• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.361-363
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• 2008

탄소 개질반응은 $1200^{\circ}C$(도1) 이상에서 모든 탄화물질과 수분 또는 $CO_2$ 사이에서 흡열/환원반응이 일어나서 합성가스를 생성한다. 개질반응로는 산화반응로와 연결되어, 수소가스와 CO 가스의 혼합인,합성가스가 산화반응로 내에서 산소가스와 연소하여 열과 $H_2O+CO_2$를 생성하여 환원 반응로 내로 유입되어, 환원 반응로를 $1200^{\circ}C$ 이상으로 유지하고, $H_2O$와 $CO_2$는 석탄 속의 모든 탄소를 CO로 개질한다(도2). 동시에 수소가스가 생성되어 합성가스를 생성하게 된다. 석탄 속의 비탄소 물질인 슬래그(Slag)는 개질로 내에 남게 되는데, 개질로를 슬래그 융점(non-fluid point) 이하에서 고체상태로 포집함으로서 Fly-ash로 처리된다. 개질로 내의 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$(석탄 슬래그 융점)로 유지함으로서 개질반응이 지속되어 합성가스가 생성된다. IGCC 시스템에서는 합성가스를 가스터빈 속에서 $O_2E가스와 연소하여 고온의 가스를 생성하여 터빈을 가동해 발전을 하고 배출가스를 $1500{\sim}1700^{\circ}C$에서 배출한다. 재래식 IGCC(도4)에서는 ${\sim}1500^{\circ}C$의 배출가스를 열교환 시스템에 의해 증기를 생성하여 Steam turbine(증기터빈)을 가동하여 추가 전력을 생산했다. 그러나 본 시스템에서는 배출가스(증기와 $CO_2E 가스)를 위의 개질로에 유입하여 개질로 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$로 유지함으로서 더 많은 합성가스를 생성 하게 된다(도3). 이렇게 하여 Oxidation-reduction cycle을 형성하게 된다. 새로운 IGCC 시스템에서 가스 터빈의 배출가스가 석탄 개질로에 연결되고 석탄개질로의 합성가스 출구가 가스터빈의 가스 입구에 연결됨으로서,외부에너지 주입 없이 지속 가능한 가스화 반응과 터빈 사이클(Cycle)을 완성하여 IGCC 시스템의 석탄 열효율을 1단계 상승시켰다. 이렇게 설계된 석탄가스화기는 Lurgi형 석탄가스화 기와 달리 석탄개질반응의 효율을 높일 수 있고, 슬래그 처리가 간단하기 때문에 석탄가스화기가 소형화 될 수 있으며 슬래그(Slag)용융에 따른 석탄가스화기의 외벽손상을 피할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.214-220
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• 2008

세계적인 화석연료사용의 급증으로 인해 지구온난화와 자원고갈의 문제가 크게 대두되어지고 있다. 이를 해결하기 위해 많은 국가와 연구기관이 재생 가능한 에너지로서 바이오연료의 개발과 사용에 관심을 기울이고 있다. 바이오에탄올은 자동차용 휘발유와 혼합하여 사용할 수 있는 연료로서 많은 국가에서 상용화하고 있다. 우리 연구그룹은 혼합비율에 따른 자동차용 휘발유의 품질특성시험(상분리 모사실험, 금속류 부식실험, 고무류 침지실험 등)을 한 결과 국내 최적의 혼합량(E3, E5)을 도출하였다. 이로부터 현재 전국 4개 시범주유소를 운영하면서 바이오에탄올 실증평가를 수행 중에 있다. 본 논문에서는 바이오에탄올 혼합연료유 도입을 위한 실증평가 연구를 통해 국내 바이오에탄올의 도입 활성화 가능성과 최적의 유통인프라 구축방안에 대해 논의하고자 한다.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.67 no.7
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• pp.809-815
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• 2018

Distributed generations (DGs) using renewable energy resources in power systems have been widely integrated, and many of these DGs have intermittency. DGs can significantly affect the overall voltage profile of the system through the reactive power control for a voltage support. Therefore, in the planning stage of the optimal operation and dispatch of voltage regulation devices, DGs' hosting capacity with the reactive power control scheme should be considered. In this paper, we model the IEEE 34-bus test feeder, including all essential equipment. An optimization method is utilized to determine the optimal siting and operation of the voltage regulation devices in the presence of DGs with reactive power control scheme. Finally, we compare the optimal results of the each case to analyze the relationship among the hosting capacity of the DGs and voltage regulation devices operation.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.6
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• pp.513-518
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• 2015

Salinity gradient power (SGP) has attracted significant attention because of its high potential. In this study, we evaluate reverse electrodialysis (RED) with various compositions of available resources. The polarization curve (I-V characteristics) shows linear behavior, and therefore the power density curve has a parabolic shape. We measure the power density with varying compartment thicknesses and inlet flow rates. The gross power density increases with decreasing compartment thickness and increasing flow rate. The net power density, which is the gross power density minus the pumping power, has a maximum value at a compartment thickness of 0.2 mm and an inlet flow rate of 22.5 mL/min. The power density in RED is also evaluated with compositions of desalination brines, seawater, river water, wastewater, and brackish water. A maximum power density of $1.75W/m^2$ is obtained when brine discharged from forward osmosis (FO) and river water are used as the concentrated and the diluted solutions, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.561-564
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• 2009

In order to reduce damage from natural disasters, prevention activities through analysis and predicting based on meteorological factor and damage data is required. Other countries already have continuously studied on natural disasters and developed reducing disasters damage. But the risk assessment model for natural disaster is not to Korea. Therefore, a previous model of hurricane, Florida Public Hurricane Loss Model(FPHLM), is the basis and is applying to domestic situation. Accordingly, this study introduces the variables selecting process because input variables should be selected under Korea present state and be used. The estimating representative damage method would be necessary along with selecting housing types representing relevant areas because estimating damage amount of all over relevant areas housing was very hard during damage estimating process. But there is no exact representative housing types in the Korea. Therefore, we select housing types applicable to risk assessment model for natural disasters representing the Korea through previous studies and literature reviews. We using ASCE 7-98(Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, 1998) standard which estimated wind load using 3-second gust. ASCE 7-98 divided Main Wind Force Resistance System(MWFRS) and Component and Cladding(C&C) and it estimated wind load. Therefore, we estimate wind load affected by 3-second gust of a typhoon Maemi through calculating wind load process using selected representative detached house types in the process of selecting input variables for previous disaster predict model. The result of houses damage amount is about 230 hundred million won. This values are limit the 1-story detached dwelling, 19~29pyeong(62.81~95.56 $m^2$) of total area and flat roof. Therefore, this process is possible application to other type houses.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.353-356
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• 2009

A pivotal mechanical balance of plant for 75kW class molten carbonate fuel cells comprise of a catalytic burner and an ejector which has been designed and tested in KEPRI(Korea Electric Power Research Institute). The catalytic burner, which oxidizes residual fuel in the anode tail gas, was operated at several conditions. Some problems arose due to local overheating or auto-ignition, which could limit the catalyst life. The catalytic burner was designed by considering both gas mixing and gas velocity. Test results showed that the temperature distribution is very uniform. In addition, an ejector is a fluid machinery to be utilized for mixing fluids, maintaining vacuum, and transporting them. The ejector is placed at mixing point between the anode off gas and the cathode off gas or the fresh air Several ejectors were designed and tested to form a suction on the fuel tail gas and balance the differential pressures between anode and cathode over a range of operating conditions. The tests showed that the design of the nozzle and throat played an important role in balancing the anode tail and cathode inlet gas pressures. The 75kW MCFC system built in our ejector and catalytic burner was successfully operated from Novembe, 2008 to April, 2009. It recorded the voltage of 104V at the current of 754A and reached the maximum generating power of 78.5kW DC. The results for both stand-alone and integration into another balance of plant are discussed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.323-327
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• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.573-573
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• 2009

지열에너지는 지구가 생성될 당시부터 지구 내부에 존재하는 무한한 열에너지로 온실가스 배출이 적으며 태양광이나 풍력 등 다른 신재생 에너지와는 달리 일정한 에너지를 공급할 수 있는 항상성 에너지로 기저부하를 담당할 수 있다. 지열을 이용한 전력 생산은 1904년에 이탈리아 라데렐로에서 처음으로 시작되었으며, 현재까지 화산지대를 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 2001년에서 2005년 사이에 전세계 지열발전용량은 약 13% 증가하였으며, 2005년을 기준으로 약 8,933MWe의 지열발전설비가 가동 중이다. 최근 들어 지하 심부까지 시추하여 지열저장소(geothermal reservoir)를 형성하고 이를 통해 지열에너지를 생산하는 새로운 시스템인 EGS(Enhanced Geothermal Systems)가 개발됨에 따라 비화산지대에서도 지열발전소를 건설하려는 움직임이 가속화되고 있다. EGS는 지하 심부의 불투수성 결정질 암반에 존재하는 지열에너지의 경제적인 생산뿐만 아니라 물을 주입하여 생산시키는 순환 방식을 이용하여 지열에너지 획득의 매개 역할을 하는 지열수의 고갈 문제를 해결하였다. 결정질 암반에서의 지열저장소의 형성은 암반 내에 분포하는 불연속면에서 주로 발생하며, 이를 위한 압력 조건은 현지 암반의 응력 분포 특성과 암반 및 불연속면의 물성에 좌우된다. 시추공을 통해 지하 심부의 암반에 수압이 가해지면 물의 주입으로 불연속면의 마찰력이 감소하며, 이로 인해 불연속면에 전단변형이 발생하게 된다. 전단변형은 불연속면을 열린 상태로 유지시켜 지열저장소를 형성하게 된다. 불연속면의 전단 변형시 발생하는 미소 탄성파는 시추공 주변에 설치한 모니터링 장비에서 측정되며, 모니터링 장비에 의해 측정된 미소 탄성파 발생 지점의 클러스터는 지열저장소의 공간적 분포 및 규모를 추정할 수 있는 자료가 된다. 현재 EGS를 이용한 지열발전 프로젝트는 프랑스 슐츠, 스위스 바젤, 호주 하바네로에서 대표적으로 진행 중이다. 슐츠는 현재 1.5MWe의 파일럿 플랜트를 가동 중이며, 하바네로는 파일럿 플랜트 건설 단계를 진행중이다. 스위스 바젤은 지열저장소를 형성시킬 목적으로 수행된 주입시험에서 발생된 문제에 대한 기술의 신뢰성을 확보할 목적으로 잠시 중단된 상태다. 제주도는 신생대에 분출하여 형성된 대표적인 한국의 화산지형으로 지열부존 가능성이 높을 것으로 예상되는 지역이다. 따라서 폐사는 지열에너지 부존 특성을 파악하기 위한 심부 물리 탐사 및 탐사정 시추가 실시될 예정이며 궁극적으로 국내 최초의 상용화된 지열발전소 건설을 목표로 하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.220.2-220.2
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• 2011

Biodiesel and biodiesel blend fuel are receiving increasing attention as alternative fuels for diesel engines without substantial modifications. Biodiesel fuels and blending have been widely studied and applied in diesel engine because of biodiesel's lower sulfur, lower aromatic hydrocarbon and higher oxygen content. Biodiesels have the potential to be oxidized in different condition. It has reported that oxidation deterioration of biodiesel is different in the condition of storage and oxidation causes chemical property change of methyl esters. Sunlight intensity, temperature, material of container and contact surface with oxygen are key dominant factors accelerating oxidation deterioration. In this study, we chose temperature among key oxidation conditions and metal container filled with biodiesel was heated at about $110^{\circ}C$ for 10 days in order to accelerate oxidation deterioration. To better understand the effect of biodiesel blends on emission, steady state tests were conducted on a heavy duty diesel engine. The engine was fueled with Ultra Low Sulphur Diesel(ULSD), a blend of 10% and 20%(BD10, BD20) on volumetric basis, equipped with a common rail direct injection system and turbocharger, lives up to the requirements of EURO 3. The experimental results show that the blend fuel of normal biodiesel with BD10 and BD20 increased NOx. The result of PM was similar to diesel fuel on BD10, but the result of PM on BD20 was increased about 63% more than its of diesel. The blend fuel of Oxidation biodiesel with BD10 and BD20 increased NOx as the results of normal biodiesel. But PM was all increased on BD10 and BD20. Especially THC was extremely increased when test fuel contains biodiesel about 140% more than its of diesel. Through this study, we knew that oxidation deterioration of biodiesel affects emission of diesel engine.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.174.2-174.2
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• 2011

최근 유가상승과 석유, 천연가스의 가채 매장량의 한계등과 함께 온실가스에 의한 지구온난화 방지를 위하여 미국, 유럽국가 및 캐나다 등에서는 바이오매스를 이용한 에너지 회수 기술개발에 많은 관심과 연구를 수행하고 있다. 바이오 매스는 에너지 밀도 대비 존재하는 지역이 광범위하여 발생, 수집, 수송에 따른 비용이 많이 소요되는 특성이 있어 산지에서 직접처리하거나 수집하여 대규모처리등과 같이 여러 가지 현장상황에 따라 적정한 플랜트 운용의 유연성을 갖추고 있어야 한다. 일반적으로 바이오매스로부터 중소형으로 분산형 발전이나 수소제조를 위해서는 직접 연소법 보다는 가스화 방식을 이용하고 있는데, 연소에 의해 열을 생산하여 전기를 생산하는 방식은 스팀터빈을 이용하는 것이며, 스팀터빈은 소형 운용이 어렵기 때문이다. 본 연구에서는 폐목재로부터 합성가스제조를 위하여 5톤/일 규모 가스화기를 제작하였으며, 타르 및 수트와 같은 미반응 물질을 제거할 수 있는 집진, 세정장치를 설계 및 제작하였다. 또한 합성가스에 함유된 현열로부터 열회수를 위하여 열교환기를 설치하였으며, 정제된 합성가스를 이용하는 가스엔진을 통하여 열병합 발전시스템 연계운전을 수행하였다. 운전 실험을 폐목재 가스화 3톤/일 규모로 수행하였으며, 평균 1,500kcal/$Nm^3$의 발열량을 갖는 합성가스를 생성시킬 수 있었다. 사이클론, 스크러버 및 기수분리 장치를 이용하여 정제된 합성가스는 합성가스 엔진을 통하여 72kW 이상의 전력생산이 가능하였다. 열교환기를 통하여 평균 15,000kcal/h의 배열 회수가 가능하였으며, 바이오매스 가스화 합성가스를 이용한 열병합 발전이 가능함을 입증하였다.