• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권9호
• /
• pp.175-181
• /
• 2019

수소연료전지차(FCEV)의 수소연료 공급시스템에서 대용량 감압에 사용되는 기존의 1단 감압 구조 레귤레이터(Regulator)의 경우 높은 감압에 따른 맥동과 느린 응답, 수소 취성, 누설, 고중량, 고비용 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점은 2번에 걸친 감압 메커니즘(2단 구조)을 가지는 2단 레귤레이터 개발을 통해 극복될 수 있으며, 2번째 감압시점에 전자식 솔레노이드 밸브를 적용한다면 폭넓은 출구압력의 제어가 가능하다. 이에 따라 2단 전자식 솔레노이드 밸브를 가지는 레귤레이터의 출구압력 정밀도 향상과 누설방지, 내구성, 경량화, 가격저감 등의 기술개발이 필요한 실정이다. 이중에서도 레귤레이터의 필수적인 성능인 출구압력 정밀도 향상과 누설 방지를 위해 감압 전과 감압 후의 구조부분을 나누어 각각의 초기 내압 적용 후 Valve part가 닫힌 상태(Open Ratio : 0 %)로 가정하여 해석 연구를 진행하였다. 1차감압부의 기밀성과 관련하여 Aluminum Alloy 소재의 사용은 부적절하다고 판단되었고, 서로 다른 금속으로 구성되었을 때는 응력의 변화와 함께 변위 또한 같이 증가하므로 이종 소재를 사용하는 접촉부 구성은 부적절하다고 판단되었다. 2차 감압부의 기밀성과 관련된 변위 측면에서는 Young's Modulus 값이 큰 TPU(Thermoplastic Polyurethane)를 사용하는 것이 비교적 변위량이 작으므로 적절하다고 판단하였고, 기밀성에 대한 기준으로 Case 분석을 진행한 결과 최적 형상을 설계할 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.30-36
• /
• 2022

수소 충전소를 이용한 에너지원의 상거래에 있어 부정확한 계량에 의한 과 충전 등의 사고 예방과 정확한 계량을 통한 수소 상거래의 투명성 확보를 위해서는 높은 정확도의 유량계가 필요하다. 본 연구에서는 코리올리 방식 유량계 시작품을 개발하였으며, 계량 성능 검증을 위하여 기존에 운영 중인 충전소를 대상으로 공정변경을 통한 계량 성능 비교 실험 중 발생할 수 있는 사고의 예방을 위하여 위험성 평가를 수행하였다. 실증실험용 계량설비 설치를 위한 공정 변경 구간을 정의하고 HAZOP을 실시하였다. 또한 실증 실험 중 밸브오 개방 예방 등 실험자 안전성 확보를 위한 JSA도 병행하였다. HAZOP을 통하여 도출된 위험 요소를 개선하기 위한 방안을 수립하였으며 JSA를 통해 인적오류를 최소화하고 작업자의 안전성 확보할 수 있는 작업 절차를 수립하였다. 이와 같은 위험성 평가 결과를 반영하여 계량시스템 설치를 위한 설계 변경 및 시스템 제작을 완료하였으며 개발된 계량기 시작품의 성능비교 실험을 통해 안전성을 확인할 수 있었다. 개발된 시작품 유량계는 70MPa의 운전 조건에서 총 30회 유량 측정 실험 결과 평균 오차는 -1.58% ~ 3.96%로 나타났다. 이와 같은 계량오차는 상업용으로 설치 운영 중인 유량계와 동등 수준의 성능을 가진 것으로 분석되었다.

• 공업화학
• /
• 제34권3호
• /
• pp.291-298
• /
• 2023

본 연구는 가축분뇨를 가스화 하여 연료 가스를 생산하는 공정의 경제성과 탄소배출 관점에서의 지속가능성을 평가하였다. 본 연구에서 고려한 가스화 공정은 가스화 시설, 연료가스 정제 시설 및 생산 가스를 수요처를 수송하기 위한 파이프 라인의 설치까지 전체 시설을 고려하여 해당 기술의 현실적인 타당성을 평가하였다. 해당 연구는 실험 결과를 반영하는 ASPEN PLUS 시뮬레이션을 토대로 도출되었다. 경제성 및 CO₂ 전 주기 평가 결과, 축분 가스화를 통해 얻어진 연로가스는 발열량은 낮지만, 높은 수소 함량으로 천연가스와 가격적으로 경쟁력이 있다는 결과를 확인하였다. 특히, 탄소 배출 측면에서 높은 수소 함량으로 연료를 연소하였을 때 발열량당 배출되는 이산화탄소의 양이 천연가스에 비해 낮아 탄소 배출량 감축에 기여할 수 있다는 점을 확인하였다. 또한 다양한 시나리오 분석을 통해 외부 요인 및 정책적 요인에 따른 경제성을 확인하였고, 재무 재표 분석을 통해 해당 기술을 실질적인 사업화 가능성을 평가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.409-414
• /
• 2011

건물용 고분자연료전지는 저탄소 녹색산업화에 기여할 수 있는 대표적인 신재생에너지원으로, 정부 주도의 보급사업을 통해 초기 시장창출이 이루어지고 있다. 고분자연료전지 산업화 촉진을 위해서는 분리판을 비롯한 구성 부품의 상용화 기술개발과 저가화가 필수적이다. 탄소복합체 몰딩분리판의 적용은 고분자연료전지 상용화를 앞당기는데 기여할 것이다. 한국타이어에서 개발한 복합체 몰딩분리판은 고분자연료전지 스택 부품으로서의 요구 특성과 성능을 모두 만족시키는 것으로 나타났다. 한국타이어는 분리판 상용화 기술개발과 지속적인 생산능력 확보를 통해 국산 연료전지의 가격 및 성능 경쟁력 향상을 위해 최선의 노력을 다하고 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제23권1호
• /
• pp.93-99
• /
• 2012

The investigation of clean and environment-friendly coal utilization technology is actively progressed due to high oil price and serious climate change caused by greenhouse gas emissions. In this study, the plasma gasification was performed using a 6kW microwave plasma unit under various reaction conditions: the particle sizes of coal ($45{\mu}m-150{\mu}m$), $O_2$/fuel ratio (0 - 1.3), and steam/fuel ratio (0 - 1.5). The $H_2$ composition decreases with decreasing coal particle size. With increasing $O_2$/fuel ratio, the $H_2$ composition in the syngas decreased while the $CO_2$ composition increased. As the steam/fuel ratio increased from 0 to 1.5, the $H_2$ composition in the syngas increased while the $CO_2$ composition decreased. From the results, it was proven that the variation of syngas composition greatly affected by $O_2$/fuel ratio than steam/fuel ratio. The $H_2$ composition in the syngas, carbon conversion, and cold gas efficiency increased with increasing plasma power.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.598-603
• /
• 2012

Despite the high efficiency and eco-friendly of Household Fuel Cell System it has hardly obtained popularity mainly due to its high prices. In order to encourage use of the system prices and operational expenses need to become economical. In this study, optimization through simulation was conducted to find out the optimal operational condition. As a result of simulation the system is operated with DSS operation from 5 O'clock to 19 O'clock for 14 hours at the constant output of 0.4kW to maximize reduction of energy rate. this DSS operation condition can reduce 200,000 won of energy rates in 35 pyoung apartment for a year. And, we can know that starting time of DSS operation don't effect to energy rates through the simulation. Furthermore, the household fuel cell system with the rated output of 1kW should be reduced to 0.4 - 0.6kW which can promote installation of household Fuel Cell System. Now, the household fuel cell system don't have been used widely due to economical efficiency. but, in the near future, Fuel Cell will be used to household by decrease of LNG price caused by development of shale gas.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.339-356
• /
• 2018

Although fuel cell systems have advantages in terms of electric efficiency and environmental impact compared with conventional power systems, fuel cell systems have not been deployed widely due to their low reliability and high price. In order to guarantee the lifetime of 10 years, which is the commercialization goal of Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs), it is necessary to improve durability and reliability through optimized operation and maintenance technologies. Due to the complexity of components and their degradation phenomena, it's not easy to develop and apply the diagnose and prognostic methodologies for PEFCs. The purpose of the paper is to show the current state on PEFC prognostic technology for condition based maintenance. For the prognostic of PEFCs, the model driven method, the data-driven, and the hybrid method can be applied. The methods reviewed in this paper can contribute to the development of technologies to reduce the life cycle cost of fuel cells and increase the reliability through prognostics-based health management system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.252-272
• /
• 2017

Fuel cell systems have to satisfy acceptable operating reliability, sufficient lifetime and price to enter the market in competition with existing products. Fuel cells are made up of complex element technologies and various problems related to the failure of the components can affect the reliability and safety of the system. This problem can be overcome by introducing a monitoring and supervisory control system in addition to automatic control to detect the failure of the fuel cell quickly and properly diagnose the performance degradation. For the fault detection and diagnosis of polymer electrolyte fuel cells, the model based method using the theoretical superposition value and the non-model based method of checking the signal tendency or the converted signal characteristic can be applied. The methods analyzed in this paper can contribute to the development of integrated monitoring and control technology for the whole system as well as the stack.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.118-127
• /
• 2011

An IGCC was evaluated as one of the next generation technologies that would be able to substitute for coal-fired power plants. According to "The 4th Basic Plan of Long-term Electricity Supply & Demand" which is developed by the Electricity Business Acts, the first IGCC will be operated at 2015. Like other new and renewable energy such as solar PV, Fuel cell, The IGCC is considered as non-competitive generation technology because it is not maturity technology. Before the commercial operation of an IGCC in our electricity market, its economic feasibility under the Korean electricity market, which is cost-based trading system, is studied to find out institutional support system. The results of feasibility summarized that under the current electricity trading system, if the IGCC is considered like a conventional plant such as nuclear or coal-fired power plants, it will not be expected that its investment will be recouped within life-time. The reason is that the availability of an IGCC will plummet since 2016 when several nuclear and coal-fired power plants will be constructed additionally. To ensure the reasonable return on investment (NPV>0 IRR>Discount rate), the availability of IGCC should be higher than 77%. To do so, the current electricity trading system is amended that the IGCC generator must be considered as renewable generators to set up Price Setting Schedule and it should be considered as pick load generators, not Genco's coal fired-generators, in the Settlement Payment.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.245-255
• /
• 2021

Various studies about metallic bipolar plates have been conducted to improve fuel cell performance through flow field design optimization. These research works have been mainly focused on fuel cells for vehicle, but not fuel cells for building. In order to reduce the price and volume of fuel cell stacks for building, it is necessary to apply a metallic flow field, In this study, for a metallic flow field applied to a fuel cell for building, the effect of a change in the flow field shape on the performance of a polymer electrolyte membrane fuel cell was confirmed using a model and experiments with a down-sizing single cell. As a result, the flow field using a metal foam outperforms the channel type flow field because it has higher internal differential pressure and higher reactants velocity in gas diffusion layer, resulting in higher water removal and higher oxygen concentration in the catalyst layer than the channel type flow field. This study is expected to contribute to providing basic data for selecting the optimal flow field for the full stack of polymer electrolyte membrane fuel cells for buildings.