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유기성 폐자원 에너지 저장을 위한 새로운 ESS 인 Vanadium reodx flowbattery에 사용되는 고성능막 개발
양종원 ( Jongwon Yang ),크리스트와르다나마셀리너스 ( Marcelinus Christwardana ),노찬호 ( Chanho Noh ),정미나 ( Mina Chung ),( Dirk Henkensmeier ),권용재 ( Yongchai Kwon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-
최근 폐자원에너지를 이용한 신재생에너지의 활용에 대한 관심이 늘고 있는 추세이다. 유기성 폐자원의 경우 생성되는 메탄가스 및 가연성 가스를 이용한 가스발전이 가장 대표적인 활용 예이다. 그러나 폐자원으로부터 생성되는 가스는 생산량 조절이 어려움이 있다. 또한 가스 발전은 계속적으로 가동되어야 하기 때문에 전기사용량이 적은 심야에는 버려지는 가스가 존재한다. Energy Storage System (ESS)은 낭비되는 전기를 저장하였다가 필요한 요구가 있을 때 사용하는 장치로서 폐자원 에너지와 같은 신재생에너지 산업에 없어서는 안될 부분이다. 또한 에너지를 저장하는데 있어 어떠한 환경오염이나 CO<sub>2</sub>가 발생되지 않는 청정의 에너지 저가 요구된다. 이러한 ESS 중의 하나로, 바나듐 레독스 흐름 전지(Vanadium Redox Flow Batter)는 차세대 에너지 저장장치로서 기존의 리튬전지를 이용한 저장보다 에너지 수명이 10배 이상 길고, 환경에 무해한 물질을 사용하는 친환경적이 물질이다. 그러나 VRFB의 경우 낮은 에너지 밀도와 값비싼 분리막등 보완해야할 점들이 있다. 현재 사용되고 있는 Nafion 계열의 분리막의 경우 값비싼 가격과 활물질의 Crossover 현상을 막아주지 못하는 단점을 가지고 있는데 이를 polybenzimidazole로 구성된 분리막을 사용함으로서 분리막의 표면에 positively charged functional groups을 달아주어 Crossover를 막아주어 에너지효율과 밀도 모두 향상시킬 수 있었다.
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이규빈 ( Kyubin Lee ),안연주 ( Yeonjoo Ahn ),양종원 ( Jongwon Yang ),크리스트와르다나마셀리너스 ( Marcelinus Christwardana ),권용재 ( Yongchai Kwon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2016 No.2
폐기물에서 고 순도의 에너지를 재활용하는 시대가 열였다. 2013년 유기성 폐기물의 해양배출 금지로 인해 한국에서 많은 양의 폐기물을 매립하도록 제도 변경되었다. 또한 온실가스 저감의 목표를 위해 우리나라에서는 2020년까지 기존의 CO2 발생의 37%를 감축하도록 법이 재정되었다. 이러한 배경으로 인해 재생에너지의 정책이 확대되고 신재생 에너지의 공급의무화 제도도 신설되었다. 이러한 이유로 매립된 폐기물에서의 에너지 재사용이 어느 EO보다 높은 관심을 가지고 있으며 매립지에서는 폐기물에서 나오는 메탄가스를 활용한 발전을 통해 매년 큰 수익을 얻고 있는 실정이다. 바이오가스와 같은 신재생에너지에서의 에너지 저장은 매우 중요한 역할을 한다. 신재생에너지의 단점중 하나는 에너지의 생산량이 시간, 외부 환경등에 영향을 받아 일정하지 못하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서는 ESS 가 필수적으로 필요하다. 현재 국가 신재생에너지 확대정책으로 ESS 시스템에 대한 지원을 늘려가고 있다. ESS는 여부의 남는 전기에너지를 화학에너지로 전환하여 저장한 다음 필요한 시기와 양에 따라 저장된 에너지를 다시 전기에너지로 전환하는 장치이다. 그 중 레독스 흐름전지는 리튬배터리가 가지는 짧은 수명과 안전성을 보완한 제품으로 차세대 ESS로 각광받고 있다. 레독스 흐름전지를 통한 바이오가스의 에너지 저장이 차세대 재생에너지 사업에 기여하게 될 전망이며, 우리는 이를 위해 레독스 흐름전지에 중요 구성요소인 전극 및 반응 개선을 위한 카본촉매에 대한 실험을 진행하였다. 이를 통해 기존에 비해 더 높은 에너지 밀도와 고 효율의 에너지를 달성할수 있었다.
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