가정용 독립 연료전지-배터리 하이브리드 에너지 관리 기술 개발

양석란,김정석,최미화,김영배 한국수소및신에너지학회 2019 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.30 No.2

The energy management technology for an independent fuel cell–battery hybrid system is developed for a household usage. To develop an efficient energy management technology, a simulation model is first developed. After the model is verified with experimental results, three energy management schemes are developed. Three control techniques are a fuzzy logic control (FLC), a state machine control (SMC), and a hybrid method of FLC and SMC. As the fuel cell-battery hybrid system is used for a house, battery state of charge (SOC) regulation is the most important factor for an energy management because SOC should be kept constant every day for continuous usage. Three management schemes are compared to see SOC, power split, and fuel cell power variations effects. Experimental results are also presented and the most favorable strategy is the state machine combined fuzzy control method.

매체순환용 NiO-Al₂O₃계열 산소공여입자의 화학적 특성 및 구조 규명

양석란,김지웅,백점인,류정호,류청걸,김경숙 한국에너지학회 2010 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2010 No.10

혼합물 산소공여입자의 소재개선을 통한 산소전달능력 향상

양석란,제갈성,김경숙 한국에너지학회 2010 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2010 No.10

건물용 독립형 1kW급 PEMFC-배터리 하이브리드 시스템 기술 개발

양석란,김중석,최미화,Yang, Seug Ran,Kim, Jung Suk,Choi, Mi Hwa 한국전력공사 2019 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.5 No.2

We have developed 1 kW-class PEMFC-battery hybrid system independently powering to the building, through the process of system design, current load characteristics analysis, power system configuration for demonstration site and performance evaluation. In order to use the fuel cell and battery as the hybrid type, a control technology for the charging/discharging decision and charging speed of the battery is required rather than using fuel cell. Also output power distribution between PEMFC and the battery is a core of energy management technology. It is confirmed that it is possible to supply independently 1kW powering the building to ensure optimal energy management through the power control experiment of the hybrid system.

소포제중 실리콘 오일의 함량에 대한 분석

김경숙,양석란,임춘식,박현주,Kim, Kyeong Sook,Yang, Seug Ran,LIm, Chun Sik,Park, Hyun Joo 대한화학회 2000 대한화학회지 Vol.44 No.4

현재 한전의 화력발전소에서 사용되는 실리콘 오일계 소포제의 품질관리를위해 각종 실험을 실시한 결과 제조업체별로 다른 계면활성제 (예를 들면 유화제와증점제)를 사용하고 있어 가가의 소포제는 특징적인 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 보다 간편하면서도 정확한 소포제의 품질관리를 위해 고안된본 실험은 소포제에 사용된 계면활성제의 종류나 양에 관계없이 소포제에 함유된 실리콘 오일의 정확한 함량을 측정하고자 시도하였다. 우선 매우 간단한 실험 기구로 행할수 있은 중량법이나 원심분리법을 사용하여 실리콘 오일의 함량을 구한 다음, FT-IR에 의한 분광법을 사용하여 비교${\cdot}$확인하였다. 원심분리법은 바탕실험과 실제 소포제에 대해 적용한 결과, 소포제 내의 실리콘 오일의 전량 회수되지 않으므로 오일 함량의 분석에는 좋은 방법이 될 수 없음을 확인하였다. 한편 일부 회사에서 제조된 소포제의 경우 이들 방법 사리에 상당한 차이를 나타내었다. 비교실험 결과, FT-IR에 의한 분광법이 적은 시료의 양으로 짧은 시간내에 손쉽게 분석이 가능하고 좋은 재현상을 나타내므로, 언급한 전처리 방법과 함께 사용할 경우 첨가된 계면활성제의 종류와 양에 관계없이 좋은 결과를 얻을 수 있다고 판단된다. Many kinds of experiments were performed for the quality control of antifoaming agents used in thermal power pIants of KEPCO. We tried to establish more convenient ans more accurate quantitative analytical method to determine the amount of silicone oil in silicone oil type antifoaming agent regardless of the amount and/or the type of involved surface active agents. First, the amount of silicone oil was measured by gravimetric method or centrifugal method using very simple apparatus, and then was compared to the results of FT-lR spectroscopy. The centrifugal method was turned out a poor method depending upon the recovery test and virtual experiments. Some antifoaming agents showed very similar results between gravimetric method and spectroscopic methods, and the others gave very different results. We concluded that FT-lR spectroscopy is the most convenient and reliable methodto determine the amounts of silicone oil in the antifoaming agents.

A long-term test of a new CO2 sorbent (KEP-CO2P2) in a 0.5 MWe CO2 capture test bed

김경숙,양석란,Joong Beom Lee,Tae Hyoung Eom,류청걸,이하진,Tae-Sung Bae,이영부,이세진 한국화학공학회 2015 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.32 No.4

The performance of a new dry CO2 sorbent KEP-CO2P2 was tested for an extended period of time of 650hours in a 0.5 MWe CO2 capture test bed at Hadong coal-fired power plant. The mass-produced CO2 dry sorbent,KEP-CO2P2 was tested for CO2 sorption and regeneration capacity. With modification of the process as well as the useof KEP-CO2P2 sorbent in a 0.5 MWe CO2 capture test bed, 85% (81-90%) CO2 removal rate was achieved in continuousoperation of 650 hours. Samples were collected and analyzed using particle size analyzer (PSA), ion chromatograph(IC), inductively coupled plasma (ICP), field emission-scanning electron Microscope (FE-SEM), electron probeX-ray micro-analyzer (EPMA) and X-ray diffractometer (XRD). The analysis showed that KEP-CO2P2 was not affectedby SOx, and there were no side reactions to consume K2CO3. However, the regeneration of the sorbent was not completeto need future investigation.

직접개미산 연료전지의 성능향상에 관한 연구

최미화,양석란,진현진,김정석,이충균 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1

개미산은 수소저장능력이 우수하고 수송 및 저장이 편리하여 최근 에너지저장매체로 주목을 받고 있다. 또한 전세계적으로 대량으로 포집된 CO₂를 자원으로 인식하여 CO₂를 재활용하는 방향으로 연구가 변화되고 있으며, 다양한 CO₂ 재활용 방법 중에서 개미산으로 전환하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 대량으로 생산된 CO₂ 재활용 개미산을 연료로 사용하는 직접개미산 연료전지의 성능을 향상시키기 위해 비가역 흡착 촉매 및 막-전극 접합체(MEA)의 최적화를 통하여 200 W급 스택을 제조하였다. 본 연구에서는 60°C, 6M 개미산, 공기공급조건에서 최대전력밀도 183 mW/㎠의 성능을 갖는 50 ㎠ 면적의 MEA 35장을 적층하여 스택을 제조하였고, 평균 200 W와 최대 301 W의 전력을 생산하는 200 W급 스택운전 실증에 성공하였다.

데칼전사 방법을 이용한 대면적 MEA 최적화

김정석,양석란,최미화 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0

막-전극 접합체(membrane-electrode assembly)는 연료전지의 핵심 부품 요소로 전해질막(electrolyte membrane), 산화 및 환원 촉매(catalyst), 가스확산층(gas diffusion layer)으로 구성된다. MEA는 용도에 따라 활성 면적이 다르며, 다양한 방법을 통해 제조될 수 있다. 데칼전사법을 이용하면 상대적으로 큰 활성면적을 갖는 MEA를 제조하는 것이 가능하다. 데칼전사법에서 촉매층을 코팅하는 방법 중 하나인 Dr.Blade방법을 사용하여 제조된 MEA는 잉크의 조성, 코팅하는 조건, 습도에 따라 촉매층에 크랙 또는 잉크의 뭉침 현상이 생기고 코팅 상태가 양호한 촉매층일지라도 촉매 로딩량이 불균일하므로 대면적 MEA제조에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 자동 스프레이 장치(Ultrasonic Spray Coater, Sono-Tek)를 이용하여 촉매층의 뭉침, 크랙 발생 등의 문제가 없으면서 스프레이 되는 전체 면적에 대하여 균일한 촉매량을 갖는 MEA 제조에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 촉매 형성 잉크의 조성, 스프레이 조건 등의 최적화를 통해 대면적 MEA 제조방법을 최적화하였다.

석탄회 분석 방법에 관한 연구

박현주,김경숙,양석란,이계호,Park, Hyun Joo,Kim, Kyeong Sook,Yang, Seug Ran,Lee, Gae Ho 대한화학회 2000 대한화학회지 Vol.44 No.6

화력발전소에서 사용되는 석탄중의 회성분 분석은 노내에서의 슬래깅성(slagging), 파울링성(fouling), 마모성 및 집진성 등을 예측하거나 구성성분에 따라 석탄의 적정 혼탄비율을 결정하는데 유용하게 사용되므로 매우 중요하다. 현재 ASTM에서는 석탄회 분석법은 용융법에 의해 전처리한 후 AAS(Atomic Absorption Spectrometer)로 분석하는 것으로 규정하고 있으나, 이 분석법은 시료의 수가 많은 경우에 상당한 시간과 노력을 필요로 하여 한전의 모든 발전소의 분석업무를 담당하고 있는 본 연구실의 경우에는 적합하지 않다. 따라서, 정확하고 신속한 분석방법을 개발하기 위하여 시료를 LiBO$_2$를 사용한 용융법과 마이크로파을 이용한 용해법으로 전처리를 한 다음 ICP를 사용하여 분석한 결과와 석탄회 시료를 투명한 pellet으로 만들어 XRF로 분석한 결과를 비교${\cdot}$검토하였다. 이번에 확립된 두 가지 전처리법에 의한 ICP 분석과 XRF 방법 모두 석탄회의 주요 성분을 분석하는 데 유용하게 사용할 수 있는 분석방법임을 확인할 수 있었고, 각각의 방법은 장${\cdot}$단점을 가지고 있으므로 사용목적에 따라 적절히 활용될 수 있다. The analysis of coal ash is very important to predict some factors, such as slagging and fouling in the boiler, and to determine optimum mixing ratios of the each coals used. In ASTM, the analysis of coal ash is clarified to use lithium metaborate (LiBO$_2$) as a fluxing agent and then to analyze the pre-treated samples using AAS. However, it takes too much time and efforts to analyze many samples by ASTM method, as a result, this method is not proper in our laboratory in charge of analyses of all power plants. So we tried to establish more convenient and accurate analytical method of coal ash by 3 different methods which are 2 different pre-treatment methods (fusion dissolution and microwave digestion) and XRF analysis method using a clear pellet. Although all 3 methods can be utilized to analyze the major elements of coal ash, each method has its own characteristics, therefore, each method should be chosen according to its own purpose.

2 kW급 개방 캐소드형 연료전지 출력 향상을 위한 온습도 제어

원위위,최미화,양석란,김영배 한국수소및신에너지학회 2017 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.28 No.4

Temperature and humidity regulations of an open-cathode PEM fuel cell with balance of plant (BOP) are developed in this study. The axial fan, a bubble humidifier, set of solenoid valves and a controller are used to perform temperature and humidity control simultaneously. A fuzzy controller is designed, and it shows its superiority in real-time controlling for strong non-linear dynamical fuel cell system. The axial fan speed is used for temperature control and solenoid valve on/off signal of the bubble humidifier is used for humidity control. The axial fan speed is controlled to keep the fuel cell temperature within the desired point. Meanwhile, the bubble humidifier is utilized to moisture hydrogen to manage the water content of membrane. The results show that the proposed fuzzy controller effectively increases the output power of 10% for a PEM fuel cell.