• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.138.1-138.1
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• 2010

직접메탄올 연료전지는 액체 메탄올 저장의 이점을 가지고 있어 이동형 전원 등의 응용에 적합하며, 최근 군사용 통신 전원이나 노트북용 전원으로 사용하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 그러나 연료전지 스스로는 초기 기동을 할 수 없고 부하의 응답 특성에 빠르게 대응하기 어렵다. 따라서 연료전지와 배터리를 하이브리드로 구성하면 이러한 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 연료전지에 대한 부하가 안정되어 수명 연장에도 긍정적인 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 직접메탄올 연료전지와 리튬 이차전지를 연계하여 하이브리드 시스템을 구성하고자한다. 시뮬레이션을 통해 채널 형상에 따른 유동 및 차압을 해석하였으며, Single Cell, Short Stack 및 Stack의 특성을 평가하였다. 또한 하이브리드 시스템은 연료전지 스택, 연료전지 운전 장치, 리튬 이차전지, BMS, PCM, DC/DC Converter 등을 구성하여 시스템의 특성 등을 관찰하고자한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.126.1-126.1
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• 2010

In direct methanol fuel cells(DMFCs), it is well known that methanol crossover severely reduces the cell performance and the cell efficiency. There are a number of design and operating parameters that influence the methanol crossover. This indicates that a DMFC demands a high degree of optimization. For the successful design and operation of a DMFC system, a better understanding of methanol crossover phenomena is essential. The main objective of this study is to examine methanol-crossover phenomena in DMFCs. In this study, 1D DMFC model previously developed by Ko et al. is used. The simulation results were compared with methanol-crossover data that were measured by Eccarius et al. The numerical predictions agree well with the methanol crossover data and the model successfully captures key experimental trends.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.144.2-144.2
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• 2010

Bipolar plate는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)에서 핵심 부품 중의 하나이고, 전해질 막이나 촉매 등에 비해서는 상대적으로 쉽게 접근할 수 있기 때문에 많은 연구가 수행되고 있다. Bipolar plate를 제조하는 기술은 크게 금속을 프레스 가공하는 방법, graphite 판을 직접 밀링하는 방법 및 고분자/카본계의 press molding 법 등 3가지로 분류되며, 본 연구에서는 3번째 방법에 의해서 bipolar plate를 대량 생산하는 방법에 대해 연구하였다. 고분자 매트릭스는 에폭시계 수지를 사용하였고, 카본계 재료는 graphite 분말과 carbon nanotube를 사용하였다. 이들 재료들을 일정한 비율로 혼합한 후 differential scanning calorimetry(DSC)를 사용하여 열분석 하였고, 그 결과를 Kissinger equation에 대입하여 경화반응 속도론을 연구하였다. 또한, 경화된 에폭시/탄소 복합재료의 전기전도도, 유리전이온도, 표면에너지 특성 등을 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.92-92
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• 2010

여수 국가산업단지, 삼성전자 정전사례에서 볼 수 있듯이 대규모 정전사고는 수백억 이상의 경제적 손실이 뒤따른다. 공장 내에 자체 발전소가 있지만 매번 이런 사고가 재연되어 근본적인 해결책이 필요한 상황이다. UPS 및 디젤발전기를 사용하는 경우, 정전사고로 시 UPS DC bus전압이 일정 수준 이하로 떨어지면 발전기가 기동하여 에너지를 공급하는데 발전기의 특성에 따라 전압의 변동이 심하고 초기기동실패 사례가 종종 보고되고 있다. 본 연구는 연료전지와 전력저장장치의 연계를 통해 산업설비에 안정적으로 전원을 공급하고자 하는 방법에 관한 것으로 연계 제어 로직개발과 Load Leveler, Compensator, STS 등 구성요소 개발을 주요 연구 내용으로 하고 있다. 고온형 연료전지의 열적 안정성을 유지하면서 독립전원의 부하 변동에 대응하기 위한 부가 설비가 기존 제품에 추가 장착되어야 하며, 연계 제어 알고리즘의 확보를 위하여 연료전지 모델링 및 통합시스템 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서는 이상과 같은 시뮬레이션 및 백업 모듈 설계 결과를 제시하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.160-160
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• 2010

ELVs (End-of-Vehicles) in Korea incrasease continusely because of increase of used car. Automobile Shredder Residue (ASR) is final product of ELVs (End-of-Vehicles) after recycling. Automobile Shredder Residue are composed of light and heavy fluffs and soil/dust. In this study, 5 ton/day pilot plant of shaft type has been designed and constructed and 15 times of test run were performed. For the stable operation, operation conditions such as the amount of fed ASR and cokes, air flow and temperature in the gasification melting system have been changed and the composition of the produced gas such as $H_2$, CO and $CH_4$ and air pollution compound including dioxin discharged from the stack have been analyzed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.96.2-96.2
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• 2010

EV(Electric Vehicle) 차량에서 BMS(Battery Management System) 은 모터에 공급되는 고전압 배터리의 충전상태를 감지하여 VCU(Vehicle Control Unit)에 전송하게 된다. VCU에서는 배터리의 충전상태를 확인하여 모터 구동 전략을 수립하여 각 제어기에 전송하게 된다. 위와 같이 EV에서 배터리 충전상태를 정확하게 감지하지 못한다면, 모터 구동을 위한 전략 수립에 많은 제약이 따르게 된다. 정확한 배터리 충전 상태를 감지하기 위해서는 배터리 각 셀의 전압/전류/온도 등을 측정하여 연산에 의해 결정된다. 그 중 셀 전압 측정 방식은 Photomos relay를 이용한 방식으로 하드웨어적인 오차에 ${\pm}$수십mV보다 더둑 더 정밀하게 측정할 수 있는 방법이 없었다. 하지만, 셀 전압 측정 정밀도를 향상시키기 위해 신규로 개발된 battery monitoring IC를 이용한 BMS의 H/W 개발에 대해 설명할 것이다. 또한, Monitoring IC를 이용한 BMS의 셀 전압 측정 정밀도를 얼마나 개선시킬 수 있는지에 대해 연구하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.149.1-149.1
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• 2010

가스 하이드레이트는 작은 고체 부피 내에 막대한 양의 가스를 저장할 수 있다는 특징으로 인하여 최근 주목을 받고 있지만, 엔지니어링 분야에서는 천연가스 수송 파이프라인에 blockage problem을 일으키는 해로운 물질로 처음 관심을 받았다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 초기에는 하이드레이트 형성영역을 벗어나도록 온도, 압력을 유지하기도 하였으나, 최근에는 다양한 형성 억제제가 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존에 억제제로 알려져 있는 대표적인 알코올 화합물인 에탄올을 이용하여 고압의 메탄과 binary 하이드레이트의 형성 연구를 수행하였다. 다양한 농도의 에탄올을 이용하여 형성된 하이드레이트 샘플은 고체 NMR 분석을 통하여 분자 거동을 자세히 측정하였으며, 분말 XRD 분석을 통하여 헝성된 미세 결정 구조도 확인하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 에탄올 및 알코올 화합물의 가스 하이드레이트 형성 거동 및 binary guest 시스템에서의 tuning 효과에 대한 유용한 정보를 제시할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.82.2-82.2
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• 2010

The development of bipolar plate having high efficiency and chemical properties has a major impact on fuel cell applications commercialization. Even though graphite bipolar plate has high electric conductivity and chemical resistance, it has demerits about mass production and brittle property for commercialization. Hence, metallic bipolar plate can be substitute for fuel cell bipolar plate. Although its inadequate corrosion behavior under PEMFC environment lead to a deterioration of membrane by dissolved metal ions, metallic bipolar plate for PEMFC is more suitable for automotive and residential power generation system because of its high mechanical strength, low gas permeability and applicability to mass production. Therefore, several types of coating has been applied to prevent corrosion and oxide film growth and to achieve more high durability. This work presents durability of coated metal bipolar plate for low temperature PEMFC which made for fuel cell vehicle. This results showed surface treatment increase long-term durability, even electric conductivity and corrosion resistance.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.84.2-84.2
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• 2010

발전용 연료전지시스템은 지구 온난화의 주요 원인인 $CO_2$의 발생을 기존 발전시스템에 비해 현저히 줄일 수 있는 친환경, 고효율 발전시스템으로서 분산형 발전이 가능한 혁신적인 발전시스템이다. 또한 전기 생산과 동시에 열을 발생시켜 소형열병합 발전을 함으로써 에너지효율을 극대화 할 수 있다. 본 논문에서는 2.4MW급 발전용 연료전지시스템 프로세스 모델링을 통해 얻은 결과 값인 Heat and Material Balance 데이터와 실제운전중인 데이터를 비교, 분석하여 운전시간, 온도, 고도 및 운전조건에 따른 출력특성을 파악함으로써 향후 프로세스 설계 시 정확도를 높일 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.85.1-85.1
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• 2010

캐스케이드형 연료전지 시스템에 있어서 각 스택의 단에서 전기화학반응에 의해 생성된 물을 분리하여 적절하게 배출시켜주는 것은 스택의 성능 및 내구성 향상을 위해 매우 중요하다. 이를 위해 연료전지 스택 각 단의 상이한 조건에 맞는 기액분리기의 설계가 필요하다. 유량에 따른 기액분리기의 부피와 원활한 연료 가스와 생성수의 분리를 위한 내부구조 및 입구 속도 등의 변수들에 따라 기액분리기의 성능 뿐만 아니라 연료전지 시스템 전체의 성능에 영향을 준다. 그러나 기액분리기의 폐쇄적 구조 때문에 실험을 통해 내부의 거동 및 현상을 파악할 수 없어 앞서 언급한 변수들의 효과를 확인할 수 없는 문제점이 있다. 이에 CFD(Computational Fluid Dynamics, 전산유체역학)를 활용하여 각 조건에 따른 기액분리기 내부의 현상을 파악하고 이를 통해 기액분리기 설계를 최적화하였다.