수소 생산믹스를 고려한 수소차의 확산과 환경적 영향에 관한 연구

학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 협동과정 기술경영·경제·정책전공, 2021. 2. 이종수.With global climate change emerging as a growing problem by the day, transitioning from the existing era of internal combustion engine vehicles (ICEVs) to the era of alternative fuel vehicles (AFVs) is getting closer. Among AFVs, hydrogen fuel cell vehicles (HFCVs), along with electric vehicles (EVs), are considered to be the next generation of vehicles that will change the state of the future vehicle market, due to their eco-friendliness. However, to establish the eco-friendliness of AFVs, a process of evaluating the environmental aspects of the fuel production process has to be preceded. In this respect, this study attempts to predict the future vehicle market based on consumers preferences considering the fuel production mix of EVs and HFCVs, in order to analyze the environmental impact from diffusion of HFCVs. This study analyzed consumers preferences using the mixed logit model, and the empirical analysis shows that South Korean consumers prefer EVs operated by renewable energy-oriented generation mix the most followed by EVs operated by current generation mix. In terms of HFCVs, there was no difference between consumers preference toward HFCVs operated by the hydrogen produced mainly from steam methane reforming (SMR) process and HFCVs operated by the hydrogen produced mainly from electrolysis process. From the estimation results of the choice experiment, this study conducted scenario analysis to expect the future GHG emissions rate from HFCVs by different hydrogen production mix in 2030. About twice the difference in environmental impact was shown as a result of the diffusion of HFCVs according to the two different mixes of hydrogen production.전 지구적 기후변화가 날로 심각해지는 가운데 수송 부문에서는 기존 내연기관 자동차 시대에서 대체연료 자동차 시대로의 전환이 가까워지고 있다. 대체연료 자동차 가운데 수소연료전지차는 전기차와 함께 친환경성으로 인하여 미래 자동차 시장의 판도를 바꿀 차세대 차량으로 평가되고 있다. 그러나 대체연료자동차의 친환경성에 대해 말하기 위해서는 연료 생산 공정에서 까지의 환경성을 평가할 필요가 있다. 이러한 측면에서 본 연구는 수소연료전지차의 확산에 따른 환경적 영향을 분석하기 위해 전기차의 발전믹스와 수소연료전지차의 수소생산 믹스를 고려하여 소비자 선호도를 분석해서 미래의 자동차 시장을 예측하고자 한다. 본 연구에서 혼합 로짓 모형을 이용하여 소비자 선호도를 분석한 결과, 전기차의 경우 신재생 에너지 중심 발전 믹스 하에 생산된 전력에 의해 운행되는 전기차, 현재 발전 믹스에 하에 생산된 전력에 의해 운행되는 전기차 순으로 선호하는 것으로 나타났으며 원자력 발전 비중이 현재 수준에 비해 많이 감소된 전력 믹스에 의해 생산된 전력에 의해 사용되는 전기차는 현재 발전 믹스를 이용하는 경우와 소비자 선호에 있어서 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 수소연료전지차의 경우 소비자들에게 있어서 전기분해 공정(수전해질 수소) 위주의 믹스로 생산되는 수소에 의해 구동되는 수소연료전지차와 천연가스 개질 공정 (개질수소) 위주의 믹스로 생산되는 수소에 의해 구동되는 수소연료전지차는 그 생산믹스 간의 선호의 차이가 없는 것으로 나타났다. 본 연구는 이러한 추정 결과를 바탕으로 2030년 기준 수소 생산 믹스에 따른 미래 온실가스 배출량을 예측하기 위해 시나리오 분석을 실시했다. 개질 수소 중심의 수소 생산 믹스 위주의 수소차 확산에 따른 환경적 영향은 수전해질 수소 중심의 수소 생산 믹스 위주의 수소차 환삭에 따른 환경적 영향에 비해 약 2배 차이가 나타나는 것으로 추정되었다. 이러한 분석 결과는 향후 여러 국가에서 수소 경제를 활성화하기 위한 정책 수립에 필요한 함의가 될 것이라 기대한다.Abstract ⅲ Contents ⅴ List of Tables ⅶ List of Figures ⅷ Chapter 1. Introduction 1 Chapter 2. Literature Review 5 2.1 Current Status and Policies Regarding AFVs 5 2.2 Review about Consumers Preferences toward AFVs 9 2.3 Review about GHG Emissions of AFVs 13 2.4 Contribution of this Study 14 Chapter 3. Methodology 19 3.1 Research Framework 19 3.2 Discrete Choice Experiment 20 3.2.1 Stated Preference Approach 20 3.2.2 Selection of the Methodology 21 3.2.3 Survey Design 23 3.3 Model Specification 28 Chapter 4. Analysis and Results 37 4.1 Collection of Data 37 4.1.1 Descriptive Statistics 37 4.1.2 GHG Emissions by Hydrogen Production Methods 39 4.2 Estimation Results 40 4.2.1 General Consumer Preference for a Vehicle 40 4.2.2 Marginal Willingness to Pay 43 4.3 Scenario Analysis 44 4.3.1 Scenario Background 44 4.3.2 Diffusion Trend of HFCVs by the Attribute Changes 48 4.3.3 GHG Emission of HFCVs by Hydrogen Production Mix 54 Chapter 5. Conclusion 60 Bibliography 63 Appendix 1: Choice Experiment Survey 69 Abstract (Korean) 80Maste

A study on ship motions in irregular waves using OpenFOAM

본 연구는 선박의 내항성 문제에 있어, CFD의 정확도 및 활용 가능성을 검토하기 위한 기초 연구이다. 오픈소스 CFD프로그램인 OpenFOAM에 반사파 감쇠방식인 EOM방식을 구현하여 eomFoam이라는 솔버를 개발하고, 반사파 감쇠강도 최적화를 위해 입사파 특성(파 기울기, 파 길이)에 따른 적정 강도 및 감쇠 구간 크기에 대한 파라메트릭 연구를 수행하였다. 나아가 eomFoam을 활용하여 whitenoise spectrum 기반의 불규칙파를 구현하고, 불규칙파 중 선체의 상하동요(Heave) 및 종동요(Ptich) 운동 응답 스펙트럼을 계산하여 최종적으로 각 운동에 대한 RAO를 도출하였다. 더불어 특정 주파수의 규칙파 조건에서 구한 운동 RAO를 통해 앞선 불규칙파 조건과 비교하고 검증하였다.|The main purpose of this study is to validate the accuracy and applicability of CFD in seakeeping analysis. A solver called ‘eomFoam’ is developed by implementing the EOM(Euler Overlay Method) in OpenFOAM for elimination of wave reflection. In order to optimize the intensity of reflection wave damping, a parametric study is carried out for setting the appropriate damping intensity and damping zone size according to incident wave characteristics(wave steepness, wave length). Furthermore, the irregular wave based on the whitenoise spectrum is simulated using the eomFoam, and the RAOs of ship motions(heave and pitch) is calculated through the response spectrum of each motions in irregular waves.1. 서 론 1 1.1 연구배경 및 목적 1 1.2 연구내용 3 2. 2차원 수치 파 생성 4 2.1 지배방정식 및 격자계 4 2.2 Euler Overlay Method 7 2.3 파라메트릭 연구 9 2.3.1 반사계수 9 2.3.2 파라메트릭 연구 절차 11 2.3.3 파라메트릭 연구 결과 14 3. 불규칙파 중 선체 운동응답 25 3.1 불규칙파 구현 25 3.2 선체 운동해석 33 3.2.1 격자계 및 해석조건 33 3.2.2 운동해석 결과 37 3.2.3 결과 검증 44 4. 결론 참고문헌 50Maste