• 전력전자학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.551-560
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• 2003

본 논문은 5KW급의 SOFC와 저전압 배터리를 복합전원으로 하는 10KW급 독립형 연료전지발전시스템의 전력변환장치의 개발에 관한 것이다. 이를 위한 전격변환장치는 연료전지로부터의 저전압을 상승시키기 위한 고주파 DC-DC 컨버터 및 이를 안정된 교류전원으로 변환하기 위한 DC-AC 인버터 그리고 저전압 배터리를 충$.$방전하기 위한 양방향 DC-DC 컨버터로 구성된다. 미국 에너지부 및 IEEE가 주최한 "2003 International Future Energy Challenge Competition"에서 제시한 90%이상의 효율과 $40/KW 이하의 양산가등의 사양을 목표로 개발된 본 전력변환장치에 대한 토폴로지, 주요 부품의 설계 및 제어방식에 관하여 기술하고 실험결과를 제시한다.험결과를 제시한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.55-57
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• 1998

Molten carbonate fuel cell (MCFC) power plant is expected to be one of the most promising future power generation system for the electric utilities because of its high efficiency, environmental suitability and capability of using coal as fuel. To get such attractive performance, it is necessary to consider optimizing operation and gas recycling system. This paper describes the simulation results of 7 kW MCFC stack in KEPRI and the effects of the three possible gas recycling operations, i.e. cathode gas recycling, anode gas recycling, anode gas recycling with catalytic burner.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.286-286
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• 2009

A small PEM fuel cell has two different stack configurations such as active and passive stacks. The active stack has a distintion of high power density although it makes system complex by using alr blower and related BOPs resulting in large system volume. On the contrary, passive stack has an advantage of compact system because it doesn't need air supplying devices although it reveals relatively low stack power density. In this study we fabricated two 10W PEMFC stacks with different stack configurations, active and passive stacks, and tested their performance and stability. The active stack consists of 13cells with an active area of $5cm^2$. The passive stack has 12cells with an active area of $16cm^2$. When we compared the stack performance of those stacks, the active stack showed higher power density compared to the passive stack, particularly at high voltage regions. However, at low voltage and high current regions, the passive stack performance was comparable to the active stack. The stack stability was largely dependent on the fuel humidity, particularly for active stack. At low humidity conditions, the active stack performance was decreased continuously and the cell voltage distribution was not uniform showing seriously low cell voltage at center cells mainly due to the cell drying. The passive stack showed relatively stable behavior at low humidity and the stack performance was largely dependent on the atmospheric conditions.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.54-63
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• 2007

최근 저전압 대전류 출력 특성을 갖는 연료전지를 위한 새로운 발전시스템으로 주목받고 있다. 연료전지 발전시스템에서는 DC-DC 승압용 컨버터와 DC-AC 인버터가 필요하다. 그러므로 본 논문에서는 연료전지의 전압을 $380[V_{DC}]$로 승압하기 위한 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 $220[V_{AC}]$로 변환하기 위한 LC필터를 가진 PWM 인버터로 구성된 전력변환장치를 제안하였다. 특히 제안한 고주파 절연형 ZVZCS PWM DC-DC 컨버터는 환류 다이오드를 포함한 탭부 인덕터 필터를 이용하여 순환 전류를 저감시켰으며, 스위치 및 변압기의 턴-온, 턴-오프시에 오버슈트 전압이나 과도현상이 발생하지 않는다. 그리고 넓은 출력 전압 조정에도 효율을 $93{\sim}97[%]$정도 얻을 수 있으며, 출력 부하전류의 변화에 대해 거의 일정한 출력 전압 특성을 가졌다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.160-161
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• 2022

Hydrogen is bridge fuel with high energy content and environmentally friendly to satisfy the stringent IMO regulation relating to greenhouse gas (GHG) emissions. There is growing interest in hydrogen in numerous nations and regions illustrated by an extensive range of research and development in technology. Regarding maritime applications, researchers have recognized the utilization of hydrogen as a fuel for fuel cells, a device that converts the chemical energy of the fuel to electrical energy. Solid oxide fuel cell (SOFC), with high working temperature, is easy to combine with the waste heat recovery cycles/devices to increase output power and thermodynamic performances as well. Furthermore, the cold energy from liquid hydrogen supplied to SOFC can also be used to generate more power. In this study, we proposed a SOFC integrated system with the idea of combining the waste heat recovery from the SOFC exhaust stream and cold energy utilization from LH₂. The designation is aimed to target small-scale vessel which uses electric propulsion for short distances voyage.

• 기술사
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• 제44권3호
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• pp.25-29
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• 2011

The fuel cell, a renewable energy facility, hasn t come into wide use to the public. However, the usefulness of it is so high through Supply Business called Green Home, general auxiliary Supply Business, obligation to supply renewable energy for public organizations, Building Certification System and compulsory quota of using renewable energy to power generating businesses, etc. Intial installation was supported by government and a local autonomous entities in case of home fuel cell. Cost-benefits of installing it in home are approximately from $1,000 to $2,500. As Korea applies a progressive tax scheme in home electricity, energy costs are associated with electricity consumption. We should contemplate ways to make effective use of additional waste heat because technology of fuel cell is kind of a cogeneration.

• 한국생산제조학회지
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• 제23권1호
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• pp.7-14
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• 2014

The core of the automotive industry's strategy to handle the climate change can be explained as the development and distribution of the vehicles with high fuel efficiencies and low emission. Clean Diesel, hydrogen fuel cell, electric, and especially hybrid power-train vehicles have been actively studied. This paper dynamically analyzes the performance of a hybrid system's five driving modes. The research subject consists of one engine, two electric motors, two simple planetary gears, and one compound planetary gears with five clutches. To define the steady state equation of the system, interaction formulas of five driving modes are introduced with motion variables and torque variables. These formulas are then used to analyze the speeds, torques, and power flows of each mode.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.13-16
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• 2008

Solid oxide fuel cell(SOFC) is an electrochemical energy conversion system with high efficiency and low-emission of pollution. In order to reduce the operating temperature of SOFC system under $800^{\circ}C$, the thickness reduction of YSZ electrolyte to be as thin as possible, e.g., less than 10 ${\mu}m$ are considered with the microstructure control and optimum design of unit cell. Methods for reducing the thickness of YSZ electrolyte have been investigated in coin cell. Moreover, a large unit cell($8cm{\times}8cm$) for SOFC was fabricated using an anode-supported electrolyte assembly with a thinner electrolyte layer, which was prepared by a tape casting method with a co-sintering technique. we studied the design factors such as active layer, electrolyte thickness, cathode composition, etc,. by the coin type of unit cell ahead of the fabrication process of a large unit cell and also reviewed about the evaluation technique of a large size unit cell such as interconnect design, sealing materials and current collector and so forth. Electrochemical evaluations of the unit cells, including measurements such as power density and impedance, were performed and analyzed. Maximum power density and polarization impedance of coin cell were 0.34W/$cm^2$ and $0.45{\Omega}cm^2$ at $800^{\circ}C$, respectively. However, Maxium power density of a large unit cell($5cm{\times}5cm$) decreased to 0.21W/$cm^2$ at $800^{\circ}C$ due to the increase of ohmic resistance. However, It was found that the potential value of a large unit cell loaded by 0.22A/$cm^2$ showed 0.76V at 100hrs without the degradation of unit cell.

• 전력전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.385-394
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• 2006

일반적인 푸시풀 컨버터는 스위치 소자의 전압 스트레스로 인하여 그 사용범위가 제한적이다. 그러나 푸시풀 컨버터는 연료전지와 같이 가변의 저전압에서 고전압 출력을 요하는 전력변환기에 적합한 구조이다. 본 논문에서는 연료전지 시스템에 ZVS-ZCS가 가능한 새로운 전력변환기 구조를 제안한다. 제안된 푸시폴 컨버터의 스위치 소자는 새로운 수동 클램프 회로에 의해 ZVS 또는 ZCS가 이루어진다. 또한 이러한 수동 클램프 회로로 푸시풀 컨버터의 순시과전압 문제가 해결되었다. 또한 두 배의 주파수를 갖는 벅 컨버터의 스위칭 신호가 푸시풀 컨버터의 스위칭 신호에 동기 시킴으로서 전류 형 인덕터와 변압기 권선의 피크 전류가 저감된다. 제안하는 계통 연계형 연료 전지 시스템에 대한 동작을 이론적으로 분석하고 시뮬레이션 및 DSP TMS320F2812 을 이용한 1 [kW]급 시작품의 실험 결과로부터 제안하는 인버터의 타당성을 검증하였다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제31권4호
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• pp.645-668
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• 2022

발전, 수송, 저장, 산업공정 등 에너지 사용 전반에서 탄소중립의 중요한 수단으로 수소에너지가 부각되고 있다. 연료전지 발전소는 수소 생태계에서 가장 빠르게 보급되고 있으며 2050 탄소중립 구현을 위한 핵심적인 발전원 중 하나이다. 하지만 연료전지 발전소의 수익에 영향을 미치는 전력도매가격(SMP)과 신재생에너지 공급인증서(REC) 가격의 높은 변동성은 잠재적 사업자들의 투자시기를 지연시켜 보급에 걸림돌로 작동하고 있다. 본 연구는 실물옵션 방법론을 적용하여 비가역적인 연료전지 발전소의 투자결정에 있어서 SMP와 REC 가격 이중 불확실성이 투자임계가격 수준에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 분석 내용은 다음의 3가지로 요약된다. 첫째, 현행 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)하에서 사업자에게 전가되는 이중가격 불확실성은 결정론적 가격 대비 투자임계가격을 상당히 증가시켜 현재 가격 수준에서 경제성이 없는 것으로 나타났다. 둘째, REC 가격 변동성을 현재의 절반으로 경감하는 것은 REC 가중치를 한 단위 추가로 부여하는 것 만큼의 투자임계가격 하락 효과를 유발하였다. 셋째, 기존 부생수소 기반 연료전지와 함께 그레이 수소, 그린 수소 기반 투자임계가격을 분석하였으며, 그레이 수소의 경우 탄소배출권 비용이 적용될 경우 그린 수소와 경제성이 상당 부분 좁혀지는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 현행 RPS 제도가 연료전지 발전소 보급에 저해요소로 작동하며, 보다 비용 효율적이고 안정적인 수소 생태계 구축을 위해서는 정책보완이 필요함을 시사한다.