• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.24-27
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• 2007

한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 본 고에서는 연료처리 시스템의 운전 시 모사 연료극 가스 공급이 미치는 영향에 대해 고찰하고, 부하 변동 시 각 단위 공정의 온도 변화와 CO 농도 변화 현상에 대처하기 위한 방법을 제시하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.284-284
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• 2010

Currently, hydrogen has been produced by Steam Reforming or partial oxidation reforming processes mainly from oil, coal, and natural gas and results in the production of $CO_2$. However, these are influenced greatly on the green house effect of the earth. so it is important to find the new way to produce hydrogen utilizing water without producing any environmentally harmful by-products. In our research, we use microwave water plasma and photocatalyst to improve dissociation rate of water. At low pressure plasma, electron have high energy but density is low, so temperature of reactor is low. This may cause of recombination in the generated hydrogen and oxygen from splitting water. If it want to high dissociation rate of water, it is necessary to control of recombination of the hydrogen and oxygen using photocatalyst. We utilize the photocatalytic material($TiO_2$, ZnO) coated plasma reactor to use UV in the plasma. The quantity of hydrogen generated was measured by a Residual Gas Analyzer.

• 신재생에너지
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• 제3권2호
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• pp.31-39
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• 2007

화석연료의 사용으로 인한 자원고갈과 지구온난화 영향 그리고 에너지 안보문제의 해결을 위해 세계 각국들은 대체에너지 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 그 중 수소는 다양한 경로를 통해 생산 가능하고, 수송연료로 사용 시, 유해 물질이 거의 배출되지 않는다는 장점 때문에 가장 주목받는 대체 에너지원이다. 현재는 수소생산 기술개발을 통해 상업화시기를 앞당기려고 하는 수소에너지 시대의 진입시점이라 할 수 있다. 그러나 수소는 생산경로에 따라 다양한 환경성 및 경제성 결과를 도출 할 수 있기 때문에 다양한 평가가 요구된다. 본 연구에서는 국내 수소생산 방식으로 개발/상용화되어있는 Natural Gas Steam Reforming (NGSR), Naphtha Steam Reforming (Naphtha SR), Water Electrolysis (WE)에 대하여, Life Cycle Assessment (LCA)와 Life Cycle Costing Analysis (LCCA) 방법을 사용하여, 수소경로 전반에 대한 즉, 원료채취부터 자동차로 주행하였을 때까지의 각 대상 수소경로의 환경성과 경제성을 평가하였다. LCA와 LCCA 결과는 Naphtha SR과 NGSR 수소경로에서 지구온난화와 화석자원 소모 부문 모두 기존연료 (가솔린, 디젤)와 비교해서 개선효과가 뚜렷하게 나타났으나, WE 수소경로는 오히려 환경부하가 증가되는 것으로 나타났다. 또한 경제성 측면에서는, 수소 판매 시 가솔린과 동일한 연료세율을 부과하더라도 수소가 가솔린에 비해 가격경쟁력을 확보하게 되는데, 이는 주행 시 수소자동차의 연비가 기존 차량에 비해 월등히 좋기 때문에 연료비용의 이점 때문이다. 만약, 수소에 연료세를 부과하지 않는 다면, Naphtha SR로 생산하여 유통한 수소가 수송연료로서 가장 뛰어난 비용효율성을 갖는 것으로 나타났다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제3권2호
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• pp.141-149
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• 2011

The world is facing a challenge in meeting its needs for energy. Global energy consumption in the last halfcentury has increased very rapidly and is expected to continue to grow over the next 50 years. However, it is expected to see significant differences between the last 50 years and the next. This paper aims at introducing a good solution to replace or work with conventional marine power plants. This includes the use of fuel cell power plant operated with hydrogen produced through water electrolysis or hydrogen produced from natural gas, gasoline, or diesel fuels through steam reforming processes to mitigate air pollution from ships.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.95-108
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• 2007

There are several methods for the hydrogen production such as steam reforming of natural gas, photocatalytic method, biological method, electrolysis and thermochemical method, etc. These days it has been widely studying for the hydrogen production method having low hydrogen production cost and high efficiency. In this paper, patents in the hydrogen production by water electrolysis were gathered and analyzed. The search range was limited in the open patents of USA(US), European Union(EP), Japan(JP), and Korea(KR) from 1996 to 2005. Patents were gathered by using key-words searching and filtered by filtering criteria. The trends of the patents was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.197-206
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• 2007

There are several methods for the hydrogen production such as steam reforming of natural gas, photochemical method, biological method, electrolysis and thermochemical method, etc. Many researches have been widely performed for the hydrogen production method having low production cost and high efficiency. In this paper, the patents concerning the photochemical hydrogen production method were gathered and analyzed. The search range was limited in the open patents of USA(US), European Union(EP), Japan(JP), and Korea(KR) from 1996 to 2005. Patents were gathered by using key-words searching and filtered by filtering criteria. The patent application trend was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.264-267
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• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• 에너지공학
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• 제16권4호
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• pp.170-180
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• 2007

본 연구에서는 증기개질 방식으로 천연가스와 납사를 연료로 하여 수소를 생산하는 국내 분산형 수소충전소의 규모의 경제성 문제를 다루었다. 분산형 수소충전소의 수소 생산규모는 $30\;Nm^3/hr,\;100\;Nm^3/hr,\;300\;Nm^3/hr$ 등을 분석대상으로 하였다. 분산형 수소충전소의 초기투자비 및 연간운영비, 수소 판매가격 등을 주요변수로 하는 전통적인 경제성 분석모형을 수립하였으며 수소 판매가격과 할인율을 대상으로 민감도 분석을 수행하였다. 천연가스를 원료로 하는 수소충전소의 수소가격은 $30\;Nm^3/hr,\;100\;Nm^3/hr,\;300\;Nm^3/hr$ 등의 생산규모에 대하여 각기 18,472원/kg, 10,686원/kg, 7,758원/kg이며, 천연가스 대신에 납사를 사용하여도 거의 비슷한 수소 가격을 갖는 것으로 추정되었다. 현 시점에서 $300\;Nm^3/hr$ 이하의 수소충전소는 경제성이 부족한 것으로 나타났으며, 이러한 경제성 분석결과는 향후에 분산형 수소충전소를 건설할 때 중대형 생산규모 이상의 수소충전소를 중심으로 보급하는 것이 바람직한 방안인 것을 시사하고 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.293-300
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• 2006

KIER has been developing a Ru-based preferential oxidation catalysts and a novel fuel processing system to provide hydrogen rich gas to residential PEMFCs system. The catalytic activity of Ru-based catalysts was investigated at different Ru loading amount and different support structure. The obtained result indicated that 2 wt% loaded Ru-based catalyst supported on ${\alpha}-Al_2O_3$ showed high activity in low temperature range and suppressed the methanation reaction. The developed prototype fuel processor showed thermal efficiency of 78% as a HHV basis with methane conversion of 92%. CO concentration below 10 ppm in the produced gas is achieved with separate preferential oxidation unit under the condition of $[O_2]/[CO]=2.0$. The partial load operation have been carried out to test the performance of fuel processor from 40% to 80% load, showing stable methane conversion and CO concentration below 10 ppm. The durability test for the daily start-stop and 8 h operation procedure is under investigation and shows no deterioration of its performance after 50 start-stop cycles. In addition to the system design and development.

• 공업화학
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• 제18권4호
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• pp.337-343
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• 2007

천연가스의 누출을 감지하기 위해서 첨가되는 유기 황 화합물질인 부취제에 의해 연료전지 내의 스택 전극과 개질기 촉매들이 피독되어 시스템 성능저하의 큰 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 실리카, 알루미나, 활성탄, HZSM-5, Ultra-stable Y 제올라이트(USY) 및 베타 제올라이트와 같은 흡착제들을 부취제 제거용 흡착제로 사용하여, tetra-hydrothiophene (THT)와 tert-butylmercaptan (TBM)에 대한 흡착 성능을 연속식 흡착시스템에서 얻은 흡착파과곡선을 비교하여 평가하였다. 제올 라이트의 Si/Al 비, 흡착온도 및 Balance Gas (메탄, 헬륨) 종류의 변화가 흡착성능에 미치는 영향을 조사하고, THT와 TBM의 경쟁적인 흡착특성을 비교하였다. 여러 흡착제 중에서 H형, beta-zeolite (BEA)가 부취제인 TBM과 THT에 대해서 가장 우수한 흡착능력을 나타내었으며, 동일한 흡착제 상에서는 THT가 TBM보다 많은 양으로 흡착제거되었다. Temperature Programmed Desorption (TPD) 및 Infrared 스팩트럼(IR) 분석결과 부취제 황화합물은 제올라이트 표면에서 물리흡착과 더불어 산점에 의한 화학흡착을 이루는 것을 확인하였다.