표제지
목차
Abstract 7
요약 9
용어설명 10
제1장 서론 11
1.1. 연구배경 11
1.2. 연구내용 12
1.3. 논문의 구성 13
제2장 선박용 연료전지 15
2.1. 선박용 연료전지 국내외 개발 동향 15
2.2. 선박용 연료전지 시스템의 종류와 특성 15
1) 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuelcell) 18
2) 인산형 연료전지 (PAFC: Phosphoric Acid Fuelcell) 18
3) 알칼리 연료전지 (AFC: Alkaline Fuelcell) 19
4) 용융 탄산염 연료전지 (MCFC: Molten Carbonate Fuelcell) 19
5) 고체 산화물 연료전지 (SOFC·Soild Oxide Fuelcell) 19
2.3. 선박 추진시스템에 적합한 연료전지 선정 20
제3장 연료전지-배터리 하이브리드 시스템의 실 선박 적용 검토 22
3.1. 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 적용 대상의 디젤 선박 선정 22
3.2. 대상 선박의 항로 분석을 통한 부하 환경 설정 23
3.3. 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 구성 24
3.3.1. 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 24
3.3.2. 연료전지 시스템 25
3.3.3. 연료공급 시스템 27
3.3.4. 리튬이온 배터리 시스템 30
3.3.5. DC-DC 컨버터의 특성 31
3.3.6. 추진 전동기 32
제4장 부하 환경에 따른 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 시뮬레이션 34
4.1. 연료전지-배터리 하이브리드 시스템을 적용한 시뮬레이션 34
4.1.1. 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 부하운전 환경 34
4.1.2. 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 시뮬레이션 결과 34
4.2. 시뮬레이션 결과 분석 45
제5장 디젤엔진 추진 선박의 배기가스 및 연료 소모량 측정 46
5.1. 디젤엔진 추진 선박의 배기가스 측정 46
5.1.1. 배기가스 측정 장비 46
5.1.2. 배기가스 측정 방법 48
5.1.3. 디젤엔진 추진 선박의 배기가스 측정결과 50
5.1.4. 디젤엔진 추진 선박의 부하운전 환경에 따른 배기가스 측정 결과 분석 54
5.2. 디젤엔진 추진 선박의 연료 소모량 56
5.2.1. 연료 소모량 측정 장비 56
5.2.2. 연료 소모량 측정 방법 56
5.2.3. 디젤엔진 추진 선박의 연료 소모량 57
제6장 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 선박과 디젤엔진 추진선박의 배기가스 배출량 및 연료 소모량 비교 58
6.1. 연료전지-배터리 하이브리드 선박 수소 소모량 58
6.2. 디젤엔진 추진 선박과 연료전지-배터리 하이브리드 선박의 연료 소모량 비교분석 59
제7장 결론 60
참고문헌 61
Table 2.1. Project Processing of fuel cell for vessel 16
Table 2.2. Kind of fuel cell and specification of fuel cell 17
Table 2.3. Suitable Fuel Cell Types 21
Table 3.1. Specifications of the Hansol No. 2 passenger vessel 22
Table 3.2. Fuel cell stack parameters 26
Table 3.3. Lithium-ion battery parameter 31
Table 3.4. Parameter of induction motor 32
Table 5.1. Equipment used for gas measurement 47
Table 5.2. Comparison of exhaust emission 55
Table 5.3. Diesel oil consumption 57
Table 6.1. Comparison of fuel consumption 58
Fig 3.1. Hansol No. 2 photo and navigation route 22
Fig 3.2. Analysis of target vessel navigation route for creating load profile 23
Fig 3.3. Hansol No. 2 Load profile 23
Fig 3.4. Fuel Cell-Battery Hybrid Electric Propulsion System Basic Block Diagram 24
Fig 3.5. Basic structure of fuel cell 25
Fig 3.6. Fuel cell power converter 26
Fig 3.7. Fuel cell stack and control system 27
Fig 3.8. Fuel cell fuel supply selection control circuit 29
Fig 3.9. Lithium-ion battery basic structure 30
Fig 3.10. Lithium-ion battery system configuration 31
Fig 3.11. DC-DC converter system configuration 32
Fig 3.12. Inverter control circuit for propulsion motor speed control 33
Fig 4.1. Fuel cell hybrid system Load profile 34
Fig 4.2. Fuel cell system simulation circuit configuration 35
Fig 4.3. Propulsion system Simulation circuit configuration 36
Fig 4.4. Load profile section 1, 3, 5, 7 fuel cell hybrid system simulation result 38
Fig 4.5. Load profile section 4, 8 fuel cell hybrid system simulation result 40
Fig 4.6. Load profile section 9 fuel cell hybrid system simulation result 42
Fig 4.7. Load profile section 2, 6 fuel cell hybrid system simulation result 44
Fig 5.1. Exhaust gas sampling device 48
Fig 5.2. Exhaust gas component analyzer 49
Fig 5.3. Exhaust gas analyzer area and representative spectrum 49
Fig 5.4. Load profile section 1, 3, 5, 7 emission gas measurement data 51
Fig 5.5. Load profile section 4, 8 emission gas measurement data 52
Fig 5.6. Load profile section 9 emission gas measurement data 53
Fig 5.7. Load profile section 2, 6 emission gas measurement data 54
Fig 5.8. Measuring fuel consumption by flow meter 56