초록 ▼

부피법 측정장비에 대한 저장재료의 부피변화와 내용적 크기와의 상관관계 해석, 부품 성능 검증 방법, 각종 영향인자(온도, 부피, 압력 등)의 측정법 및 계측기에 의한 불확도 결정을 통한 오차분석, 외란의 최소화, 저온 제어 및 항온 유지 기술을 통한 측정시스템의 안정성 향상과 프로그램 기술 확보(Labview를 이용한 PID 제어로 안정적인 데이터 확보) 그리고 저장재료에 대한 전처리 장비의 최적화 등으로 신뢰성 있는 부피법 측정장비의 자체 prototype 완성하여 활용하였다. 이 prototype 장비는 신뢰수준 95%에서 0.

부피법 측정장비에 대한 저장재료의 부피변화와 내용적 크기와의 상관관계 해석, 부품 성능 검증 방법, 각종 영향인자(온도, 부피, 압력 등)의 측정법 및 계측기에 의한 불확도 결정을 통한 오차분석, 외란의 최소화, 저온 제어 및 항온 유지 기술을 통한 측정시스템의 안정성 향상과 프로그램 기술 확보(Labview를 이용한 PID 제어로 안정적인 데이터 확보) 그리고 저장재료에 대한 전처리 장비의 최적화 등으로 신뢰성 있는 부피법 측정장비의 자체 prototype 완성하여 활용하였다. 이 prototype 장비는 신뢰수준 95%에서 0.1 wt% 미만의 측정 불확도를 나타냄으로써 높은 신뢰도를 보여주었다.
또한 수소저장재료의 성능평가 장비/시설/인력 확보를 통한 KOLAS 인증 획득하여 국내 최초로 공인시험성적서 발급할 수 있게 되었다.
수소사업단 내 수행과제 및 사업단 외 산학연에서 측정의뢰한 총 161개의 탄소계, 비탄소계 수소저장재료에 대한 수소 저장/방출 성능을 평가하여 사이클 성능 테스트 결과를 포함하는 D/B화를 완료하였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 수소저장재료의 성능평가방법에 관한 특허 2건을 등록하였다(한국특허등록 제10-0931877호, 제10-1230060호).
고체형 수소저장재료의 성능 평가를 위한 장비 인프라 및 기술을 확보하고, 다양한 재료에 대한 고체형 수소저장재료의 기초 성능에 대한 D/B화를 부분적으로 완료함으로써 수소저장재료 개발을 위한 기술적 접근 및 연구방향 탐색을 위한 지원이 가능하게 되었고, 수소저장재료의 최적화를 위한 기본 자료 제공 및 실용화 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 고체형 재료에 대한 수소 기체의 저장 및 방출 특성 뿐만 아니라 다른 비응축성 기체에 대한 흡장량/방출량 측정, 흡장/탈착 속도 측정, 경쟁 흡장 특성 평가, 그리고 life-cycle 평가에 활용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Ⅳ. R&D Results
Qualitative and quantitative R&D results by this project are as follows;

1) Analyses of the relation between the volume change of hydroen storahe materials and inner volume size of measurement apparatus
2) Error analyses on the measurement method of t

Ⅳ. R&D Results
Qualitative and quantitative R&D results by this project are as follows;

1) Analyses of the relation between the volume change of hydroen storahe materials and inner volume size of measurement apparatus
2) Error analyses on the measurement method of temperature, volume and pressure, and indicators(sensors)
3) Proving method on the performance of constituting parts
4) Error analyses by the determination of uncertainty considering a lot of influencing factors
5) Prototype assembling of a reliable volumetric measurement/evaluation device (optimized device based on the minimization of disturbance and appropriate error analyses)
6) Stability upgrading of cryogenic temperature control technique and set temperature-maintaining system
7) Optimized pretreatment unit for each hydrogen storage material
8) Completion of KOLAS accreditation for a volumetric measurement/evaluation apparatus and Issuing of performance sheet with KOLAS stamp

1) Minimization of dead volume in measurement/evaluation apparatus
2) Utilization of high precision pressure sensors (0.001% precision)
3) PID control sing LabView S/W and the acquisition of highly reliable measuring data
4) Manufacturing of highly reliable volumetric measurement apparatus with less than 0.1wt% in 95% confidence
5) Collection of performance data for various hydrogen storage/release materials (carbonaceous materials, metallic materials, newly developed nanoporous materials)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 9
• 목 차 ... 12
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 제 1 절 최종 연구 목표 ... 18
• 제 2 절 연구 범위 및 내용 ... 18
• 제 3 절 연구 결과 ... 20
• 1. 부피법 측정/평가 장비 ... 20
• 가. 측정값의 보정 ... 20
• 나. 흡장/방출 선도의 측정 절차 ... 24
• 다. 부피법에 의한 수소 저장량 평가 장비의 설계 ... 25
• 라. 부피법에 의한 수소 저장량 평가방법의 개선 ... 33
• 마. 수소저장재료의 전처리 및 활성화 과정 ... 45
• (1) 금속 Nb 계열 저장재료의 전처리 과정 (일례) ... 45
• (2) Ti계 수소저장합금의 전처리 과정 (일례) ... 46
• (3) Mg-hydride계 수소저장합금의 전처리 과정 (일례) ... 46
• 바. 부피법 측정 장비의 동작 시나리오 ... 46
• (1) 초기 진공상태 유지 단계를 위한 동작 시나리오 ... 49
• (2) 흡착 단계를 위한 동작 시나리오 ... 49
• (3) 점진적 탈기 단계를 위한 동작 시나리오 ... 50
• (4) 점진적 감압 단계를 위한 동작 시나리오 ... 50
• (5) He가스를 이용한 내용적 측정 단계를 위한 동작 시나리오 ... 50
• 사. KOLAS 인증 ... 51
• (1) KOLAS 인증을 위한 시스템 구축 ... 51
• (2) KOLAS 인증을 위한 불확도 추정 ... 54
• (3) KOLAS 기관 인증 위한 비교시험 및 측정 심사 신청 ... 55
• (4) KOLAS 인증 획득 ... 55
• 2. 중량법 측정/평가 장비 ... 56
• 가. 중량법 측정 장비의 구성 ... 56
• 나. 자기부유형 밸런스(Magnetic Suspension Balance)의 주요 사양 ... 58
• 다. 중량법에 의한 수소저장량 결정 ... 59
• 라. 중량법 측정 장비의 오차분석 ... 60
• (1) 부력 영향 보정의 적절성 확인 및 중량법 장치 활용의 최적화를 위한 절차 확립 ... 60
• (2) 수소원료의 주입방식에따른 외란의 최소화 ... 62
• (3) 수소저장재료 입도에 의한 손실 최소화 ... 62
• (4) 표준시편 추가 장착을 통한 부력 보정값의 정확도 향상 ... 63
• (5) 중량법 장비의 안정성 ... 63
• 3. 부피법 및 중량법 측정 장비를 이용한 수소저장재료의 성능 D/B화 ... 63
• 4. 위탁과제 수행 결과 ... 64
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 65
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 68
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 69
• 제 7 장 참고문헌 ... 70
• 부록 1. 부피법 가스 흡장/탈착 측정 방법 기술서 ... 72
• 부록 2. 1차 위탁과제 보고서 ... 92
• 부록 3. 2차 위탁과제 보고서 ... 100
• 연구결과 활용계획서 ... 116
• 기술 요약서 ... 123
• 끝페이지 ... 129