• 한국항해항만학회지
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• 제44권4호
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• pp.283-290
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• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.200-208
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• 2021

액체 상태의 수소는 기체 상태의 수소에 비해 수송이 용이하고 에너지 밀도가 높으며 폭발 위험성이 낮다. 하지만 수소 액화 공정은 냉각 사이클에 많은 양의 에너지가 소모된다. 반면에 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 재기화 과정에서 다량의 냉열이 버려진다. 따라서 LNG 냉열을 회수하여 수소 냉각에 활용한다면 공정 효율을 높일 수 있다. 또한, 천연가스 개질을 통한 수소 생산은 가장 경제성 있는 방법으로 평가받고 있으며, 이러한 측면에서 LNG를 수소 생산의 원료로 사용할 수 있다. 본 연구에서는 LNG를 원료 및 냉열원으로 사용하여 수소를 생산 및 액화시키는 공정을 개발하고 열역학적 관점에서 공정을 평가하였다. 공정 개발을 위해 기존의 탄화 수소 혼합 냉매와 헬륨-네온 냉매를 이용한 수소 액화 공정을 비교 공정으로 선정하였다. 이후 LNG를 원료 및 수소 예냉의 냉열원으로 사용하는 새로운 공정을 설계하여 에너지 소모량 및 엑서지 효율 측면에서 기존 공정과 비교, 분석하였다. 제안된 공정은 기존 공정 대비 약 17.9%의 에너지 절감 및 11.2%의 엑서지 효율이 향상된 결과를 나타내었다.

• 에너지공학
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• 제15권3호
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• pp.139-145
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• 2006

The purpose of this study is to obtain low-emission and high-efficiency in LPG engine with hydrogen enrichment. The objective of this paper is to clarify the effects of hydrogen enrichment in LPG fuelled engine on exhaust emission, thermal efficiency and performance. The compression ratio of 8 was selected to avoid abnormal combustion. To maintain equal heating value of fuel blend, the amount of LPG was decreased as hydrogen was gradually added. The relative air-fuel ratio was increased from 0.8 to 1.3, and the ignition timing was controlled to be at MBT (minimum spark advance for best torque)

• 한국가스학회지
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• 제28권2호
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• pp.47-55
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• 2024

한국에는 2030년까지 100여 기의 액화수소 탱크가 도입될 것으로 전망된다. 액화수소는 -253 ℃ 상태로 진공단열구조 탱크에 저장되기 때문에 단열에 문제가 생기면 탱크가 파열되는 대재해의 가능성이 상존한다. 그래서 법령에서는 최후의 보루로 PRV를 설치하도록 규정하고 있다. 주의할 것은 액화수소의 경우 배관의 압력강하를 무시하고 용량을 잘못 계산하면 무용지물이 된다는 것이다. CGA S-1.3에서는 PRV 입·출구 압력강하율을 각각 3% 미만 및 10% 미만으로 하도록 하고 있다. 그러나 배관의 압력강하량과 유량 사이에 상호 의존성이 있어 이들 값을 단번에 계산하는 것이 불가능하다. 그래서 본 연구에서는 매트랩/시뮬링크를 이용하여 PRV시스템의 압력강하율을 계산하는 시뮬레이터를 개발하고, 설계 요소에 대한 압력강하율의 민감도를 평가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.318-323
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• 2024

In this paper, computer modeling works have been performed for the power generation Rankine cycle using new working fluids and liquefied natural gas (LNG) cold heat. PRO/II with PROVISION released January 2023 from AVEVA company was used, and Peng-Robinson equation of the state model with Twu's alpha function was selected for the modeling of the power generation cycle. Optimal working fluid composition was determined to maximize LNG cold heat to increase power generation efficiency and net power production.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.295-299
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• 2017

In this study, computer simulation and optimization works have been performed for an open-loop Rankine cycle to generate power using five cases of liquefied natural gas compositions. PRO/II with PROVISION V9.4 from Schneider electric company was used, and the Soave-Redlich-Kwong equation of the state model was utilized for the design of the power generation cycle. It was concluded that more power was obtained from less molecular weight liquefied natural gas since there was more volumetric flow rate with less molecular weight.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.565-572
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• 2021

Hydrogen is currently produced from natural gas reforming or industrial process of by-product over than 90%. Additionally, there are green hydrogens based on renewable energy generation, but the import of green hydrogen from other countries is being considered due to the output variability depending on the weather and climate. Due to low density of hydrogen, it is difficult to storage and import hydrogen of large capacity. For improving low density issue of hydrogen, the gaseous hydrogen is liquefied and stored in cryogenic tank. Density of hydrogen increase from 0.081 kg/m³ to 71 kg/m3 when gaseous hydrogen transfer to liquid hydrogen. Density of liquid hydrogen is higher about 800 times than gaseous. However, since density and boiling point of liquid hydrogen is too lower than liquefied natural gas approximately 1/6 and 90 K, to store liquid hydrogen for long-term is very difficult too. To overcome this weakness, this paper introduces storage method of hydrogen based on liquid/solid (slush) and facilities for producing slush hydrogen to improve low density issue of hydrogen. Slush hydrogen is higher density and heat capacity than liquid hydrogen, can be expected to improve these issues.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.106-110
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• 2021

수소관련 신기술 및 신사업의 등장으로 액화수소 제조(충전), 액화수소 저장탱크 및 용기 제조 등 관련 분야에 대한 제도 정비 필요성이 확대되었고, 이를 실증하기 위한 규제특례(규제자유특구 및 규제샌드박스)제도가 도입됨에 따라 특례 신청이 지속적으로 증가하는 추세에 있다. 이에, 수소 관련 규제특례사업 지정현황을 파악하고 최소한의 안전성을 확보하기 위한 안전 관리 강화 방안을 수립하여 시행하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.15-20
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• 2015

During the liquefaction of hydrogen, the ortho hydrogen is converted into the para form with heat release that evaporates the liquefied hydrogen into the gaseous one backwards. The ortho-para conversion catalysts are usually used during liquefaction to avoid such boil-off. In order to compare and analyze the performance of the ortho-para hydrogen conversion catalysts, in-situ FT-IR device was designed and manufactured to measure the para hydrogen conversion rate in real-time. $LaFeO_3$ and $La_{0.7}Sr_{0.3}Cu_{0.3}Fe_{0.7}O_3$ perovskite catalysts were prepared by the citrate sol-gel method and their spin conversion characteristics from ortho to para hydrogen were investigated by in-situ FTIR spectroscopy at 17K. It was found that the spin conversion was affected by surface area, particle size, and crystallite size of the catalysts. Thus, the $La_{0.7}Sr_{0.3}Cu_{0.3}Fe_{0.7}O_3$ perovskite catalyst that had higher surface area, higher crystallite size, and smaller particle size than $LaFeO_3$ showed the better spin conversion property of 32.3% at 17K in 120min interaction with the perovskite catalysts.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.104-104
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• 2015

Due to the demand of the cold neutron flux in the neutron science and beam utilization technology, the cold neutron source (CNS) has been constructed and operating in the nuclear research reactor all over the world. The majority of the heat load removal scheme in the CNS is two-phase thermosiphon using the liquid hydrogen as a moderator. The CNS moderates thermal neutrons through a cryogenic moderator, liquid hydrogen, into cold neutrons with the generation of the nuclear heat load. The liquid hydrogen in a moderator cell is evaporated for the removal of the generated heat load from the neutron moderation and flows upward into a heat exchanger, where the hydrogen gas is liquefied by the cryogenic helium gas supplied from a helium refrigeration system. The liquefied hydrogen flows down to the moderator cell. To keep the required liquid hydrogen stable in the moderator cell, the CNS consists of an in-pool assembly (IPA) connected with the hydrogen system to handle the required hydrogen gas, the vacuum system to create the thermal insulation, and the helium refrigeration system to provide the cooling capacity. If one of systems is running out of order, the operating research reactor shall be tripped because the integrity of the CNS-IPA is not secured under the full power operation of the reactor. To prevent unscheduled reactor shutdown during a long time because the research reactor has been operating with the multi-purposes, the introduction of the standby cooling system (STS) can be a solution. In this presentation, the design considerations are considered how to design the STS satisfied with the following objectives: (a) to keep the moderator cell less than 350 K during the full power operation of the reactor under loss of the vacuum, loss of the cooling power, loss of common electrical power, or loss of instrument air cases; (b) to circulate smoothly helium gas in the STS circulation loop; (c) to re-start-up the reactor within 1 hour after its trip to avoid the Xenon build-up because more than certain concentration of Xenon makes that the reactor cannot start-up again; (d) to minimize the possibility of the hydrogen-oxygen reaction in the hydrogen boundary.