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Development of Test Standards for Ammonia Reformers in Fuel Cell Hybrid Propulsion Ships KCI 등재

연료전지 하이브리드 추진선박용 암모니아 개질기 시험기준 개발 연구

  • 언어ENG
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/446735
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해양환경안전학회지 (Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety)
해양환경안전학회 (The Korean Society Of Marine Environment & Safety)
초록

국제해사기구(IMO)의 선박 환경규제 강화에 따라 선박 배출 온실가스 저감을 위한 대체연료 및 새로운 추진시스템의 도입이 활발히 진행되고 있다. 특히 연료전지와 배터리를 결합한 하이브리드 전기추진시스템은 배출가스 제로 및 높은 에너지 효율을 통해 차세 대 친환경 선박의 주요 대안으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이러한 전기추진시스템에 적용되는 암모니아 개질기의 선박 탑재를 위한 시험기준과 절차를 개발하고 그 타당성을 검증하였다. 암모니아는 저장 용이성, 운송 효율성 및 무탄소 배출 특성으로 인해 차세대 수소 공급원으로 주목받지만, 고온 개질기 필요, 독성 및 부식성, 잔류 암모니아 슬립 등 복합적 기술 문제와 안정성 확보 방안이 필수적이다. 이를 해결하기 위한 방안으로 본 논문은 실선 운항 조건을 반영한 4가지 핵심 시험항목(수소 생산량, 수소 순도, 잔류 암모니아 슬립, 경 사안정성)을 도출하고, 각 항목별로 시험환경, 절차, 측정기준, 수용기준을 포함한 정량적 시험방법론을 제시하였다. 해당 시험기준은 ISO 14687, IMO IGF Code 등 국제 기준을 기반으로 연계되며, 실선박에서의 신뢰성, 반복성, 실현가능성을 확보하기 위한 기반 자료로 활용 가 능하다.

As the International Maritime Organization(IMO) continues to strengthen environmental regulations for the shpping industry, the adoption of alternative fuels and advanced propulsion technologies to reduce greenhouse gas emissions is gaining momentum. Among these, hybrid electric propulsion systems that integrate fuel cells and batteries have emerged as promising solutions for next-generation eco-friendly ships, owing to their zero-emission potential and high energy efficiency. This study focuses on the development of standardized testing protocols and procedures for integrating ammonia reformers into such propulsion systems to validate their technical feasibility. Ammonia is increasingly regarded as a next-generation hydrogen carrier owing to its relatively simple storage, requirements, efficient transport characteristics, and carbon-free combustion. However, its application presents significant challenges, including the need for high-temperature reforming processes, as well as safety and technical concerns related to its toxicity, corrosiveness, and the risk of unconverted ammonia slip. To address these challenges, this study defines four core test parameters, namely hydrogen production rate, hydrogen purity, residual ammonia slip, and inclination stability under realistic ship operating conditions. For each parameter, a quantitative testing methodology is proposed, encompassing test environment, configuration, procedural stps, measurement criteria, and acceptance thresholds. These standards are designed in alignment with international frameworks, including the IMO IGF Code and ISO 14687, thereby ensuring that the proposed technologies can be evaluated in terms of reliability, repeatability, and applicability to real world maritime operations. The outcomes of this research are expected to provide foundational data for performance validation, classification society approval, and the future standardization of ammonia-based fuel cell systems for marine applications.

목차
Abstract
요 약
1. Introduction
2. Analysis of Domestic and InternationalTechnological Trends and Standards forTest Item Development
    2.1 Absence of Certification Standards for Marine AmmoniaReformers
    2.2 Trends in Related International Standards
    2.3 Analysis of Global Trends and Application Cases ofAmmonia Fuel Cell Technologies by Country
3. Derivation and Validation of Test Items forMarine Reformers
    3.1 Configuration and Types of Marine Reformers
    3.2 Derivation of Test Items for Marine Reformers
    3.3 Derivation of Test Items for Marine Reformers
4. Conclusion
사 사
References
저자
  • Junyoung Hwang(PhD Candidate, Department of Marine System Engineering, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) | 황준영 (국립한국해양대학교 기관시스템공학과 박사과정)
  • Jeongkuk Kim(Research Associate (PhD), Division of Marine System Engineering, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) | 김정국 (국립한국해양대학교 기관공학과 연구원)
  • Jaehyuk Choi(Professor (PhD), Division of Marine System Engineering, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) | 최재혁 (국립한국해양대학교 기관시스템공학부 교수)
  • Jaejung Hur(Professor (PhD), Division of Marine System Engineering, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) | 허재정 (국립한국해양대학교 기관시스템공학부 교수)
  • Hyeonmin Jeon(Professor (PhD), Division of Marine System Engineering, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) | 전현민 (국립한국해양대학교 기관시스템공학부 교수) Corresponding author
  • Hyeunchul Kim(Center Leader (PhD), Korea Marine Equipment Research Institute, Unsan 44776, Korea) | 김현철 (한국조선해양기자재연구원 센터장)