• Title/Summary/Keyword: 수소

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Synthesis and Characteristic of Cu/YSZ Composite for High Temperature Electrolysis Cathode (고온수전해 수소극용 Cu/YSZ의 제조 및 특성)

  • Hong, Hyun-Seon;Kim, Jong-Min;Shin, Seock-Jae
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.101-104
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    • 2007
  • 700 $^{\circ}C$이상의 온도에서 실시되는 고온수전해는 다가오는 수소경제시대의 주요한 수소제조기 술로 주목되고 있다. 이 연구에서는 Ni보다 전기전도도가 우수하고 가격이 저렴한 Cu를 사용하여 고온수 전해 수소극용 Cu/YSZ 복합체를 기계적합금법에 의해 제조하여 미세구조를 관찰하였고 Cu/YSZ를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수조제조 실험을 실시하였다. Cu/YSZ 복합체는 Cu와 YSZ를 6:4(vol%)의 조성비로 유성밀을 사용하여 400 rpm으로 24시간 동안 실시하여 제조하였다. 고에너지 볼밀 후 500 nm이하의 나노크기의 복합체가 제조되었으며 Cu입자에 YSZ가 고르게 분포되어 있었다. 수은압입법으로 측정한 기공률은 70%이고 기공크기는 평균 0.5 ${\mu}m$으로 미세한 기공으로 이루어져 있었다. 제조된 Cu/YSZ 복합체를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수소제조 실험을 실시한 결과 Ni/YSZ 전극보다 수소제조 성능이 우수한 것으로 나타났다. Cu의 높은 열팽창계수와 낮은 녹는점을 보완하면 우수한 고온수전해용 전극재료로 사용될 것으로 판단된다.

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Biological Hydrogen Production Processes (생물학적 수소생산 공정)

  • Shin, Jong-Hwan;Park, Tai Hyun
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.44 no.1
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    • pp.16-22
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    • 2006
  • Biological hydrogen production processes are more environment-friendly and less energy intensive than thermochemical and electrochemical processes. The biological process can be divided into two categories: photosynthetic hydrogen production and hydrogen production by dark fermentation. Photosynthetic process produces hydrogen mainly from water and reduces $CO_2$ simultaneously. Dark fermentation is a dark and anaerobic process that produces hydrogen by fermentative bacteria from organic carbon. The article presents a survey of biological hydrogen production processes.

Micro-Hydrogen Reactor by MEMS Technology for Fuel Cells (MEMS 기술을 이용한 연료전지용 마이크로 수소 발생기)

  • Na, Kyoung-Won;Seo, Young-Gyo;Sung, Man-Young
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.233-236
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    • 2003
  • 수소 가스발생을 위한 마이크로 수소 발생기 개발에서 MEMS 공정을 이용하여 기판에 반응 유로를 위해 HAR(High Aspect Ratio) 구조물을 형성하고 Ru(ruthenium) 박막을 증착하여 수소 발생량을 측정하였다. Pyrex glass 기판상에 sand blast 방법으로 반응 구조물을 만들었으며, 그 위에 sputter system을 이용하여 Ru 박막을 $5500{\AA}$었다. 수소 발생량은 촉매 박막이 증착된 기판 재질과 기판의 표면 상태 그리고 마이크로 수소 발생기에 두께로 증착하였다. 반응 구조물의 전체 크기가 가로 2.0 cm, 세로 2.0cm의 면적에서 약 12.3 ml/min의 수소가 측정되 형성한 구조물의 형상에 의존하였다. Pyrex glass 기판을 사용하여 HAR로 반응 구조물을 형성한 경우에 단위 면적당 Ru 박반응 막의 반응 표면적이 증가되어 기존에 구조물을 형성하지 않은 평면 기판에 비교하여 약 5.5배 이상의 수소 발생이 증가하였다.

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RF 안테나 주파수에 따른 유도결합형 수소 플라즈마 이온원의 수소 이온 밀도 분율 변화 연구

  • Heo, Seong-Ryeol;Kim, Gon-Ho
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.133-133
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    • 2010
  • 중성입자빔 입사장치(neutral beam injection, NBI)의 중성빔 에너지 효율은 이온원의 수소 이온밀도 분율이 결정한다. 이온원에서 만들어진 $H^+$, $H_2^+$ 그리고 ${H_3}^+$는 중성화 과정(neutralization) 중 해리(dissociation) 때문에 각각 입사 에너지의 1, 1/2 그리고 1/3을 가진 중성입자가 된다. 중성빔 에너지 효율 제고하기 위해서는 이온원의 전체 이온 중 단원자 수소 이온 밀도 증가가 필요하다. 유도결합형 수소 플라즈마 이온원에서 RF 안테나 주파수에 따른 플라즈마 밀도와 단원자 수소 이온 밀도 비율 변화를 관찰하였다. RF 플라즈마에서 가스 압력이 결정하는 전자의 운동량 전달 충돌 주파수 대비 높은 RF 안테나 주파수(13.56 MHz)와 낮은 RF 안테나 주파수(수백 kHz)의 전력을 인가하였으며, Langmuir 탐침, 안테나 V-I 측정기 그리고 QMS(quadrupole mass spectrometer)을 이용하여 플라즈마 특성을 진단하였다. 플라즈마 밀도와 수소 이온 밀도 분율은 플라즈마 가열 메커니즘과 수소 플라즈마 내 반응 메커니즘에 의해 결정된다. 플라즈마 가열 메커니즘에 따른 실험 결과에 대한 RF 안테나 주파수 효과는 플라즈마 트랜스포머 회로 모델을 통해 해석하였으며, 수소 플라즈마 내 반응은 0-D 정상 상태의 입자 및 전력 평형 방정식 결과로 해석하였다.

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Parametric Analysis of Design Capacity for Tritium Removal Facility

  • 손순환;정양근;이철언
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.250-255
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    • 1997
  • 중수로형(PHWR) 원자력발전소는 감속재와 냉각재로 중수를 사용하고 있어 방사성 수소동위원소인 삼중수소 생성량이 경수로에 비해 크며 계통내 삼중수소 축적량은 운전년수에 따라 증가하게 된다. 중수로형 원전에서 삼중수소 저감화를 위한 장기 대책으로 Tritium Removal Facility를 적용하는 경우, 우선적으로 괴려하여야 할 사항은 적절한 TRF의 용량을 결정하는 것이다. 이는 초기 시설 투자비뿐만 아니라 설비 및 운전의 신뢰도와 이용율에도 영향을 미치므로 연속운전이 가능하도록 용량을 결정하는 것이 중요하다. 이를 위해 감속재를 대상으로 삼중수소 농도 목표치, 삼중수소 농도 목표치 도달기간, 탈 삼중수소율, TRF 적용시점이 TRF 처리량과 촉매탑 높이에 미치는 영향을 분석하였다. 삼중수소 농도 목표치는 5~15Ci/kg, 도달기간은 3~8년, 탈 삼중수소율은 0.05~0.4, TRF 적용시점은 가동 후 10~20년이 적절한 것으로 확인되었다.

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Economic Evaluation of Two-step Biohydrogen/biomethane Production Process (이단계 바이오 수소/메탄 생산공정의 경제성 평가)

  • Oh, You-Kwan;Kim, Yu-Jin;Kim, Mi-Sun;Park, Sung-Hoon
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.17 no.1
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    • pp.98-108
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    • 2006
  • 본 연구에서는 이 단계 연속 바이오 수소/메탄 생산공정의 경제성을 조사하였다. 경제적 관점에서 다양한 수소 및 메탄 발효용 생물반응기를 비교 평가하였다. 이를 바탕으로 포도당으로부터 일 단계 수소발효를 위해 고온 trickling biofilter 반응기 (TBR, $100\;m^3$ 규모)를, 일 단계 반응의 부산물로 생성된 유기산과 알콜류의 이 단계 메탄전환을 위해 고온 upflow anaerobic sludge 반응기 (UASB; $700\;m^3$ 규모)를 선정하였다. 본 이 단계 공정의 수소생산 비용은 $$\;0.26/Nm^3$으로 계산되었고, 이는 고온 TBR 반응기만을 이용한 경우보다 약 30 % 낮았다. 이 단계 공정의 낮은 수소생산 비용은 높은 에너지 회수율과 낮은 슬러지 처리비용에 의한 것이었다. 생물학적 수소 생산공정의 경제성은 탄소원의 종류, 생물반응기의 형태 등 여러 인자에 의해 변경될 수 있으나, 본 연구결과는 향후 연구를 위한 유용한 기준으로 고려될 수 있다.

Development of Web-based Simulator for Hydrogen Station (수소충전소 웹기반 가상교육 시뮬레이터 개발)

  • Kim, Eun-Yong;Kim, Jin-Kyung;Lee, Yeong-Hui;Kim, Eun-Jung;Kim, Young-Gyu;Moon, Il
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • pp.117-122
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    • 2008
  • 본 연구에서는 수소 경제의 핵심 인프라 시설인 수소 충전소의 조업자 안전 운전을 위한 교육 및 훈련 프로그램을 구축하였으며, 개발된 프로그램은 크게 수소안전교육 모듈, 수소 충전소 가상체험 모듈, 가상 사고 시나리오 모듈로 구성되어 있다. 수소안전교육 모듈에서는 수소 사고의 특징과 안전 물성 등의 자료를 수록함으로써 수소에 안전에 대한 이해를 돕도록 하였으며, 가상체험 모듈에서는 충전소의 구성과 용도를 3D Virtual Reality 기술을 도입해 간접 체험할 수 있도록 하였다. 또한 가상사고 모듈에서는 수소 충전소에서 일어날 수 있는 사고에 대한 동적 모사를 수행하여 사고의 전개 과정 및 결과를 체험해 볼 수 있도록 하였다. 이와 함께 사고가 일어났을 경우 신속하고 정확한 대응을 통해 피해를 최소화하기 위한 ERP(Emergency Response Plan)과 SOP(Standard Operating Procedure)를 개발하였다.

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simulation of PSA process in $H_2$ production process from WGSR (WGSR off gas로부터 수소 회수를 위한 PSA 연계공정 모델링 및 공정모사)

  • Kim, Min-Kyu;Ahn, Sol;Lee, Chang-Ha
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.518-521
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    • 2008
  • 수소에너지는 다양한 원료로부터의 수소생산을 위한 반응기술 및 생산물로부터 수소 정제를 위한 분리기술의 확립과 더불어, 대형화 시스템부터 소형 시스템에 이르는 공정기술을 확보하는 것이 다가오는 청정 대체에너지 체제에 대비하기 위하여 필요하다. 이를 위해서는 생산된 수소 혼합물에서부터 수소를 분리 정제하는pressure swing adsorption (PSA) 의 개발이 필수적이다. 이 기술은 이미 다양한 분야에 성공적으로 상용화 적용되어 기술의 타당성을 제시하고 있으나, 국내의 경우 수입에 의존하고 있어 이를 설계 할 수 있는 공정모사기 (simulator)의 개발이 우선되어야 한다. 따라서 효율적으로 PSA 공정 및 scale-up기술을 확보하기 위해서는 전산모사기 개발의 선행이 필수적이다. PSA 공정의 전산모사기는 물질수지, 에너지수지, 모멘텀수지와 더불어 흡착평형과 속도식이 결합되어 개발되어야 한다. 특히 공정에 다양한 단계가 적용되기 때문에 복잡한 boundary condition이 적용되며, 연속순환공정이라 하더라도 각 단계가 discrete 하게 해석되어야 한다. 따라서 공정모사는dynamic simulator로 개발되어야 정확도를 확보할 수 있다. 본 연구에서는 제철소에서 발생하는 수소혼합물이 WGSR 반응기를 거쳐 수소의 농도를 향상 시키고, 이를 유입가스로 사용하는 $H_2$ PSA 공정 모사기를 개발하고자 한다. 수소 생산을 위한 PSA 공정 모사기 개발을 통하여 95% $H_2$ 순도와 90% 회수율 규모의 수소를 생산할 수 있는 PSA 공정의 설계 기술기반을 확보하고자 한다.

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Feasibility Study of the Combustible Gab Control System Following a LOCA (냉각재 상실사고시 가연성 가스제거 계통의 타당성 조사)

  • Hyung Won Lee;Chang Sun Kang
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • v.16 no.4
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    • pp.217-223
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    • 1984
  • The feasibility of not employing recombiners rather using the postaccident Purge system alone to control hydrogen concentration in the containment following a LOCA, is analyzed in this paper. For this study, the hydrogen concentration in the containment, hydrogen removal through the purge system, and additional off-site dose due to hydrogen purge were calculated. The economic justification of a hydrogen recombiner system (2 recombiners) was also investigated by using the cost benefit concept. As a result, the purge system is sufficient to maintain the hydrogen concentration at a safe level without hydrogen recombiners, and it meets the dose limit requirements set forth in 10 CFR part 100. A hydrogen recombiner system would be justified based on cost-benefit concept for common use in a site with 4 units or more.

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KSTAR 2009 실험을 통하여 얻어진 플라즈마 대항부품 내 부의 수소 흡착량과 향후 고주파 가열에 미치는 효과 분석

  • Gwak, Jong-Gu;Kim, Seon-Ho;Wang, Seon-Jeong;Na, Hun-Gyun;Park, Jae-Min
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.296-296
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    • 2010
  • 핵융합로에서 플라즈마 대항부품(Plasma facing components) 내부에 흡착되는 수소에 대한 조절은 삼중수소의 흡착으로 인한 운전시간 제한뿐만 아니라 원활한 토카막 방전유지를 위하여 매우 중요한 문제이다. 특히 고주파 가열에서는 수소를 소수종으로 사용하는 경우 수소 농도에 대한 수 % 이내의 정밀한 조절이 필요하므로 플라즈마 대항부품 내부의 수소 함유량에 대한 조절이 매우 중요하다. 2009 KSTAR 실험에서는 인보드와 아웃보드에 흑연재질의 플라즈마 대항부품을 사용하였다. 이들은 설치후 진공배기 이전까지 장시간 공기에 노출되었으므로 상당량의 수소와 물이 흡착되었으리라고 예상되었다. 본 발표에서는 잔류가스분석기 및 분광법을 이용하여 토카막 방전중의 수소와 중수소의 비율을 측정하였고 이들을 토카막 방전유지시간, 방전세정과정 등을 매개변수로 분석하였다. 한달여의 토카막 실험을 통하여 플라즈마 대항부품에 대한 활발한 세정활동이 이루어졌음에도 불구하고 중수소에 대한 수소의 농도는 50 % 근방의 값을 유지하였다. 2010년도 실험에서는 신규 설치되는 디버터도 흑연을 사용할 계획이므로 플라즈마 대항부품의 수소흡착량은 더욱 증가할 것이다. 따라서 2010년도에 KSTAR 플라즈마에서 효과적인 고주파 가열을 달성하기 위하여는 강력한 세정 활동을 포함한 수소의 농도 제거활동이 선행되어야한다.

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