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증분용량 및 차동전압 분석법을 이용한 리튬이온 배터리 SOH 추정 방법 연구
박성윤(Seong Yun Park),이평연(Pyeong Yeon Lee),유기수(Ki Soo Yoo),김종훈(Jong Hoon Kim) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.3
최근 신재생에너지 연계형 ESS 및 전기자동차 시장이 활성화됨에 따라 높은 에너지 밀도, 출력밀도, 장수명 효과 등의 장점으로 리튬이온 배터리가 다양한 분야에 사용되고 있다. 하지만, 리튬이온 배터리의 사용 환경 조건 및 운용 조건에 따라 그 수명 특성이 달라지며, 용량 감소 특성이 비선형적으로 나타난다. 리튬이온 배터리 수명은 기기의 수명에 직결되기 때문에 리튬이온 배터리의 수명 예측은 매우 중요하다. 본 논문에서는 증분용량 분석법과 차동전압 분석법을 이용한 리튬이온 배터리 노화 메커니즘 분석방법을 기술하였으며, 용량 추정을 위한 특성 파라미터를 도출하였다. 도출된 특성 파라미터를 검증하기 위해 원통형 셀을 이용하여 상온과 고온환경에서 사이클 수명 시험을 진행하였으며, 특성 파라미터를 추출하여 배터리의 SOH(state-of-health)를 추정하였다. Given the increasing interests in renewable energy-linked energy storage systems (ESSs) and electric vehicles (EVs), lithium-ion batteries are being applied in various fields owing to their advantages of a high energy density, power density, and long life. However, the life of a lithium-ion battery varies depending on its operating environment and conditions; furthermore, the degradation in its capacity is non-linear. As the life of a lithium-ion battery is directly related to the life of the device, it is essential to predict the life of lithium-ion batteries. For this purpose, in this study, incremental capacity analysis and differential voltage analysis were employed, and the characteristic parameters for estimating capacity were derived. To verify these derived characteristic parameters, a cycle life test was performed at room temperature and high temperature conditions by using the 18,650 cylindrical cell, where characteristic parameters were extracted to estimate the battery life.
열 전처리에 의한 멜라노이딘 생성이 폐활성 슬러지의 혐기성 소화에 미치는 영향
박성윤(Seong-Yun Park),오두영(Doo Young Oh),장은애(Eun-Ae Jang),박기영(Ki Young Park) 유기성자원학회 2022 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.추계
활성 슬러지 공정은 하수 및 산업폐수 처리에 널리 적용되지만 공정 부산물로 다량의 폐활성슬러지(Waste Activated Sludge, WAS)를 생성한다. 폐활성 슬러지의 발생량은 매년 증가하는 추세를보이며 슬러지 처리 비용은 전체 공정의 50%를 차지하기 때문에 유기물의 안정화, 슬러지 부피 감량, 유기탄소의 생화학적 과정을 통한 바이오가스 전환이 가능한 혐기성 소화를 통하여 효율적인 처리가 필요하다. 그러나 WAS의 복잡한 구조는 가수분해 속도를 낮추어 소화 효율을 저해하며 개선을위하여 다양한 전처리 기술이 제안된다. 슬러지의 열 전처리는 세포벽 파괴를 통하여 세포 내 물질을용해, 입자 크기를 감소시키며 유기물의 생분해성을 높여 혐기성 소화의의 효율 개선이 가능하지만일정 온도 이상의 고온 열 전처리는 아미노산과 당의 축합반응인 Maillard 반응을 유도하여 난분해성유기화합물을 생성할 수 있다. 본 연구에서 열 전처리 온도에 따른 WAS 혐기성 소화의 영향을 파악하기 위하여 100, 140, 180, 220, 260℃에서 열 전처리 된 WAS의 혐기성 소화를 진행하였다. 열 전처리는 반응시간 30분, 120rpm으로 진행되었으며 실험은 BMP test로 수행되었다. 실험 결과 열 전처리 온도 증가에 따라 메탄 발생량이 증가하였으며, 생분해도 및 VS 감량도 함께 증가하는 경향을보였다. 180℃ 이상의 열 전처리 온도에서는 메탄 발생, 생분해도 및 VS 감량이 감소하였으며 이러한 결과는 Maillard 반응으로 생성된 난분해성 유기화합물 Melanoidin의 생성에 기인한다.
마이크로파 열분해를 통해 생성된 합성가스의 주입이 혐기성 소화에 미치는 영향 분석
박성윤 ( Seong-yun Park ),류준희 ( Jun-hee Ryu ),이종근 ( Jong-keun Lee ),박기영 ( Ki-young Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-
유기성 폐기물은 현재 다양한 방법으로 처리되고 있고 혐기성소화를 통한 자원화기술은 폐기물 처리와 동시에 메탄가스 회수를 통한 자원화가 가능하다. 혐기성소화에서의 메탄 발생량은 최소 40%-60% 정도의 수준으로 나타난다. 25일 기준 누적 메탄가스 발생량은 하수슬러지는 206ml/g-VS, 가죽폐기물은 132ml/g-VS, 음폐수는 115ml/g-VS, 미세조류는 150ml/g-VS로 나타났으며 가장 높은 발생량을 보인 하수 슬러지를 기질로 선택하여 혐기성소화를 진행하였다. 실험은 기존 BMP test를 변형하여 합성가스를 주입해주는 방법으로 진행하였고 기질은 0.5g-VS를 기준으로 주입하였다. 완충능력, 미량원소와 영양물질 공급을 위해 영양배지를 제조하여 식종 슬러지와 9:1 비율로 혼합하여 총량 100ml로 만들고 질소가스를 충전하여 혐기성 조건에서 항온교반기를 이용해 35℃, 175rpm으로 진행하였다. 발생 가스량 측정은 유리주사기를 통해 매일 진행하며 합성가스를 유리주사기를 이용해 매일 20ml씩 반응조 내부로 주입하였다. 생성된 가스이 분석은 GC 분석기를 통하여 실행하였다. 하수슬러지 마이크로파 열분해를 통해 생산되는 합성가스 중 수소를 주입해주어 내부에 존재하는 이산화탄소와 반응하여 메탄으로 전환됨에 따라 발생하는 메탄 수율의 향상을 기대할 수 있다.