산업화가 가속되고 정보 가전기기의 사용이 기하급수적으로 늘어남에 따라 에너지 사용량도 비례하여 증가하고 있다. 21세기 에너지의 생산은 석유, 석탄, 천연가스와 같은 화석연료에 의존하고 있다. 우리나라의 경우 세계 10대 에너지 소비국, 세계 5위 석유 수입국, 세계 2위 천연가스 수입국, 97[%]에 이르는 등 높은 에너지 해외 의존도를 보이고 있으며 에너지 다 소비형 산업구조와 소비구조로 인해 향후 에너지 대란이 예측되고 있다. 게다가 높은 화석연료 의존도로 인해 CO2의 발생량이 매우 높아 2005년 발효된 교토의정서 협약 대상에는 포함되지 않지만 향후 포함될 가능성이 높은 국가로 지목되고 있다. 이러한 열악한 국내 에너지 현실에서 태양광․풍력․수소연료전지로 대표되는 신․재생에너지원의 개발과 보급은 필수적이고 매우 중요한 사안이라 할 수 있다. 국내 신․재생에너지 분야 연구는 1980년대 이후부터 현재까지 한국에너지기술연구원을 중심으로 태양광, 풍력, ...
산업화가 가속되고 정보 가전기기의 사용이 기하급수적으로 늘어남에 따라 에너지 사용량도 비례하여 증가하고 있다. 21세기 에너지의 생산은 석유, 석탄, 천연가스와 같은 화석연료에 의존하고 있다. 우리나라의 경우 세계 10대 에너지 소비국, 세계 5위 석유 수입국, 세계 2위 천연가스 수입국, 97[%]에 이르는 등 높은 에너지 해외 의존도를 보이고 있으며 에너지 다 소비형 산업구조와 소비구조로 인해 향후 에너지 대란이 예측되고 있다. 게다가 높은 화석연료 의존도로 인해 CO2의 발생량이 매우 높아 2005년 발효된 교토의정서 협약 대상에는 포함되지 않지만 향후 포함될 가능성이 높은 국가로 지목되고 있다. 이러한 열악한 국내 에너지 현실에서 태양광․풍력․수소연료전지로 대표되는 신․재생에너지원의 개발과 보급은 필수적이고 매우 중요한 사안이라 할 수 있다. 국내 신․재생에너지 분야 연구는 1980년대 이후부터 현재까지 한국에너지기술연구원을 중심으로 태양광, 풍력, 연료전지, 바이오, 소수력, 조력발전 등 다양한 분야의 연구, 개발, 보급이 이뤄지고 있다. 연료전지 분야의 경우 발전용으로서 저공해, 고효율, 폐열이용 가능하며 기존 시스템의 문제를 해결한 기술이 등장하여 수 kW - 수백 MW급(중형발전소용)개발 예정이며, 경제성 개선과 장수명화가 해결과제로 남아있다. 미국 FCE, 일본 IHI, 이탈리아 Ansaldo 사가 정부 지원하에 개발 진행중이며 일본 Sanyo, 한국 GS퓨얼셀, 스위스 Sulzer-Hexis사가 가정/상업용으로 개발하고 있으며, 포스코, 두산중공업, 효성, 삼성Eng. 등이 참여한 한전 중심의 개발이 이뤄지고 있다. 휴대전원용으로는 동영상 구현, 데이터 처리량 증대 등으로 인한 고성능 휴대용 전원에 대한 수요가 증가하면서 기존 2차전지 시장을 변화 시키기 위한 연구가 활발하게 진행중이며 현재는 경제성을 개선하고 안전성을 확보하며 소형화를 위한 해결과제가 남아있다. 주 수요처인 Motorola, Casio, NEC, Toshiba, 삼성, LG, GS 퓨얼셀 등의 End user와 벤처기업 중심의 연구가 진행되고 있다. 수송용으로는 고압 수소가스통(700기압)을 탑재한 연료전지 차량의 우선 보급이 예상되며 환경관련 법규 및 인센티브 제도 등에 의한 시장형성 시점이 관건이 되고 있다. 공통적 문제인 경제성 개선과 주변 인프라(수소 충전소)의 설치가 해결과제로 남아있다. 자동차 메이커를 중심으로 개발이 진행되고 있으며 미국과 캐나다의 유수 연료전지 업체가 동참하고 있다. 연료전지의 경우 독립적인 발전이 가능하고 출력의 변동이 적어서 고품질의 분산전원으로 미래에너지의 한 축이 되리라 여겨지지만 내구성이 짧고 kW당 발전단가가 고비용으로 타 에너지원과의 연계가 다양하게 이뤄지고 있는 에너지원이다. 국내․외에서 연구되는 복합시스템의 경우 태양광+디젤, 태양광+풍력이 주류를 이루고 있으며 1998년 이후로 태양광+수소연료전지, 풍력+수소연료전지 등과 같은 독립형 복합 발전과 상용전원과 연계한 계통연계형 복합 발전 기술 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 주택 및 소규모 복합주거 시설, 수송용 차량에 적용 가능한 신․재생에너지 연료전지 시스템을 제안하고자 하였으며 시스템의 구성은 1000[W] (고체고분자연료전지)의 운전 시스템을 구현하고, 각각의 전압, 전류와 인버터의 전압, 전류를 분석함으로써 시스템의 운전 특성을 분석하고자 하였다.
산업화가 가속되고 정보 가전기기의 사용이 기하급수적으로 늘어남에 따라 에너지 사용량도 비례하여 증가하고 있다. 21세기 에너지의 생산은 석유, 석탄, 천연가스와 같은 화석연료에 의존하고 있다. 우리나라의 경우 세계 10대 에너지 소비국, 세계 5위 석유 수입국, 세계 2위 천연가스 수입국, 97[%]에 이르는 등 높은 에너지 해외 의존도를 보이고 있으며 에너지 다 소비형 산업구조와 소비구조로 인해 향후 에너지 대란이 예측되고 있다. 게다가 높은 화석연료 의존도로 인해 CO2의 발생량이 매우 높아 2005년 발효된 교토의정서 협약 대상에는 포함되지 않지만 향후 포함될 가능성이 높은 국가로 지목되고 있다. 이러한 열악한 국내 에너지 현실에서 태양광․풍력․수소연료전지로 대표되는 신․재생에너지원의 개발과 보급은 필수적이고 매우 중요한 사안이라 할 수 있다. 국내 신․재생에너지 분야 연구는 1980년대 이후부터 현재까지 한국에너지기술연구원을 중심으로 태양광, 풍력, 연료전지, 바이오, 소수력, 조력발전 등 다양한 분야의 연구, 개발, 보급이 이뤄지고 있다. 연료전지 분야의 경우 발전용으로서 저공해, 고효율, 폐열이용 가능하며 기존 시스템의 문제를 해결한 기술이 등장하여 수 kW - 수백 MW급(중형발전소용)개발 예정이며, 경제성 개선과 장수명화가 해결과제로 남아있다. 미국 FCE, 일본 IHI, 이탈리아 Ansaldo 사가 정부 지원하에 개발 진행중이며 일본 Sanyo, 한국 GS퓨얼셀, 스위스 Sulzer-Hexis사가 가정/상업용으로 개발하고 있으며, 포스코, 두산중공업, 효성, 삼성Eng. 등이 참여한 한전 중심의 개발이 이뤄지고 있다. 휴대전원용으로는 동영상 구현, 데이터 처리량 증대 등으로 인한 고성능 휴대용 전원에 대한 수요가 증가하면서 기존 2차전지 시장을 변화 시키기 위한 연구가 활발하게 진행중이며 현재는 경제성을 개선하고 안전성을 확보하며 소형화를 위한 해결과제가 남아있다. 주 수요처인 Motorola, Casio, NEC, Toshiba, 삼성, LG, GS 퓨얼셀 등의 End user와 벤처기업 중심의 연구가 진행되고 있다. 수송용으로는 고압 수소가스통(700기압)을 탑재한 연료전지 차량의 우선 보급이 예상되며 환경관련 법규 및 인센티브 제도 등에 의한 시장형성 시점이 관건이 되고 있다. 공통적 문제인 경제성 개선과 주변 인프라(수소 충전소)의 설치가 해결과제로 남아있다. 자동차 메이커를 중심으로 개발이 진행되고 있으며 미국과 캐나다의 유수 연료전지 업체가 동참하고 있다. 연료전지의 경우 독립적인 발전이 가능하고 출력의 변동이 적어서 고품질의 분산전원으로 미래에너지의 한 축이 되리라 여겨지지만 내구성이 짧고 kW당 발전단가가 고비용으로 타 에너지원과의 연계가 다양하게 이뤄지고 있는 에너지원이다. 국내․외에서 연구되는 복합시스템의 경우 태양광+디젤, 태양광+풍력이 주류를 이루고 있으며 1998년 이후로 태양광+수소연료전지, 풍력+수소연료전지 등과 같은 독립형 복합 발전과 상용전원과 연계한 계통연계형 복합 발전 기술 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 주택 및 소규모 복합주거 시설, 수송용 차량에 적용 가능한 신․재생에너지 연료전지 시스템을 제안하고자 하였으며 시스템의 구성은 1000[W] (고체고분자연료전지)의 운전 시스템을 구현하고, 각각의 전압, 전류와 인버터의 전압, 전류를 분석함으로써 시스템의 운전 특성을 분석하고자 하였다.
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