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.

지속적인 화석연료의 과도한 소비는 지구온난화와 기후환경 위기를 초래하고 있다. 이에 따라 화석연료의 대체 에너지 중 수소에너지가 주목받고 있는데, 수소에너지는 공해물질의 배출이 없고 자원적인 제약이 없다는 장점이 있다. 이에 따라 물의 전기분해를 이용하여 수소를 생산하는 수전해 시스템 및 수소에너지를 연료로 사용하여 전기를 생산하는 연료전 지 시스템과 관련된 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 수전해 시스템과 연료전지의 핵심 소재 중 하나인 음이온 전도성 이오노머 소재를 대상으로 과량의 수화 상태를 반영하여 3D 이오노머 모델을 제작하였다. 최종적으로 과량의 수화상 태에서 이오노머의 구조적인 안정성과 성능 분석을 통해, 수전해 시스템과 연료전지의 핵심 소재인 음이온 전도성 이오노머 설계에 있어서 성능향상 인자를 제시하고자 하였다.

The adsorption of molecular hydrogen on the monolayer graphene sheet under varied temperature and pressure was studied using molecular dynamics simulations (MDS). A novel method for obtaining potential energy distributions (PEDs) of systems was developed to estimate the gravimetric density or weight percentage of hydrogen. The Tersoff and Lennard–Jones (LJ) potentials were used to describe interatomic interactions of carbon–carbon atoms in the graphene sheet and the interactions between graphene and hydrogen molecules, respectively. The results estimated by the use of novel method in conjunction with MDS developed herein were found to be in excellent agreement with the existing experimental results. The effect of pressure and temperature was studied on the adsorption energy and gravimetric density for hydrogen storage. In particular, we focused on hydrogen adsorption on graphene layer considering the respective low temperature and pressure in the range of 77–300 K and 1–10 MPa for gas storage purpose which indicate the combination of optimal extreme conditions. Adsorption isotherms were plotted at 77 K, 100 K, 200 K, and 300 K temperatures and up to 10 MPa pressure. The simulation results indicate that the reduction in temperature and increase in pressure favor the gravimetric density and adsorption energies. At 77 K and 10 MPa, the maximum gravimetric density of 6.71% was observed. Adsorption isotherms were also analyzed using Langmuir, Freundlich, Sips, Toth, and Fritz–Schlunder equations. Error analysis was performed for the determination of isotherm parameters using the sum of the squares of errors (SSE), the hybrid fractional error function (HYBRID), the average relative error (ARE), the Marquardt’s percent standard deviation (MPSD), and the sum of the absolute errors (SAE).

수소에너지는 환경오염과 화석에너지 고갈에 따른 에너지 문제를 해결할 수 있는 유력한 대안으로 주목받고 있다. 수소에너지 시대 개막을 위한 준비는 아직 걸음마 단계이나 정부의 지속적이며 전폭적인 정책적 재정적 지원과 더불어 각 분야의 연구 기술개발 활성화 노력을 통해 조속한 시일 내에 실현될 것으로 예상된다. 세계 무역의 견인차 역할을 맡고 있는 선박에 수소에너지 기술을 도입하고 활용하기 위한 준비와 연구가 절실하다. 일각의 수소 연료전지선박에 관한 연구와 실증이 활발히 진행 중인 사실은 고무적이다. 이와 함께 보다 대형화되는 선박과 해상의 특수한 환경 속에서 수소에너지를 직접 이용해 항행에 필요한 동력을 얻을 수 있는 수소엔진과 같은 다양한 방법에 관한 연구도 병행되어야 할 것으로 판단된다.

Sulfur hexafluoride has an extremely high global warming potential (GWP) because of strong absorption of infraredradiation and long atmospheric lifetime which cause the global warming effect. This study is to identify the effects ofdestruction and removal efficiency of SF6 by the addition of conditioning agent (oxygen, water vapor and hydrogen) whenusing the high ionization energy. The irradiation intensity of ionization energy was 2mA, 5mA, 10mA and 15mA. TheSF6 was completely removed with H2O and H2 gas injection at 2mA. Main by-products were HF and F2 gases. HF andF2 gas formation was increased with irradiation intensity increasing. Most of the by-products of particle were sulfur andmetal sulfate.