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NTIS 바로가기한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.31 no.2, 2020년, pp.169 - 176
변현승 (수원대학교 환경에너지공학과) , 한단비 (수원대학교 환경에너지공학과) , 박성룡 (한국에너지기술연구원) , 조종표 (한국에너지기술연구원) , 백영순 (수원대학교 환경에너지공학과)
There is a growing interest in hydrogen energy utilization since an alternative energy development has been demanded due to the depletion of fossil fuels. Hydrogen is produced by the reforming reaction of natural gas and biogas, and the electrolysis of water. An solid oxide electrolyte cell (SOEC) i...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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태양광과 풍력에너지 같은 재생에너지의 문제점은? | 화석 연료를 대체할 수 있는 재생 에너지원은 태양광과 풍력에너지이다5-7). 이러한 재생에너지는 불규칙적이고 불안정한 공급으로 신뢰성이 낮아 배터리 저장장치를 사용하고 있지만 배터리의 저장 용량 한계, 짧은 장비 수명, 많은 폐기물이 발생되는 문제점을 가지고 있다. 한편, 물의 전기분해로 생산되는 수소에너지는 친환경적이나 수소에너지의 대부분은 천연 가스의 증기 개질반응으로부터 생산되고 있어서 다량의 CO2가 동반하여 발생되고 있다8) . | |
양방향 수전해 기술이란 무엇인가? | 최근 관심을 받고 있는 양방향 수전해 기술(solid oxide electrolyzer cell, SOEC)은 Fig. 1과 같으며, 물을 전기분해하여 수소를 생산하고 연료전지로부터 전기를 생산하는 양방향 수전해 시스템이다11). 이 시스템에 활용되는 재생에너지는 태양광, 풍력, 폐열 등이 사용되고 있으며, 특히 태양광과 풍력의 수송과 저장의 문제점을 해결할 수 있는 장점을 지니고 있다. | |
3중 단열 배관의 길이 5 m와 단열재 두께 50 mm 기준으로 하여 SOEC 입구의 스팀 온도와 압력에 대한 영향을 이론적 해석과 시뮬레이션하였다, 이에 대한 연구결과는 무엇인가? | 1) 이론적 해석으로부터 진공단열 배관의 압력 1,330 pa에서 one preheater injector와 two preheater injector 조건에서 SOEC에 공급되는 스팀온도는 각 각 698℃, 738℃를 얻었다. 이는 동일한 조건에서 시뮬레이션으로부터 얻은 696-698℃, 736-738℃의 값과 잘 일치한 것으로 나타났다. 2) Interface (과열기 입구에서 SOEC 입구까지 배관)를 흐를 때와 배관(과열기 출구에서 SOEC 입구까지)에만 흐르는 경우에서의 스팀 온도와 압력에 대한 시뮬레이션 결과는 유사한 값을 얻을 수 있었으며, 90° 곡관의 개수에 따라 열 손실량이 약 0.5℃/개로 거의 일정하게 나타났으며, 90° 곡관 개수가 증가함에 따라 압력손실은 증가하였다. 90° 곡관 3회의 경우에서 약 2℃의 열손실로 가장 크게 나타났다. 3) 3중 단열관에서 진공 두께의 영향은 거의 없으며, ceramic wool의 단열 두께 50 mm에서 100 mm 로 증가할 때 744℃로 약 6℃ 높게 나타났으며, 압력은 약 6 bar로 가장 적게 나타났다. 따라서 스팀 배관은 ceramic wool로 단열 두께 100 mm의 3중 단열관에 two preheater injector의 스팀 공급 방법으로 744℃를 얻는 것이 가장 최적의 조건으로 사료된다. |
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