• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.57-60
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• 2008

KEPRI has studied planar type SOFC stacks using anode-supported single cells and kW class co-generation systems for residential power generation. A 1kW class SOFC system consisted of a hot box part, a cold BOP part and a water reservoir. A hot box part contains a SOFC stack made up of 48 single cells and ferritic stainless steel interconnectors, a fuel reformer, a catalytic combustor and heat exchangers. Thermal management and insulation system were especially designed for self-sustainable operation. A cold BOP part was composed of blowers, pumps, a water trap and system control units. When a 1kW class SOFC system was operated at $750^{\circ}C$ with hydrogen after pre-treatment process, the stack power was 1.2kW at 30 A and 1.6kW at 50A. Turning off an electric furnace, the SOFC system was operated using hydrogen and city gas without any external heat source. Under self-sustainable operation conditions, the stack power was about 1.3kW with hydrogen and 1.2kW with city gas respectively. The system also recuperated heat of about 1.1kW by making hot water.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.1-7
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• 2015

In this study, characteristics of reforming process of automotive liquefied petroleum gas (LPG) fuel using plasma reactor are investigated. Because plasma reformer technology has advantages of a fast start-up and wide fuel/oxidizer ratio of operation, and reactor size is smaller and more simple compared to typical combustor and catalytic reactor, plasma reforming is suitable to the on-board vehicle reformer. To evaluate the characteristics of the reforming process, parametric effect of $O_2/C$ ratios, reactant flow rate and metal form on the process were investigated. In the test of varying $O_2/C$ ratio from partial oxidation to stoichiometry combustion, conversion of LPG was increased but selectivity of $H_2$ decreased. The optimum condition of $O_2/C$ ratio for the highest $H_2$ yield was determined to be around 1.0 for 20~50 lpm, and 1.35 for 100 lpm. Specific energy density (SED) was major factor in reforming process and higher SED leads to higher $H_2$ yield. And metal form in the reformer increased $H_2$ yield of about 34 % as compared to the case of no metal form. The result can be a guide to map optimal condition of reforming process.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.405-411
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• 2010

A 5kW class SOFC cogeneration system consisted of a hot box part, a cold BOP (balance of plant) part, and a hot water reservoir. The hot box part contained a stack, a fuel reformer, a catalytic combustor, and heat exchangers. A cold BOP part was composed of blowers, pumps, a water trap, and system control units. A 5kW stack was designed to integrate 2 sub-modules. In this paper, the 5kW class SOFC system was operated using 2 short stacks connected in parallel to test the sub-module and the system. A short stack had 15 cells with $15{\times}15 cm^2$ area. When a natural gas was used, the total power was about 1.38 kW at 120A. Because the sub-modules were connected in parallel and current was loaded using a DC load, voltages of sub-modules were same and the currents were distributed according to the resistance of sub-modules. The voltage of the first stack was 11.46 V at 61A and the voltage of the second stack was 11.49V at 59A.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.901-908
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• 2009

음식물류 폐수를 생활 폐기물 소각로에 직접 분사하여 소각처리 하는 방안에 대하여 검토하였다. 소각설비는 연속 스토카식 실증플랜트를 이용하였다. 그 결과 암모니아성 질소($NH_3$-N)가 다량 함유된 음식물류 폐수를 분사 소각함으로써 질소산화물($NO_x$) 농도저감과 동시에 질소산화물($NO_x$) 저감을 위해 선택적 비촉매 환원장치(selective non-catalytic reduction ; SNCR)에서 사용되는 암모니아($NH_3$)의 사용량을 절감하는 효과를 가져왔다. 또한, 음식물류 폐수를 분사하여 2차 연소실 출구온도를 적정온도인 870~$950^{\circ}C$로 유지하여 소각량을 최대화하는 한편 폐열회수 보일러의 수관외벽 막힘현상 개선을 통한 로의 안정성 확보 및 연속운영기간의 연장을 실현하였다. 질소산화물($NO_x$), 황산화물($SO_x$) 및 다이옥신 등 대기오염물질 26개 항목에 대하여 측정을 실시한 결과 모두 배출허용 기준치 이하의 값을 나타내었다.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.17-22
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• 2012

본 연구에서는 플라즈마 반응기를 이용한 자동차용 LPG 연료의 개질 특성에 대해서 실험하였다. 실험에서 사용된 플라즈마 반응기술은 종전의 촉매반응기술에 비해서 빠른 기동시간 및 연소기 부하변동 응답성, 단순하고 소형화가 가능한 장점을 가지고 있어 차량의 온-보드형 개질에 적합하다. 본 개질 반응의 특성을 평가하기 위해 플라즈마 반응기로 공급되는 $O_2$/C 비와 공급되는 공기와 LPG의 총 유량 및 플라즈마 공급전력을 주요 변수로 실험하였다. 공급되는 전력이 일정할 때, $O_2$/C 비 변화 실험에서는 완전산화 조건으로 갈수록 LPG 전환율은 증가하지만 수소의 선택도는 감소되었다. 높은 수소 선택도와 수율을 동시에 만족시키는 $O_2$/C 비는 20~50lpm 조건에서 0.8~0.9 이었으며, 총 유량이 증가할수록 LPG 전환율과 수소 수율이 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.361-364
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• 2009

KEPRI has studied planar type SOFC stacks using anode-supported single cells and kW class co-generation systems for residential power generation. A 1kW class SOFC system consisted of a hot box part, a cold BOP part and a water reservoir. A hot box part contains a SOFC stack made up of 48 cells with $10{\times}10cm^2$ area and ferritic stainless steel interconnectors, a fuel reformer, a catalytic combustor and heat exchangers. Thermal management and insulation system were especially designed for self-sustainable operation. A cold BOP part was composed of blowers, pumps, a water trap and system control units. When a 1kW class SOFC system was operated at $750^{\circ}C$ with hydrogen, the stack power was 1.2kW at 30 A and 1.6kW at 50A. Turning off an electric furnace, the SOFC system was operated using hydrogen and city gas without any external heat source. Under self-sustainable operation conditions, the stack power was about 1.3kW with hydrogen and 1.2kW with city gas respectively. The system also recuperated heat of about 1.1kW by making hot water. Recently KEPRI developed stacks using $15{\times}15cm^2$ cells and tested them. KEPRI will develop a 5 kW class CHP system using $15{\times}15cm^2$ stacks by 2010.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.384-389
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• 2009

KEPRI (Korea Electric Power Research Institute) has studied planar type solid oxide fuel cell (SOFC) stacks using anode-supported cells and kW class co-generation systems for residential power generation. In this work, a 1 kW SOFC system consisted of a hot box part, a cold BOP (balance of plant) part, and a hot water reservoir. The hot box part contained a SOFC stack made up of 48 cells, a fuel reformer, a catalytic combustor, and heat exchangers. Thermal management and insulation system were especially designed for self-sustainable operation in that system. A cold BOP part was composed of blowers, pumps, a water trap, and system control units. When the 1 kW SOFC stack was tested using hydrogen at $750^{\circ}C$, the stack power was about $1.2\;kW_e$ at 30 A and $1.6\;kW_e$ at 50 A. Turning off an electric furnace, the SOFC system was operated using hydrogen and city gas without any external heat source. Under self-sustainable operation conditions, the stack power was about $1.3\;kW_e$ with hydrogen and $1.2\;kW_e$ with city gas respectively. The system also recuperated heat of about $1.1\;kW_{th}$ by making hot water.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.609-615
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• 2011

A 5 kW class SOFC system for cogeneration power units was consisted of a hot box part and cold BOPs. High temperature components such as a stack, a fuel reformer, a catalytic combustor, and heat exchanges are arranged in the bot box considering their operating temperatures for the system efficiency. The hot box was made of ceramic boards for the thermal insulation. A 5 kW class SOFC stack was composed of 2 sub-modules and each module had 64 cells with $15{\times}15cm^2$ area and stainless steel interconnects. The 5 kW class SOFC system was operated with a hydrogen and a city gas. With a hydrogen, the total power of the stacks was about 7.1 kWDC and electrical efficiency was about 49.3% at 80 A. With a city gas, the total power of the stacks was about 5.7 $kW_{DC}$ and electrical efficiency was about 38.8% at 60 A. Under self-sustained operating condition, the system efficiency including a power conditioning loss and a consumed power by BOPs was about 30.2%.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.350-358
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• 2021

본 연구결과에서 연소로 내 온도가 848.27 ~ 1,026.80 ℃ 범위로써 평균 976.61 ℃으로 나타났으며, 온도증가에 따라 NOx 농도는 증가하는 경향으로 나타났다. 요소 사용량은 291.00 ~ 693.00 kg d^-1로 평균 542.34 kg d^-1로 나타났으며, 요소 사용량의 증가에 따라 NOx 농도는 감소하는 경향으로 나타났다. 체류시간이 3.38 ~ 9.17 s로 평균 약 5.22 s로써 설계시 고려한 2 s이내 보다 약 2.61 배 크게 나타났다. 이는 SRF 투입량 허가조건인 1,950 kg h^-1 대비 평균 SRF 투입량이 약 55.71%인 1,086 kg h^-1로써 연소실 면적은 일정하나 SRF 연소량의 감소에 따라 배가스량 감소에 따른 체류시간이 증가하는 것으로 판단된다. O₂/CO 비는 847.05 ~ 14,877.34로 평균 3,111.30으로 나타났고, O₂/CO 비 증가에 따라 NOx 농도는 다소 증가하는 경향으로 나타났다. 온도증가와 O₂/CO 비의 증가에 공기 중 질소 성분과의 연소반응이 증가하여 NOx 농도가 다소 증가하였으며, 요소 투입량 증가와 체류시간이 증가할수록 배가스의 NOx와의 반응량이 증가하여 처리 후의 NOx 농도는 다소 감소하는 경향으로 나타났다. TMS 자료에 의한 굴뚝 출구에서의 NOx 농도는 7.88 ~ 34.02 ppm으로 평균 19.92 ppm으로써 배출허용기준 60 ppm 이내로 배출되었다. NOx 배출계수는 1.058 ~ 1.795 kg ton^-1으로써 평균 1.450 kg ton^-1으로 나타났다. 본 연구결과 NOx 배출계수는 기타 고체연료인 최대 배출계수 5.830 kg ton^-1 약 24.87%로 나타났으며, 기타 합성수지류와 기타 사업장폐기물의 배출계수인 1.817 kg ton^-1, 3.322 kg ton^-1 대비 각각 79.80%, 43.65%로 나타났다. 기 유사 연구결과인 NIER 고시(2005-9)의 RDF 배출계수인 1.400 kg ton^-1과 유사하게 나타났으며, 최대로 나타난 SRF의 경우인 배출계수 13.210 kg ton^-1에 비해 약 10.98%로 나타났다. 따라서 NOx의 배출계수는 편차가 크게 나타났다.

• 청정기술
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• 제24권3호
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• pp.212-220
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• 2018

순산소 연소기술은 화력발전에 적용 가능한 유망한 온실가스 감축 기술로 평가되고 있다. 본 연구는 환경적 관점에서 순환유동층을 활용한 순산소 연소조건에 로 내 탈황 및 탈질법을 적용하여 NO 및 $SO_2$의 거동을 살펴보는 한편, $SO_3$, $NH_3$, 그리고 $N_2O$의 발생 경향도 관측하였다. 이를 위해, 연소로 내 석회석 및 요소수를 투입하였다. 로 내 탈황법은 연소가스 내 $SO_2$ 농도를 ~403에서 ~41 ppm까지 저감하였다. 또한 $SO_3$ 형성의 주원료인 $SO_2$가 저감되면서 연소가스 내 $SO_3$ 농도도 ~3.9에서 ~1.4 ppm까지 감소되었다. 그러나 석회석 내 $CaCO_3$가 NO의 발생을 촉진하는 현상도 관측되었다. 연소가스 내 NO 농도는로 내 탈질법을 적용하여 ~26 - 34 ppm까지 저감되었다. 요소수 투입량 증가에 따라 연소가스 내 $NH_3$ 농도가 증가하여 최대 ~1.8 ppm으로 나타났으며, $N_2O$의 농도도 ~61에서 ~156 ppm까지 증가하였다. $N_2O$ 발생량 증가 현상은 요소수의 열분해 과정에서 생성된 HNCO가 $N_2O$로 전환되어 나타난다. 본 연구의 결과를 통해 로 내 연소가스 세정법을 적용할 경우 $NO_x$ 및 $SO_x$의 저감뿐만 아니라, 다른 오염물질의 발생에 대한 주의가 필요할 것으로 보인다.