• 제목/요약/키워드: 수전해

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음이온 교환막 알칼리 수전해의 운전 조건 최적화 (Optimization of Operating Parameters for Alkaline Water Electrolysis Using Anion Exchange Membrane)

  • 장명제;원미소;이규환;최승목
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • pp.151-151
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    • 2016
  • 수소는 친환경 에너지원으로 주목 받고 있으며 미래 화석연료의 고갈에 대비할 수 있는 물질이다. 수전해는 natural gas steam reforming 또는 coal gasification 같은 방법에 비해 공해 물질의 방출이 없어 미래지향적인 기술로 간주된다. 저온형 수전해는 크게 알칼리 수전해와 고분자 전해질막 수전해로 구분되며 각각의 기술은 장단점을 가지고 있다. 알칼리 수전해는 비백금계 물질을 촉매로 사용할 수 있는 이점이 있으나 알칼리 용액으로 인한 부식, 높은 과전압에 의한 효율저하 그리고 간헐적인 사용에 적합하지 않다. 고분자 전해질막 수전해는 간헐적인 사용이 용이하고 높은 에너지 밀도를 가지지만 산성분위기로 인한 백금계 촉매를 사용해야 하므로 수소 생산 비용이 증가하게 된다. 본 연구에서는 알칼리 수전해와 고분자 전해질막 수전해 방식의 이점을 최대한 이용하고 단점을 극복하기 위한 방법으로 음이온 교환막(anion exchange membrane, AEM)을 적용한 셀 구조를 소개한다. 본문에서는 AEM 수전해 단위 셀의 구성요소들인 AEM 종류, 가스 확산층의 밀도와 운전조건인 알칼리 수용액 농도, 온도의 조건을 다르게 하여 최상의 구성 요소 조건 및 운전조건을 알아보았다.

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수전해 반응에 의한 고분자전해질 연료전지 전극과 막의 열화 (Degradation of Electrode and Membrane in Proton Exchange Membrane Fuel Cell After Water Electrolysis)

  • 정재현;신은경;정재진;나일채;추천호;박권필
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.52 no.6
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    • pp.695-700
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    • 2014
  • 고분자전해질 연료전지로 물을 전기분해하여 수소와 산소를 발생시킬 수 있다. 그러나 1.7V 이상의 높은 전압에서 수전해 반응이 일어나므로 전극과 고분자 전해질 막의 열화가 빠르게 진행된다. 수전해 과정에서 anode의 열화를 방지하기 위해 촉매로 지지체 없는 $IrO_2$를 보통 사용하는데 본 연구에서는 고분자전해질 연료전지용 Pt/C 촉매를 수전해 반응에 그대로 사용했을 때 전극과 막의 열화 현상을 분석하였다. 1.8~2.0 V 전압 범위에서 수전해 반응 후 고분자 전해질 연료전지 구동 조건에서 I-V, CV, 임피던스, LSV를 측정했다. 수전해 전압이 높을수록 전극과 막의 열화 속도가 증가하였다. 2.0 V에서 1분 동안 수전해 반응했을 때 수소 수율은 88%였고, 전극과 고분자 막이 열화되어 0.6 V에서 성능이 49% 감소하였다.

철제 스핀들에서 무선전력전송을 위한 송전기와 수전기의 상관관계 연구 (Study on Correlation with Receiving Coil and Transmitting Coil for Wireless Power Transfer at Iron Spindle)

  • 이기범;안건태;최강혁
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • pp.18-19
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    • 2015
  • 본 논문에서는 회전체에 붙어있는 센서에 전원을 공급하기 위하여 전자기 공진형 무선전력전송을 사용하고 있다. 회전체는 철제 스핀들로 만들어 졌으며, 스핀들 표면에 수전기를 부착하여 무선전력을 수전하고 있다. 송전기에 무선전력을 송전하고 수전기에서 전력을 수전하고자 할 때, 철제 스핀들 때문에 전력 전달효율이 감소된다. 따라서 최적의 전력전달 조건을 찾아 송전기와 수전기의 위치 및 크기를 설계하여야 한다. 본 논문에서는 송전기의 위치를 변화시키고, 수전기의 각도를 변화시키면서 송 수전기 간의 전력전달 특성을 연구하였다.

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비귀금속 전기화학 촉매의 수전해 산소 발생 특성 (Oxygen Evolution Characteristics of Non-Noble Metal Electrochemical Catalysts for Water Electrolysis)

  • 박유세;최승목;이규환;김양도
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • pp.168.1-168.1
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    • 2017
  • 화석연료를 대체하기 위한 에너지원으로서 수소에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수전해는 무한 청정한 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 기술로써 대표적으로 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE)와 고분자 전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)가 있다. 그 중, AWE는 알칼리 분위기에서 물분해 반응이 진행되어 촉매의 부식 위험성이 비교적 낮기 때문에 상대적으로 저렴한 비귀금속 산화물 촉매를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 비귀금속인 Cu, Co를 이용하여 $CuCoO_4$를 합성한 후 산소 발생 촉매 물질로 활용하여 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER)특성을 고찰하였다.

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알칼리 수전해용 격리막 기술 연구동향 (A Research Trend on Diaphragm Membranes Alkaline Water Electrolysis System)

  • 임광섭;손태양;정하늘;권동준;남상용
    • 멤브레인
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    • v.31 no.2
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    • pp.133-144
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    • 2021
  • 알칼리 수전해 시스템은 다양한 수소 생산 공정 중에서 가장 온실가스 발생량이 적은 그린 수소를 생산하는 방식 중 가장 오래된 기술이다. 알칼리 수전해 시스템은 알칼리 조건에서 사용되며, 고분자 전해질막 수전해와는 다르게 니켈, 코발트, 은 등의 안정한 전이금속을 전극촉매로 사용할 수 있다. 이 시스템은 가격이 저렴하고 대용량화가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 알칼리 수전해 시스템은 20세기 초부터 MW급 수소발생장치에 적용되어 왔으며 현재 20여 개의 제조업체에서 상용제품을 판매하고 있는 안정화된 기술이다. 본 논문에서는 알칼라인 수전해의 기본원리 및 사용되는 촉매, 전극, 격막 등에 대해 알아보고 그 중 핵심소재인 격막의 연구개발 동향에 대해 살펴보고자 한다.

수전해 수소충전소 부품별 유해위험요인 분석 (A Study on the Analysis of Hazardous Risk Factors for Component in Hydrogen Station with Water Electrolysis Device)

  • 서두현;이광원;김태훈
    • 한국가스학회지
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    • v.23 no.6
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    • pp.33-38
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    • 2019
  • 제조식 수소충전소에서 생산되는 수소가스는 일반적으로 석탄연료의 개질 및 부생가스 등을 활용하지만 순수물을 활용한 수전해 기술의 경우 청정한 기술로 각광 받고 있다. 전기에너지를 이용하여 순수한 물로부터 수소를 생산하는 기술 중에는 향후 가격 및 성능 경쟁에서 우수한 PEM(Polymer Electrolyte Membrane electrolysis)을 이용한 개발이 주로 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 수소충전소 중 개발단계에 있는 PEM 수전해 수소충전소에 대해 잠재된 유해위험요소를 확인하여 안전한 수소생산 및 수소충전소의 활성화를 도모하고자 한다. 유해위험요소를 도출하기 위해서는 수전해 수소충전소의 설비 및 장치의 안전성이 우선 확보되어야하기에 FMEA(Failure Mode & Effect Analysis)를 수행함으로써 수전해 및 수소충전소의 설비에서의 유해위험요인을 분석하였다.

스테인레스 강의 수전해 전극 응용기술 동향 (Technology Trends in Stainless Steel for Water Splitting Application)

  • 김문수;하재윤;김용태;최진섭
    • 전기화학회지
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    • v.24 no.2
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    • pp.13-27
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    • 2021
  • 스테인레스 강은 지구상에서 가장 널리 사용되고 있는 철의 합금으로 니켈과 크롬을 포함하여 높은 내부식성을 가지고 있어 구조용 강재로 사용하기 매우 적합하다. 또한, 최근에는 스테인레스 강에 포함된 철과 니켈의 고유 특성을 이용하여 다양한 고기능성 촉매나 지지체, 또는 전극의 집전체 등으로의 응용 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 특히, 높은 촉매 특성으로 인해 수전해 전극으로의 응용을 위한 스테인레스 강의 표면에서의 활성화 표면 처리 연구가 많이 이루어지고 있다. 이에 본 총설은 수전해 전극 응용을 위한 스테인레스 강의 수전해 전극 응용 표면처리 기술 자료를 정리 및 요약하였으며, 스테인레스 강의 표면처리 방법에 대한 특징 및 이를 통해 스테인레스 강이 저비용 고효율의 수전해 전극 활용을 위한 촉매 물질로써 응용될 수 있는 여러 방법을 제시하였다.

수도 생육후기 광합성 능력과 영양환경이 건물생산과 수량구성요소에 미치는 영향 (The Effect of the Photosynthetic Ability and the Nutritional Status on Dry matter Production and Yield Components of the Rice Plant at the Latter Half of the Growth Stage)

  • 이주열
    • 한국작물학회지
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    • v.21 no.2
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    • pp.187-202
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    • 1976
  • 출수기전후 수도의 광합성능화과 생육상태의 차이가 건물생산과 수량구성요소에 미치는 영향을 구명하고 통일품종의 출수전 저장물질과 출수후 축적 물질이 현미수량을 구성함에 있어서 차지하는 의존도를 재배시기를 달리한 상태에서 조사한바 그 성적을 요약하면 다음과 같다. 1. 등숙기의 광합성능력은 품종간에 차이를 보여 광합성능력이 비교적 높은 품종군(만경, 농림 2002, 동산 38호 Kotominori)과 낮은 품종군(진흥 팔금 통일 금남풍)으로 구별되였으며 그중 진흥 Kotominori 양품종은 수전기에서 유숙기에걸쳐 광합성능력의 저하가 심하였으며 시비법의 차이에 의한 광합성능력의 변동도 큰편이였다. 2. 출수후 광합성능력과 엽신질소함량및 엽중비율(엽신건물중/전건물중)간에는 정의 상관이 인정되었으며 일본품종은 한국 품종에 비하여 그들간의 상관이 더욱 높고 엽신질소함량도 높았다. 3. 수전기로부터 유숙기까지의 근활력소장은 광합성능력 단백태질소함량과도 상호밀접하게 관계하여 수전기에서 유숙기에 걸쳐 근의 산화력이 높은 것은 이삭의 건물증가량을 많게하고 최종적으로는 수량에도 영향하는 것으로 추찰되였다. 4. 공시품종들의 출수전저장탄수화물량과 출수후 탄수화물생산량에 의한 현미구성비율은 출수전 저장 탄수화물에 의존도가 15~26%에 불과하고 나머지 74~85는 출수후 탄수화물 생산량에 의존하고 있다. 5. 수전기의 엽신질소함량과 주당 영화수와의 관계를보면 한국품종군과 일본품종군간에는 2계열의 정의 상관이 인정되었고 시비법 차이에 의한 $\textrm{m}^2$당 영화수는 한국품종군에서는 후기중점 시비구가 일본품종군에서는 기비중점 시비구가 많은 결과를 보여주었다. 6. 출수기를 전후한 건물중과 엽면적은 이앙기가 빠를수록 높은 수치를 보였으며 엽면적 엽량 공히 출수전 3주간에 있어서는 건물증가율과 정의 상관이 인정되여 동기간에 있어서의 건물증가율의 차이는 엽면적의 차에 의하여 직접규제되나 출수후등숙에 접어들면서 엽면적의 직접적인 지배성은 점차로 소실되어 감을 알수 있었다. 7. 현미구성에 있어 출수전 저장동화물질과 출수후 생산된 동화물질에 의존비율은 이앙기가 빠를수록 그리고 엽신 N함량이 많을수록 출수전 저장동화물질에 의존도가 높아 재배시기이동에 의한 환경조건변화로 통일품종의 등숙향상과 수량증대가 가능함을 뒷받침하여 주었다. 8. 8월 17일 출수기를 중심으로 그이전에 출수한 구에서는 저장기간중 일사량 및 일조시간이 많고 평균기온도 높은 양호한 기상조건하에서 경과하게되여 현미구성에 있어 출수전 저장동화물질에 의존도를 높일수 있었다고 본다. 9. 이상의 출수전후 집적량과 기상환경과의 상관을 맺어본 결과 출수전 동화물질 저장량과 출수전 3주간의 평균일사량 일조시수 평균기온과는 고도의 정의 상관이 있었다.

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KIER 실험용 SPE 수전해장치의 실험결과 및 고찰 (Experimental Study on the SPE Water Electrolysis in KIER)

  • 김정덕;심규성;명광식;김종원
    • 한국에너지공학회:학술대회논문집
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    • pp.143-148
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    • 2002
  • SPE(solid polymer electrolyte) 수전해법은 고체고분자전해질 막(membrane)을 전해질로 사용하는 방법으로서 이 전해질 막은 알칼리 수전해에서의 KOH전해질과 격리막을 합쳐놓은 것과 같은 역할을 수행한다. SPE 수전해는 양극(anode)에서 촉매 전극에 의해 물로부터 산소기체(O$_2$)와 수소이온(H$^{+}$)이 발생되며 수소이온(H$^{+}$)은 다량의 물($H_2O$)분자와 함께 고체고분자전해질 막을 통하여 음극으로 이동하여 외부회로를 통해 도달한 전자(e)와 음극(cathode)에서 만나 수소기체(H$_2$)를 발생시키는 방법이다.(중략)

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IoT 센서로 수집한 수전 설비의 온도 데이터를 이용한 오류 빅데이터 분석 (Error Analysis for Temperature Big Data of Hydropower Collected by IoT sensors)

  • 주은진;홍장의
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • pp.553-555
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    • 2017
  • 수전 설비 시스템은 전력 회사에서 3 상 전원을 받는 설비로, 전기를 공급받기 위한 설비이다. 정전이나 제품생산설비의 중단은 기업에 있어서는 경제적 손실이 매우 큰 사고일 수 밖에 없다. 요즘은 IoT 센서를 이용한 수전설비 관리 시스템의 활용이 늘어나고 있는 추세이다. IoT 센서를 이용한 수전 설비의 구축에서 정확한 상태 값의 센싱과 수집된 값의 전송, 그리고 정확성 판단에 대한 이슈들이 고려되어야 하며, 또한 기기간 통신을 통해 실시간 상호작용으로 수전설비의 고장을 어떻게 예방할 것인가에 대한 것이 중요하다. 본 연구에서는 수전 설비의 실시간 감지와 모니터링을 위한 목적으로 기존의 고장 및 오류 정보를 기반으로 하는 빅데이터 분석을 통해 발생 가능한 고장 및 오류를 사전 예측할 수 있도록 정보를 제공하는 것에 주안점을 두었다.