수소는 다양한 신재생에너지 중 환경친화적인 에너지로 각광받고 있지만 농업에 적용된 사례는 드물다. 본 연구는 수소 연료전지 삼중 열병합 시스템을 온실에 적용하여 에너지를 절 약하고 온실가스를 줄이고자 한다. 이 시스템은 배출된 열을 회수하면서 수소로부터 난방, 냉각 및 전기를 생산할 수 있다. 수소 연료 전지 삼중 열 병합 시스템을 온실에 적용하기 위해 서는 온실의 냉난방 부하 분석이 필요하다. 이를 위해서는 온 실의 형태, 냉난방 시스템, 작물 등을 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 건물 에너지 시뮬레이션(BES)을 활용하여 냉 난방 부하를 추정하고자 한다. 전주지역의 토마토를 재배하 는 반밀폐형 온실을 대상으로 2012년부터 2021년까지의 기 상데이터를 수집하여 분석했다. 온실 설계도를 참고하여 피 복재와 골조를 모델화하여 작물 에너지와 토양 에너지 교환을 실시했다. 건물 에너지 시뮬레이션의 유효성을 검증하기 위 해 작물의 유무에 의한 분석, 정적 에너지 및 동적 에너지 분석 을 실시했다. 또한 월별 최대 냉난방 부하 분석에 의해 평균 최 대 난방 용량 449,578kJ·h-1, 냉방 용량 431,187kJ·h-1이 산정 되었다.

In order to respond to environmental pollution, developed countries, including Korea, have begun to conduct research to utilize hydrogen energy. For mass transfer of hydrogen energy, storage as liquid hydrogen is advantageous, and in this case, the volume can be reduced to 1/800. As such, the transportation technology of liquefied hydrogen for ships is expected to be needed in the near future, but there is no commercialized method yet. This study is a study on the technology to test the performance of the components constituting the membrane type storage container in a cryogenic environment as a preparation for the above. It is a study to find a way to respond by analyzing in advance the problems that may occur during the shear test of adhesives. Through this study, the limitations of ISO4587 were analyzed, and in order to cope with this, the specimen was supplemented so that fracture occurred in the adhesive, not the adhesive gripper, by using stainless steel, a low-temperature steel, to reinforce the thickness. Based on this, shear evaluation was performed under conditions lowered to minus 243℃, and it was confirmed that the breaking strength was higher at cryogenic temperatures.

본 연구에서는 실리카 복합막 기반 고분자 전해질막을 5단 연료전지 스택에 적용하여 성능 평가를 수행하였다. 이를 통하여, 개별 구성 요소의 성능도 중요하지만, 전체적인 관점에서 공급되는 연료의 유량이 스택 성능에 중요한 역할을 하며, 특히 수소의 유량에 크게 의존한다는 사실이 확인하였다. 산소의 유량을 증가시켜도 성능의 변화는 미미한 반면, 수소 의 유량을 증가시키면 성능이 향상되는 것을 확인하였다. 그러나 수소의 유량 증가는 수소와 산소 유량 비율의 불균형을 초 래하여 장기적으로는 스택 성능과 내구성을 저하시키는 문제가 관찰되었다. 이러한 현상을 스택 구성 요소 및 개별 단위 셀 에서도 관찰할 수 있었으며, 따라서 스택 운전 시 각 구성 요소의 성능을 최적화하는 것 외에도 균일한 유량 제어를 위해 유 로 설계 및 운전 조건을 최적화하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 실리카 복합막은 최대 출력 기준 25 W 이상의 성능을 나타내어 실제 연료전지 시스템에 적용하기에 충분한 성능을 갖춘 것으로 판단된다.

Demand for research on the use of hydrogen, an eco-friendly fuel, is rapidly increasing in accordance with global environmental problems and IMO environmental regulations in the shipbuilding and marine industry. In the case of hydrogen, similar to liquefied natural gas, it has a characteristic that its volume decreases hundreds of times during phase transformation from gas to liquid, so it must be stored in a tank in the form of liquefied hydrogen for transport efficiency. The material of the liquid hydrogen tank is selected in consideration of mechanical properties and hydrogen embrittlement at cryogenic temperatures. In this study, welding research was conducted on STS316L material, which was most commonly used in the space industry. In this study, flux cored arc welding was performed under 4 welding conditions to derive the optimal welding conditions for STS316L material, and then mechanical properties of the welded part were compared and analyzed.

신재생에너지로서 수소에 대한 수요가 증가하고 있으나 기존의 화석 연료와 달리 수소는 연료 공급을 위한 전용 충전소가 필 요하며, 이러한 인프라 확보를 위해서 수소충전소의 위험성 평가가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 정성적 위험성평가와 정량적 위험성 평가로 구분하여 수소충전소에 대한 위험성평가를 수행하였다. 정성적 평가는 Hazard and Operability Analysis(HAZOP) 기법을 사용 하여 Dispenser Module을 두 개의 Node로 평가하였으며, Criticality Estimation Matrix에 따라 Filter의 막힘으로 인한 사고와 고압 사고의 위험 도가 High Level로 평가되었다. 정량적 위험성 평가는 Hydrogen Korea Risk Assessment Module(Hy-KoRAM)을 사용하여 화재의 형상과 피해영 향범위를 나타냈고, 개인적 위험도와 사회적 위험도에 대한 평가를 수행하였다. 개인적 위험도는 수소충전소로부터 약 100m 떨어진 공공 시설 부근까지 추가적인 안전조치가 고려되는 As Low As Reasonably Practicable(ALARP) 구간의 위험도를 보였고, 사회적 위험도 역시 약 10명의 사망자가 발생할 사고빈도가 1E-04/year로 도출되며 ALARP 구간 내에 나타났다. 정성적·정량적 위험성 평가 결과, 공정 단계의 추 가적인 안전 조치와 수소충전소 부근의 제한구역 설정을 통하여 안전성 향상 방안을 제시하였다.

금속의 취성화는 수소와 접촉하는 구조물을 안정적으로 설계하는데 있어서 큰 문제가 되어왔다. 본 논문에서는 분자동역학 해석을 통해 균열선단 주변에 모인 수소원자들이 전위 이동 현상을 억제하고, 이로 인해 벽개 파괴 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 다양한 수소 농도, 하중 속도, 수소 확산 속도 등을 바꾸어가며 분자동역학 해석을 수행하였고, 이에 따른 수소 취성화를 최소화시킬 수 있는 조건들을 조사하였다. 분자동역학 해석 결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하였으며 이를 바탕으로 수소 취성화 현상을 정량화하여 평가하였다.

Public complaints arising from centralized animal manure treatment plants are increasing due to the odors produced during animal manure treatment. Various physico chemical and biological methods are used to mitigate such odors. Still, many problems exist, such as a lack of fundamental data on odor generation characteristics and design standards for odor mitigation facilities. Therefore, this study evaluated the characteristics of NH3 and H2S gas produced from a centralized animal manure treatment plant. The centralized animal manure treatment plant selected in this study has a treatment capacity of 150 tons (animal manure and food waste) per day. The composting matrix was mechanically turned from 9:00 am to 6:00 pm on weekdays and not turned all day on weekends. The NH3 concentrations measured during the day on weekdays (96.4 ± 7.8 ppmv) were about 14% higher than on weekends (84.9 ± 15.9 ppmv). During the week, the ammonia concentration during the day was about 15% higher than at night, but there was no difference between day and night on weekends. The hydrogen sulfide concentration during the day (4,729 ± 3,687 ppbv) on a weekday was about 4.7 times higher than at night (1,007 ± 466 ppbv). The results of this study provide valuable information that is necessary for the operation of odor mitigation facilities. It is expected that the results will contribute to establishing an operational strategy that can reduce the energy required to collect exhaust gas.

This study evaluated the odor mitigation effect of rice husk biochar addition to the bedded pack dairy barn floor using lab-scale reactors for five days. Rice husk biochar mixed with dairy manure and sawdust mixture at different ratios (5%-addition test unit: adding biochar by 5% of the total solid weight of the mixture, 10%-addition test unit: adding biochar by 10% of the total solid weight of the mixture). Cumulative NH3 and H2S emissions of 10%-addition test unit were reduced by 26% (p< 0.05) and 46% (p = 0.0655), respectively, compared with control. However, 5%-addition test unit did not show NH3 and H2S emission reduction. Further research is needed to determine the appropriate level of biochar addition between 5 and 10%, and to evaluate applicability in the field through economic analysis.

To test a flameproof enclosure for the safety certificate, a reference pressure of explosion needs to be determined. However, the explosion pressure may be changed according to relative humidity of explosive gases. Therefore, the guideline on relative humidity should be recommended for measuring the explosion pressure for accurate and reproducible testings. This study examined the relationship of explosion pressure with relative humidity of hydrogen (31 vol %)-air and acetylene (14 vol %)-air mixture gases. The explosion pressures were measured by increasing the relative humidity of the gases by 10 % from dry state to 80 % in a cylindrical explosion enclosure of 2.3 L. on ambient temperature and atmospheric pressure (1 atm). The maximum explosive pressures were remained almost constant until the relative humidity reached 10 % for the hydrogen-air mixture and 20 % for the acetylene-air mixture. However, the maximum explosive pressures linearly decreased as the relative humidity increased. Based on the results of the study, it would be recommended to use 10 % relative humidity for the hydrogen-air mixture and 20 % for the acetylene-air mixture as the critical value in testing a flameproof enclosure.

본 실험에서는 무전해 도금을 통하여 Pd 및 Pd-Cu 분리막을 제조하여 수소 투과 성능을 분석하였다. 분리막의 지 지체는 α-Al2O3 세라믹 중공사를 사용하였다. Pd-Cu 분리막은 무전해 도금을 실시하였고 Pd-Cu 합금을 만들기 위하여 수소 분위기에서 500°C, 18 h 동안의 열처리 과정을 거쳤다. 그 후, Pd-Cu 분리막은 EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), XRD (X-ray Diffraction) 분석을 통해 합금이 형성된 것을 확인하였다. Pd 및 Pd-Cu 도금층의 두께는 SEM (Scanning Electron Microscope) 분석을 통해 각각 약 3.21, 3.72 μm으로 측정되었다. 수소 투과 성능은 수소 단일 가스, 혼합가스(H2, N2)에서 350~450°C, 1~4 bar의 범위에서 수소 투과 실험을 진행하였다. 수소 단일 가스에서 Pd 및 Pd-Cu 분리막은 450°C, 4 bar에서 최대 54.42, 67.17 ml/cm2⋅min의 flux를 가지며, 혼합가스에서는 450°C, 4 bar의 조건일 때, 각각 1308, 453의 separation factor가 나오는 것을 확인하였다.

고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)의 핵심 구성요소 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 수소이온을 애노드(anode)에서 캐소드(cathode)로 이동시키는 전해질의 역 할 및 연료의 투과를 막는 분리막으로서의 역할을 수행하며 PEMFC의 성능 및 효율을 결정짓는 핵심 소재이다. 현재 나피온 (Nafion®)으로 대표되는 과불소화계 전해질 막이 높은 수소이온 전도도 및 화학적 안정성으로 인해 상용화 되었지만, 높은 생 산비용과 구동 시 환경오염 물질이 배출된다는 문제점을 갖고 있다. 이를 대체할 PEM 소재로써 고분자의 구조 조절 및 개질 과정이 용이한 다양한 종류의 탄화수소계 고분자가 제시되고 있지만, 실제 PEMFC에 적용되기 위해서는 성능 및 내구 특성 을 개선해야 하는 과제가 남아있다. 이에 본 총설은 탄화수소계 PEM의 성능 및 내구 특성을 향상시키기 위해 1) 가교 구조 를 도입한 가교 막 개발, 2) 무기 첨가제 도입을 통한 유⋅무기 복합 막 개발 및 3) 다공성 지지체를 활용한 강화 복합 막을 개발하는 연구에 대해 살펴보고자 한다.

The effect of Cr and Mo contents on the hydrogen embrittlement of tempered martensitic steels was investigated in this study. After the steels with different Cr and Mo contents were austenitized at 820 °C for 90 min, they were tempered at 630 °C for 120 min. The steels were composed of fully tempered martensite with a lath-type microstructure, but the characteristics of the carbides were dependent on the Cr and Mo contents. As the Cr and Mo contents increased, the volume fraction of film-like cementite and prior austenite grain size decreased. After hydrogen was introduced into tensile specimens by electrochemical charging, a slow strain-rate test (SSRT) was conducted to investigate hydrogen embrittlement behavior. The SSRT results revealed that the steel with lower Cr or lower Mo content showed relatively poor hydrogen embrittlement resistance. The hydrogen embrittlement resistance of the tempered martensitic steels increased with increasing Mo content, because the reduction in the film-like cementite and prior austenite grain size plays an important role in improving hydrogen embrittlement resistance. The results indicate that controlling the Cr and Mo contents is essential to achieving a tempered martensitic steel with a combination of high strength and excellent hydrogen embrittlement resistance.