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선박동력용 SOFC/GT/ST 하이브리드시스템의 성능 평가에 관한 시뮬레이션
Performance Analysis of Hybrid SOFC/GT/ST System for Marine Power Applications 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.36 no.1, 2012년, pp.40 - 50  

이경진 (한국해양대학교 대학원) ,  오진숙 (한국해양대학교 대학원) ,  김선희 (한국해양대학교 대학원) ,  오세진 (한국해양대학교 운항훈련원) ,  임태우 (한국해양대학교 기관공학부) ,  김종수 (한국해양대학교 기관시스템공학부) ,  이재현 (한국해양대학교 기관시스템공학부) ,  박상균 (한국선급 녹색산업기술원) ,  김만응 (한국선급 녹색산업기술원) ,  김명환 (한국해양대학교 기관공학부)

초록
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폐열의 활용은 연료전지시스템의 효율의 제고에 중요하다. SOFC/GT/ST 하이브리드시스템은 연료전지시스템 폐열의 전력화에 가스터빈 및 증기터빈을 활용하는 방식이다. 본 논문은 SOFC/GT/ST 하이브리드시스템에 대한 스택의 작동온도와 전류밀도, 가스터빈의 압력비가 시스템의 성능에 미치는 영향 등을 시뮬레이션을 통하여 검토한 것이다. 그 결과로 SOFC/GT/ST 하이브리드시스템은 단독 SOFC시스템과 비교하여 효율의 급격한 변화를 완화시키며 또한 효율을 크게 제고시키고 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The electrification of the waste heat of stack is necessary to enhance the efficiency of fuel cell system. For this purpose, the hybrid SOFC/GT/ST system is suitable. The purpose of this work is to predict the performance of methane fueled SOFC/GT/ST hybrid power system and to analyze the influence ...

주제어

#선박동력시스템   #고체산화물형 연료전지   #가스터빈   #증기터빈   #하이브리드시스템   #시스템 성능해석  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 연료가 가진 화학적 에너지를 최대한 전력화하는 방안의 하나로 구성된 SOFC/GT/ST 하이브리드시스템에 대한 스택의 작동온도(COT), 전류밀도(CD), 가스터빈의 압력비가 시스템의 성능 특성에 미치는 영향을 시뮬레이션 모델링을 통하여 검토하고 그 결과를 기타 시스템들과 비교하고자 한다.

가설 설정

  • 주어진 S/C(Steam/Carbon, 수증기/탄소비), 온도와 압력 하에서 메탄의 수증기 개질에 의한 혼합가스 조성은 주반응들이 평형에 도달할 때까지 진행되는 것으로 가정하여 평형정수(K)와 깁스 자유에너지(G)의 관계인 다음의 화학 평형식으로부터 계산하였다.
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참고문헌 (6)

  1. 김명환, "선박 동력발생용 연료전지시스템 기술개발의 전망에 대한 고찰", 한국마린엔지니어링학회지, 제31권, 제8호, pp. 924-931, 2007. 

  2. 김명환, "선박동력용 SOFC/GT 하이브리드시스템의 성능 및 안전성 해석(터빈 냉각 및 공기극 입구온도 일정 조건을 중심으로)", 한국마린엔지니어링학회지, 제33권, 제8호, pp. 1107-1115, 2009. 

  3. Kuchonthara. P., Bhattacharya. S., and Tsutsumi. A., "Combinations of solid oxide fuel cell and several enhanced gas turbine cycles", Journal of Power Sources, vol. 124, no. 1, pp. 65-75, 2003. 

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  4. Winkler. W. and Lorenz. H., "The design of stationary and mobile solid oxide fuel cell-gas turbine systems", Journal of Power Sources, vol. 105, no. 2, pp. 222-227, 2002. 

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  5. Arsalis. A., "Thermoeconomic modeling and parametric study of hybrid SOFC-gas turbinesteam turbine power plants ranging from 1.5 to 10 MWe", Journal of Power Sources, vol. 181, no. 2, pp. 313-326, 2008. 

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  6. E. Achenbach, "Three-dimensional and time-dependent simulation of a planar solid oxide fuel cell stack", Journal of Power Sources, vol. 49, pp. 333-348, 1994. 

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