• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.127.2-127.2
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• 2010

우리나라는 기후변화 대응을 준비하기위해 2008년도에 수립한'국가에너지기본계획(2008-2030)'에 따라 2030년까지 신재생에너지 비중을 2.4%에서 11%까지 달성을 목표로 정하고 신재생에너지 분야를 성장시키기 위해 국가기술개발 및 산업화 전략을 수립해 추진하고 있다. 이에 발맞추어 건물용 연료전지시스템의 경우, 2006년도부터 1kW급 가정용 연료전지시스템 모니터링 사업의 일환으로 3년간 210대가 도시가스사 및 지자체 등을 중심으로 설치되어 운전되어지고 있다. 특히, 2010년부터 시범보급사업이 추진되어 올해 200대를 시작으로 2011년에 300대, 2012년에 500대가 일반가정에 보급되어질 예정이다. 하지만 현재 6천만원인 연료전지시스템 가격을 실제 보급가능한 가격인 5백만원 이하로 저감시키는 것이 현 시점에서 가장 시급한 문제로 대두되어지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 그린홈 보급확대를 위한 건물용 연료전지의 보조기기인 블로워의 가격저감을 위한 연구의 일환으로 블로워의 안전성능 평가방법을 개발하여 보조기기의 가격저감 및 안전성을 확보하고자 한다. 1kW급 건물용 연료전지시스템의 여러 블로워 중 도시가스용 연료승압 블로워, 선택산화 공기 블로워, 버너 공기 블로워 및 캐소드 공기 블로워의 안전성능 평가방법을 제시함으로서, 국내 블로워 제조사의 설계방향을 제시하고 연료전지시스템의 안전성을 확인하고자 한다. 특히, 내구성, 기밀, 가혹조건시험 및 소음, 진동, 습도, 온도와 같은 내주위환경시험 등의 평가결과를 제조사에 feedback하여 안전성능 개선에 이바지하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.90.2-90.2
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• 2011

세계 각 국에서는 선진국을 중심으로 기후변화와 치솟는 유가에 대응하기 위하여 다양한 에너지원의 확보를 위해 부단히 노력하고 있다. 특히, 신재생에너지원 중 에너지 지속성이 가장 우수한 연료전지의 경우 1kW급 건물용 연료전지시스템이 도시가스 인프라가 가장 우수한 한국 및 일본을 중심으로 상용화에 가장 근접해 있는 실정이다. 일본의 경우 가정용 연료전지시스템 '에너팜'의 일부 제품이 올해부터 200만엔대로 가격을 내려 보급되어질 예정이고, 아직은 경제성이 떨어지지만 연료전지 조기 상용화를 위해 시스템 가격저감을 통한 기술개발이 한창이다. 또한 700W급 고체산화물형 연료전지시스템을 세계에서 처음 시판 계획을 가지고 있다. 국내의 경우 2009년도부터 시작된 '그린홈 보급확대를 위한 건물용 연료전지 보조기기 가격저감 기술개발'연구를 통해 블로워, 밸브, 유량계 및 펌프 등의 보조기기의 단가를 낮추고자 기술개발에 박차를 가하고 있다. 이에 따른 연료전지 부품 가격저감 기술이 국내 건물용 연료전지 시장보급의 활력소가 되기를 기대한다. 본 연구에서는 건물용 연료전지의 보조기기인 블로워의 가격저감을 위한 연구의 일환으로 블로워의 안전성능 평가를 통한 보조기기의 가격저감 및 안전성을 확보하고자 한다. 1kW급 건물용 연료전지시스템의 여러 블로워 중 도시가스용 연료승압 블로워, 선택산화 공기 블로워, 버너 공기 블로워 및 캐소드 공기 블로워의 안전성능 평가를 수행하였고, 평가결과의 공유를 통하여 국내 블로워 제조사의 설계방향을 제시하고 연료전지시스템의 안전성을 확인하고자 한다. 특히, 내구성, 기밀, 가혹조건시험 및 소음, 진동, 습도, 온도와 같은 내주위환경시험 등의 평가결과 비교를 통하여, 연료전지 부품 인증기준을 재정립하여 연료전지 부품산업의 조기 활성화를 도모하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.82.1-82.1
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• 2011

최근 국내에서 발생된 대규모 정전사태로 인해 안정적인 전력공급에 대한 국민들의 요구가 커져, 지난 3월 일본 후쿠시마 원전사고 이후 다시 한번 분산전원에 대한 필요성이 대두되어지고 있다. 여러 분산전원 중 연료전지는 다른 에너지원에 비해 에너지의 지속성이 우수하여 가장 안정적인 분산전원 형태의 하나이다. 이에 따라 국내의 경우 우수한 도시가스 인프라로 인해 건물용 연료전지라는 신기술에 대한 국민의 수용성은 점점 높아질 것으로 기대된다. 현재 건물용 연료전지의 경우, 주로 1kW급 연료전지가 시범보급되어 각 가정에 설치되어지고 있으나, 상가, 주유소 및 편의점 등의 상업시설과 생활관 및 소형빌라 등의 집단 주거시설 같은 1kW급 보다 용량을 더 필요로 하는 응용처에 국내에서 개발된 5kW급 연료전지시스템이 적용되어지기를 기대한다. 본 연구에서는 국내 제작된 5kW급 고분자전해질 연료전지시스템의 보급이전에 안전성능 평가를 통해 시스템의 성능 및 안전성 평가결과를 제조사에 피드백 하여 5kW급 건물용 연료전지시스템의 조기 상업화에 앞장서고자 한다. 5kW급 연료전지시스템의 기술개발은 핵심부품인 연료변환기, 스택 및 BOP 기술의 경우 1kW급 연료전지시스템에 적용된 것과는 다른 기술이 필요하고, 단순한 scale-up 과정이 아닌 새로운 기술개발로 제품에 적용시켜야 하는 난점을 가지고 있다. 특히, 연료변환기의 경우 연료 유량의 증가로 인하여 reformer, CO shift 및 Prox 반응기의 유체역학, 열교환 흐름 및 촉매반응 공학적으로 이론을 응용한 새로운 반응기 설계와 제작기술 확립이 선행되어 전체적인 시스템 제작 설계에 반영되어져야 한다. 그러므로 본 연구에서는 연료전지시스템 안전성능 평가를 위해 용량증대에 따른 안전성평가 항목을 검토하고, 5kW급 연료전지시스템평가를 수행하여 시스템의 제품성능, 작동성능 및 계통연계성능에서의 안전성을 확인하였고, 정전 유풍과 같은 이상조건 및 실외 환경에 대한 시스템의 안전성도 확인하였다. 또한 부하운전 조건을 75% 및 50%로 변화시켰을 때 빠른 응답시간과 안정적인 부하변동운전을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.1
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• pp.58-61
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• 2023

The activation process is essential for PEMFC to improve initial performance. The most commonly used activation method is a voltage change (load change) method, which may accompany degradation of the electrode catalyst if excessively performed. In many activation processes, the voltage change range is activated in a wide range from 0.4 V to OCV, and research is needed to reduce the voltage change range in order to prevent electrode catalyst degradation and shorten the activation time. Therefore, in this study, when the activation voltage range was 0.4~0.6 V, 0.4~0.8 V, and 0.4~OCV, we tried to research and develop an effective activation method by analyzing the performance and characteristics of the electrode and polymer membrane. The performance improvement was the lowest in the activation with a wide voltage range from 0.4 V to the highest OCV, and the performance decreased by 10% when activated for 56 cycles. The 0.4~0.6 V activation cycle showed the highest performance improvement up to 20% and the smallest decrease in performance due to overactivation, indicating that it is optimal method.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.34 no.2
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• pp.178-186
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• 2023

Three activation methods (constant voltage, current cycling, and hydrogen pumping) were applied to investigate the effects on the performance of the membrane electrode assembly (MEA) loaded with PtCo/C catalyst. The current cycling protocol took the shortest time to activate the MEA, while the performance after activation was the worst among the all activation methods. The constant voltage method took a moderate activation time and exhibited the best performance after activation. The hydrogen pumping protocol took the longest time to activate the MEA with moderate performance after activation. According to the distribution of relaxation time analysis, the improved performance after the activation mainly comes from the decrease of charge transfer resistance rather than the ionic resistance in the cathode catalyst layer, which suggests that the existence of water on the electrode is the key factor for activation.

• Resources Recycling
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• v.21 no.2
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• pp.34-40
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• 2012

$Pt_{10}$/C, $Pt_9Mn_1$/C, $Pt_7Mn_3$/C electrocatalysts for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells(PEMFCs) were synthesized by reduction with HCHO and their activity as a oxygen reduction reaction(ORR) was examined at half cell. The electrochemical oxygen reduction reaction(ORR) was studied by using a glaasy carbon electrode through cyclic voltammetric curves(CV) in a 1 M $H_2SO_4$ solution. The ORR activities of $Pt_9Mn_1$/C were higher than $Pt_{10}$/C, $Pt_7Mn_3$/C. Also potential-current curves of $Pt_9Mn_1$/C at 0.9, 0.8, 0.7, 0.6V for 5minutes respectively were higher than $Pt_{10}$/C, $Pt_7Mn_3$/C. Physical characterization was made by using x-ray diffraction(XRD) and transmission electron microscope(TEM). The TEM images of $Pt_9Mn_1$/C, $Pt_{10}$/C catalysts showed homogenous particle distribution with particle size of about 2.7 nm, 3 nm respectively and then the XRD results showed that the crystalline structure of the synthesized catalysts are seen FCC structure.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.3
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• pp.201-208
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• 2014

A Pt catalyst ($Pt/G_xC_y$) supported on the hybrid supporting materials composed of graphene oxide (GO) and carbon black (C) was fabricated using polyol method to improve the durability of electrocatalysts. The electrochemical performances measured by cyclic voltammograms using three-electrode system revealed that the properly designed $Pt/G_xC_y$ catalyst exhibited higher durability than that of Pt/C catalyst without sacrificing an electrocatalytic acivity. In the oxygen reduction reaction (ORR) performed in acid solution with the rotating disk electrode, the $Pt/G_xC_y$ catalyst showed greater mass and area-specific activity than those of Pt/C catalyst.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.50 no.6
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• pp.390-395
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• 2013

Nanocrystalline CrN films were deposited on Si (100) substrates by means of asymmetric pulsed DC reactive magnetron sputtering. We investigated the growth behavior, corrosion resistance and mechanical properties of CrN films with a change in the duty cycle and pulse frequency. The grain size of the CrN films decreased from 25.4 nm to 11.2 nm upon a decrease in the duty cycle. The corrosion potentials for the CrN films by DC sputtering was approximately - 0.6 V, and it increased to - 0.3 V in the CrN films which underwent pulsed sputtering. The nanoindentation hardness of the CrN films also increased with a decrease in the duty cycle. This enhancement of the corrosion resistance and mechanical properties of pulsed sputtered CrN films could be attributed to the densification and surface smoothness of the microstructure of the films.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.30 no.6
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• pp.601-607
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• 2019

Ammonia would be formed in natural gas containing small amount of nitrogen reforming process in the process natural gas, which might damage the Pt catalyst and Prox catalyst. In the article, the effect of nitrogen contents on the formation of ammonia in the reforming process has been studied. In the experiments, Ru based and Ni based catalysts were used and the concentration of ammonia in the reformate gas at various gas hourly space velocity was measured. Experimental result shows that relatively higher ammonia concentration was measured with Ru based catalyst than with Ni based catalyst. It also shows that the concentration of ammonia increased rapidly after most of the methane converted into hydrogen. Based on the experimental results to reduce ammonia concentration it might be better to finish methane conversion at the exit position of the reforming reactor to minimize the contact time of catalyst and nitrogen with high concentration of hydrogen.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.45 no.2
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• pp.75-80
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• 2012

A sputter-sublimation source was tested for high rate deposition of protective coating of PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cell) with high electrical conductivity and anti-corrosion capability by DC biasing of a metal rod immersed in inductively coupled plasma. A SUS(stainless steel) tube, rod were tested for low thermal conductivity materials and copper for high thermal conductivity ones. At 10 mTorr of Ar ICP(inductively coupled plasma) with 2.4 MHz, 300 W, the surface temperature of a SUS rod reached to $1,289^{\circ}C$ with a dc bias of 150 W (-706 V, 0.21 A) in 2 mins. For 10 min of sputter-sublimation, 0.1 gr of SUS rod was sputter-sublimated which is a good evidence of a high rate deposition source. ICP is used for sputter-sublimation of a target material, for substrate pre-treatment, film quality improvement by high energy particle bombardment and reactive deposition.