83.3%, the same as in economic evaluation) in complexity evaluation.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.96-101
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• 2020

이 논문에서는 3세대 바이오매스 중 거대조류, 즉 해조류 바이오매스로부터 유래된 바이오가스를 연료로 사용하여 열, 전력 및 수소를 생산하는 삼중발전의 타당성 평가를 수행하였다. 이를 위해 3 MW급 고체산화물 연료전지와 가스터빈, 그리고 유기 랭킨 사이클로 이루어진 상용 규모의 열, 전력 및 수소 생산공정을 공정모사기를 사용하여 설계, 모사하였고, 공정모사로 부터 얻은 열 및 물질 수지를 통해 각 단위조작 장치의 가격을 추정하고 경제성을 분석하였다. 수소를 생산하기 위해 고체산화물 연료전지의 설계를 수정하였는데, 연료전지 내 애프터-버너를 제거하고 수성-가스 전환 반응기를 추가하였다. 공정모사 결과 설계된 삼중발전 공정은 시간당 3.47톤의 건조 갈조류 원료로부터 생산된 2톤의 바이오가스를 이용하여 2.3 MW의 전력과 50 kg hr^-1의 수소를 37%의 효율로 생산한다. 이 결과를 토대로 가장 현실적인 시나리오에 대해 경제적으로 평가하고 BESP (breakeven electricity selling price)를 계산하였는데, ¢10.45 kWh^-1로 기존의 고정 발전 대비 동등 이상의 수준으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.399-407
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• 2011

고체산화물 연료전지(SOFC)와 가스터빈을 결합한 하이브리드 발전시스템에서 가스터빈의 규모별 성능차이가 시스템의 성능에 미치는 영향에 대하여 해석하였다. 이를 위해 kW급, MW 이하급, 수 MW급 등 서로 다른 세 가지 가스터빈을 선정하여 사용하였다. 가스터빈이 순 출력을 거의 내지 못하는 kW급 시스템에서도 연료전지 단독 시스템과 비교해 효율이 증가하였으며, 가스터빈의 출력이 커질수록 (즉, 성능이 좋아질수록) 하이브리드 시스템에서 가스터빈이 차지하는 비중이 커지고 시스템의 효율이 높아짐을 확인하였다. 가스터빈의 압력비 증가에 따른 성능 변화를 살펴본 결과 세 가지 하이브리드 시스템에서 모두 출력은 증가하지만, 효율의 변화는 크지 않음을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.23-29
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• 2012

최근에는 태양광 및 연료 전지 등 신재생 에너지의 경우 대부분이 직류에너지원으로 발전하고 있으며 보급을 위해서는 이를 적절히 활용하는 방안이 필요하다. 이 경우 직류 전용 조명 시스템으로의 활용이 주 대안이 될 수 있다. 개발하고자 하는 태양에너지를 이용한 전원공급장치와 관련한 유사 시스템은 주로 태양광 패널을 컨트롤러를 포함한 충전 키트와 배터리를 서로를 각각 연결하여사용하는 형태로 되어 있다. 이것을 본 연구에서는 태양광패널과 일체형으로 연결하여 전기를 효율적으로 충전하고, 사용할 수 있도록 단일 형태의 독립된 전원공급장치를 구성한다. 이와 함께 직류 전원을 사용한 전자식 안정기 모듈을 램프와 분리되도록 일체형 전자식 안정기의 삼파장 DC 램프 모듈을 개발한다. 개발한 일체형의 DC 램프 모듈은 ON/OFF 버튼으로 램프의 점등과 소등이 가능하며, 사용하다가 램프나 안정기의 교체 시기가 되었을 경우 부분 교체만으로도 반영구적인 사용이 가능하도록 개발한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.509-515
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• 2014

At the fuel processing system (FPS) of fuel cell vehicle, hydrogen recirculation blower (HRB) is used for the recirculation of remained hydrogen after reaction. In this paper, noise and vibration improvement of HRB is studied by changing design and control. It is checked the campbell diagram and critical speed for stability of rotor, and housing stiffness is improved using simulation of frequency response function (FRF). A method is suggested that can decrease the unbalance amount of the rotor and impeller which main source of noise and vibration. In order to reduce the noise during deceleration of blower, electrical braking is applied and tested the risk impact of durability. Founded the optimum switching frequency of the motor control, and reduced the idle rpm by increasing of aerodynamic performance. The superiority of paper is proved by measurement of the improved product's noise and vibration.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권12호
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• pp.900-906
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• 2004

현재까지 개발되어 온 고체산화물 연료전지는 전해질로 사용되는 산소이온전도성 산화물의 저온에서의 낮은 전도도로 인해 그 사용영역이 제한되어 왔으며, 기판재료가 연료가스 확산층으로 사용되어야 한다는 점 때문에 저온작동을 위한 박막화 역시 명확한 한계를 가지고 있다. 이러한 문제점은 고도의 평활도를 갖는 균일한 나노기공성 기판재를 도입함으로써 해결될 수 있으며, 본 연구에서는 나노기공성 기판에 비정질 금속박막을 증착/산화하는 방안을 제시한다. 초박막형 성공정으로서, 산화 후 산소이온전도성 산화물을 구성하는 합금 타겟을 장착한 DC-magnetron sputter를 사용하여 $20{\sim}200nm$의 기공크기를 갖는 나노기공성 양극산화 알루미나 기판에 비정질 금속합금막을 형성하여 산화/열처리 과정을 거쳐 초박막 산화물 전해질의 제조공정을 실현하였다. 얻어진 박막의 가스투과특성, 입자/입계의 관찰, 상전이에 따른 결정구조/미세구조변화를 관찰하여 초박막 증착 및 전해질의 나노구조제어에 필요한 제반 기본물성데이터를 확보하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권3호
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• pp.511-520
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• 2016

The most energy-demanding step of wastewater treatment is the aeration-dependent elimination of organic carbon. Microbial fuel cells (MFCs) offer an alternative strategy in which carbon elimination is conducted by anaerobic microorganisms that transport respiratory electrons originating from carbon oxidation to an anode. Hence, chemical energy is directly transformed into electrical energy. In this study, the use and stability of barcode-containing exoelectrogenic model biofilms under non-axenic wastewater treatment conditions are described. Genomic barcodes were integrated in Shewanella oneidensis, Geobacter sulfurreducens, and G. metallireducens. These barcodes are unique for each strain and allow distinction between those cells and naturally occurring wild types as well as quantification of the amount of cells in a biofilm via multiplex qPCR. MFCs were pre-incubated with these three strains, and after 6 days the anodes were transferred into MFCs containing synthetic wastewater with 1% wastewater sludge. Over time, the system stabilized and the coulomb efficiency was constant. Overall, the initial synthetic biofilm community represented half of the anodic population at the end of the experimental timeline. The part of the community that contained a barcode was dominated by G. sulfurreducens cells (61.5%), while S. oneidensis and G. metallireducens cells comprised 10.5% and 17.9%, respectively. To the best of our knowledge, this is the first study to describe the stability of a synthetic exoelectrogenic consortium under non-axenic conditions. The observed stability offers new possibilities for the application of synthetic biofilms and synthetically engineered organisms fed with non-sterile waste streams.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.331-343
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• 2005

연료전지와 수소를 사용하는 연료전지 자동차의 상용화를 위해서는 수소 공급용 수소 스테이션(hydrogen station)의 개발이 중요한 핵심 기반기술이다. 일반적으로 수소 스테이션은 탈황반응, 개질반응(reforming), 수성가스전환(WGS) 반응 및 수소분리(PSA) 장치로 구성된 수소제조 공정과 압축, 저장 및 분배 장치로 구성된 후처리(post-treatment) 공정으로 구성되어 있다. 본 총설에서는 수소 경제(hydrogen economy) 사회로의 진입을 위해 국내외에서 연구개발 중인 수소 스테이션에 대한 연구 개발 동향과 전망을 고찰하였다. 그리고 향후 풍력 및 태양열 등 재생 가능 에너지(renewable energy)원으로부터 물의 분해에 의한 수소제조 기술이 확립되기 전까지는 화석연료의 개질 반응이 수소를 제조하는 핵심기술이 될 것으로 판단된다. 따라서 화석연료의 탈황반응, 화석연료의 개질 반응에 의한 수소제조, CO 농도 저감을 위한 수성가스 전환반응 및 수소의 분리기술 등 수소 스테이션의 상용화에 필수적인 단위공정개발에 대한 최근의 연구동향을 정리하였다.

• 신재생에너지
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• 제18권2호
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• pp.40-49
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• 2022

In this study, the phase and electrochemical properties of Co and Ti substituted layered perovskites SmBaCo_2-xTi_xO_5+d (x=0.5, 0.7, 1.0, 1.1, 1.3, and 1.5) were analyzed, and their application as electrodes in solid oxide fuel cells (SOFCs) were evaluated. After calcination at 1300℃ for 6 h, a single phase was observed for two compositions of the SmBaCo_2-xTi_xO_5+d oxide system, SmBaCoTiO_5+d (x=1.0) and SmBaCo_0.9Ti_1.1O_5+d (x=1.1). However, the phases of SmBaCoTiO_5+d (SBCTO) and SmTiO₃ coexisted for compositions with x≥1.3 (Ti content). In contrast, for compositions of x≤0.7, the SmBaCo₂O_5+d phase was observed instead of the SmTiO₃ phase. To evaluate the applicability of these materials as SOFC electrodes, the electrical conductivities were measured under various atmospheres (air, N₂, and H₂). SBCTO exhibited stable semi-conductor electrical conductivity behavior in an air and N₂ atmosphere. However, SBCTO showed insulator behavior at temperatures above 600℃ in a H₂ atmosphere. Therefore, SBCTO may only be used as cathode materials. Moreover, SBCTO had an area specific resistance (ASR) value of 0.140 Ω·cm² at 750℃.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권2호
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• pp.490-500
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• 2017

Fuel cell (FC) is a promising power supply in electric vehicles (EV); however, it has poor dynamic performance and short service life. To address these shortcomings, a super capacitor (SC) is adopted as an auxiliary power supply. In this study, the frequency decoupling control method is used in electric vehicle energy system. High-frequency and low-frequency demand power is provided by SC and FC, respectively, which makes full use of two power supplies. Simultaneously, the energy system still has rapidity and reliability. The distributed power system (DPS) of EV requires DC-DC converters to achieve the desired voltage. The stability of cascaded converters must be assessed. Impedance-based methods are effective in the stability analysis of DPS. In this study, closed-loop impedances of interleaved half-bridge DC-DC converter and phase-shifted full-bridge DC-DC converter based on the frequency decoupling control method are derived. The closed-loop impedance of an inverter for permanent magnet synchronous motor based on space vector modulation control method is also derived. An improved Middlebrook criterion is used to assess and adjust the stability of the energy system. A theoretical analysis and simulation test are provided to demonstrate the feasibility of the energy management system and the control method.