• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제45권6호
• /
• pp.656-662
• /
• 2007

고분자 전해질 연료전지 운전에 필요한 수소 공급 장치로서 플라즈마 개질 방법을 이용한 개질기와 일산화탄소 산화반응을 위한 전이 반응기를 설계 및 제작하였다. GlidArc 방전을 이용한 저온플라즈마 개질기는 Ni 촉매를 동시에 사용하여 $CH_4$ 개질함으로서 $H_2$ 선택도를 증대하였다. 개질기의 변수별 연구로서 촉매 온도, 가스 조성비, 전체 가스유량, 전압변화 그리고 개질 특성 및 최적 수소 생산조건을 연구하였으며, 전이반응기의 변수별 연구로서 선택적 산화반응기(PrOx)에 주입되는 공기량, 전이 반응기에 주입되는 수증기량 그리고 온도에 대하여 연구하였다. 플라즈마 개질기에서 최대 수소 생산 조건은 $O_2/C$ 비가 0.64, 가스유량은 14.2 l/min, 촉매 반응기 온도 $672^{\circ}C$ 그리고 유입전력이 1.1 kJ/L일 때 41.1%로 최대 수소 농도를 나타냈다. 그리고 이때의 $CH_4$ 전환율, $H_2$ 수율 그리고 개질기 에너지 밀도는 각각 88.7%, 54%, 35.2%를 나타냈다. 전이 반응기에서 모사된 개질 가스로부터 최대 CO 전환율을 보이는 조건은 2단으로 구성된 PrOx에 주입되는 $O_2/C$ 비가 0.3, HTS에서 주입되는 수증기 주입량 비가 2.8 그리고 HTS, LTS, PrOx I, PrOx II 반응기 온도가 475, 314, 260, $235^{\circ}C$ 일때 가장 높은 CO 전환율을 나타냈다. 플라즈마를 이용한 반응기는 예열 시간은 30분이 소요되었으며, 전이 반응기에서 나오는 최종 개질 가스의 조성은 $H_2$ 38%, CO<10 ppm, $N_2$ 36%, $CO_2$ 21% 그리고 $CH_4$ 4%로 나타냈다.

• 멤브레인
• /
• 제26권6호
• /
• pp.407-420
• /
• 2016

연료전지는 친환경적 에너지 발생원으로 미래의 에너지 부족 문제와 공해 문제를 한꺼번에 해결하기 위한 방법으로 최근 그 연구가 활발히 진행되고 있다. 연료전지는 별도의 발전 장치를 필요로 하지 않고, 수소와 산소의 반응에 의해 전기를 직접 생산하기 때문에 발전 효율이 높다. 연료전지 시스템에서의 핵심 기술은 고분자 분리막을 제조하는 것으로써 상용화된 나피온 전해질막은 제조 단가가 높고 고온에서 성능이 급감한다는 단점이 있다. 따라서 많은 학자들이 나피온 전해질 분리막을 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 연료전지용 전해질 분리막의 특허 및 논문의 기술 경쟁력 평가를 통하여 국가별, 기관별, 기업별 발표 빈도수를 정리하였으며, 고분자 전해질 연료전지, 직접 메탄올 연료전지, 그리고 알칼리 연료전지에 대한 평가를 진행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.323-327
• /
• 2009

To extract hydrogen for stack, fuels such as LPG and LNG were reformed in the fuel processor, which is comprised of desulfurizer, reformer, shift converter, CO remover and steam generator. All elements of fuel processor are integrated in a single package. Highly active catalysts (desulfurizing adsorbent, reforming catalyst, CO shift catalyst, CO removal catalyst) and the various burners were developed and evaluated in this study. The performance of the developed catalysts and the commercial ones was similar. 1 kW, 5 kW class fuel processor systems using the developed catalyst and burner showed efficiency of 75 %(LHV, for LNG). The start-up time of the 1 kW class fuel processor was less than 50 minutes and its volume including insulation was about 30 l. The start-up time of 3 kW and 5 kW class fuel processors with the volume of 90 l and 150 l, respectively, was about 60 minutes. In the case of LPG fuel, efficiency, volume and start-up time of 1kW class fuel processor showed 73 %(LHV), < 60 l and < 60 min, respectively. Advanced fuel processor showed more highly efficiency and shorter start-up time due to the improvement of heat exchanger and operating method. 1 kW and 3 kW class fuel processors have been evaluated for reliability and durability including with on/off test of developed catalysts and burner.

• 공업화학
• /
• 제30권6호
• /
• pp.659-666
• /
• 2019

고분자전해질 수소연료전지는 수소와 산소의 전기화학적 반응을 이용하여 전기를 자발적으로 생산하며, 높은 전류밀도와 비교적 낮은 구동온도의 장점을 가져 화석연료를 대체할 미래 친환경 화학에너지 변환 장치이다. 현재 연료전지는 수소전기차를 중심으로 가정용 연료전지, 수소연료전지 발전소 등 다양한 산업에서 활용 중에 있다. 하지만 연료전지 산업의 지속적인 성장을 위해서는 여러 기술적인 문제가 보완되어야 하며, 그 중에서도 연료전지 각 구성요소의 장기 내구성을 필수적으로 확보해야 한다. 특히 연료전지의 연료극과 공기극에서 사용되는 탄소담지 백금촉매는 연료 전지 운전조건에 따라 다양한 기작을 통하여 성능 감소가 일어난다. 이에 연료전지용 촉매의 내구성 파악을 위한 가속테스트법이 다양하게 제시되고 있다. 본 논문에서는 연료전지용 백금 기반 촉매의 성능 감소 기작을 설명하고, 지금까지 제시된 가속스트레스 시험을 통한 내구성 평가 방법에 대해 비교하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.259.1-259.1
• /
• 2014

Recently non-thermal plasma has been frequently applied to various research fields. The liquid plasma have received much attention lately because of interests in surgical and nanomaterial synthesis applications. Especially, intensive researches have been carried out for non-thermal plasma in liquid by using various electrode configurations and power supplies. We have developed a bioplasma source which could be used in a liquid, in which outer insulator has been covered onto the outer electrode. Also we have also put an insulator between the inner and outer electrode. Based on the surface discharge mode, the nonthermal bioplasma has been generated inside a liquid by using an alternating current voltage generator with peak voltage of 12 kV under driving frequency of 22 KHz. Here the discharge voltage and current have been measured for electrical characteristics. Especially, We have measured discharge and optical characteristics under various liquids of deionized (DI) water, tap water, and saline by using monochromator. We have also observed nitric oxide (NO), hydrogen peroxide (H2O2), and hydroxyl (OH) radical species by optical emission spectroscopy during the operation of bioplasma discharge inside various kinds of DI water, tap water, and saline. Here the temperature has been kept to be $40^{\circ}C$ or less when discharge in liquid has been operated in this experiment. Also we have measured plasma temperature by high speed camera image and density by using either H-alpha or H-beta Stark broadening method.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제48권5호
• /
• pp.1162-1173
• /
• 2016

In this paper, we describe a physicomathematical model of the processes that occur in a sodium circuit with a variable flow cross-section in the case of a water leak into sodium. The application area for this technique includes the possibility of analyzing consequences of this leak as applied to sodium-water steam generators in fast neutron reactors. Hydrodynamic processes that occur in sodium circuits in the event of a water leak are described within the framework of a one-dimensional thermally nonequilibrium three-component gas-liquid flow model (sodium-hydrogen-sodium hydroxide). Consideration is given to the results of a mathematical modeling of experiments involving steam injection into the sodium loop of a circulation test facility. That was done by means of the computer code in which the proposed model had been implemented.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.31-39
• /
• 2017

본 연구에서는 중금속 오염지반을 정화하기 위한 향상제로 친환경 재료인 나노버블수를 적용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 수소 나노버블을 제조하여 입도분석과 제타 포텐셜 측정을 통해 장기 생존성을 평가하였다. 제조된 나노버블수를 회분식 탈착실험에 적용하여 구리 오염토양에 대한 나노버블수의 정화 효과를 증류수와 비교하여 분석하였다. 가압용해식 나노버블 제조 장치를 통해 제조한 나노버블은 최소 14일간 존재함을 알 수 있었다. 또한 구리 오염 토양에 대한 회분식 탈착실험을 수행한 결과, 토양 종류에 관계없이 나노버블수의 제거효율은 전반적으로 증류수보다 높았으며 고액비와 반응시간에 비례하여 증가하였다. pH 변화에 따라 사질토는 산성 측에서 제거 효율이 높게 나타났으나 점성토는 그 차이가 다소 낮았다. 실험 결과를 통해 나노버블의 구리 탈착 효과는 나노버블의 큰 비표면적과 제타 포텐셜에 기인하여 전반적으로 우수하게 나타난 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 바탕으로 나노버블수의 중금속 제거 효과를 확인하였으며 이를 토양정화의 향상제로 적용하여 친환경적인 정화공법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 센서학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.163-170
• /
• 1998

플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 정전평판형 이온에너지 분석기를 설계 제작하고 에너지 교정 및 에너지 분해능 등의 특성을 조사하였다. 일정한 검출기 위치에서 이온의 에너지에 따른 편향평판전압은 선형성을 보였으며, $53{\sim}103mm$ 사이의 검출기 위치에서 이온에너지에 대한 최대편향평판전압의 기울기는 $1.61{\sim}0.92$로 검출기위치의 증가에 따라 선형적으로 감소하였다. 본 실험 영역에서 에너지 분해능은 약 $4.16{\sim}11.60%$였으며, 검출기 위치 및 이온에너지의 증가에 따라 향상되었다. 상대적 검출효율은 검출기 위치의 증가에 따라 감소하였다. 제작된 분석기를 다목적 플라즈마 발생장치에 설치하여 DC 플라즈마의 이온에너지 스펙트럼을 측정하였다. 방전전압이 320V, 전류가 0.17A인 DC 플라즈마의 이온온도는 $203{\sim}205eV$로 나타났으며 검출기의 위치에 따른 이온온도의 변화는 없었다. 검출기의 위치에 따른 에너지 분해능은 $18{\sim}21%$로 검출기 위치가 증가할수록 향상되었다.

• 에너지공학
• /
• 제28권2호
• /
• pp.18-35
• /
• 2019

한국지역난방공사에서 난지 물재생센터의 하수처리 설비로 부터 발생하는 $45,300m^3$/일의 바이오가스를 연료로 1,500 kW, 2대 규모의 엔진 발전기를 운영하고 있다. 그러나 바이오가스 발전 플랜트의 실제 운영 경험이 미미하고, 축적된 기술 및 노하우 부족으로 가스엔진의 잦은 고장과 정지로 많은 경제적 손실이 발생하고 있다. 따라서 이 발전 플랜트의 안정적인 운영을 위한 기술적 근본 대책 마련이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 난지 물재생센터의 하수처리장에서 발생하는 바이오가스를 이용한 가스엔진 플랜트의 일련의 공정상의 문제점을 확인하고, 각 단계별 문제점을 최소화 하여 실제 운전의 최적화 방안을 마련하였다. 먼저 고장 정지의 주요 원인인 발생가스의 정제를 위해 현재 사용 중인 활성탄에 대한 성분분석 및 흡착실험을 통해 활성탄의 흡착능력 품질 기준 마련을 위한 여건을 조성하였다. 또한, 불순물을 최소화하기 위한 활성탄의 교체주기의 기준수립, 황화수소 측정주기 강화, 활성탄 국산화, 설비개선 등 바이오플랜트 운영기준 강화 및 개선방안을 적용하여 실제운전에 적용하였다. 그 결과 가스엔진 1호기는 530%, 2호기는 250%의 정상운전 가동시간이 증가되는 운영실적을 보였다. 또한 통풍구의 설비개선을 통해 작업공정을 줄이고, 정상 운전시간과 가동률을 높일 수 있었다. 경제적으로도 77,000천원/년의 매출증대 효과를 나타냈다, 이와 같이 운영기준의 강화 및 개선방안을 적용하여, 바이오가스 플랜트의 고장 정지를 줄이고 가동률을 높여, 안정적인 운영을 하는 것이 현실적인 바이오가스 플랜트의 최적 운영방안으로 판단된다.