Comparative Analysis of On-board Methane and Methanol Reforming Systems combined with HT-PEM Fuel Cell for Hydrogen Fueled Ship Application

The International Maritime Organization (IMO) assessed that international shipping accounted for about 2.2% of total carbon dioxide emissions in 2012, which is approximately 796 million tonnes of CO2, and forecasted that this amount will increase between 50% and 250% in the period to 2050 under a business-as-usual scenario. As an efforts to reduce harmful emissions from shipping industry, in April 2018, the International Maritime Organization adopted an initial strategy to reduce the total annual greenhouse gas (GHG) emissions at least 50% by 2050 compared to 2008. Several alternatives to reduce GHG was proposed which include using carbon neutral fuel such as hydrogen, ammonia etc., increasing energy efficiency of engines, adopting waste heat recovery systems and other energy converters such as fuel cell. In this study, fuel cell as an alternative energy converter for marine application was investigated. The advantage of fuel cells for maritime applications is the reduction of noise, vibrations, and infra-red signatures, along with their modular and flexible design, water generation, etc., although they may be application specific. However, there are significant huddle which fuel cell has to overcome, and that is how to store fuels onboard safely. Both compressed hydrogen and liquefied hydrogen have disadvantages such as low volumetric energy density, high pressure(250~300bar for compressed H2) and cryogenic temperature(-253℃ for liquefied H2). Therefore in this study, fuel cell system using LNG or methanol as primary fuel, which both are being used as marine fuel, was considered. Steam methane reforming system fed by LNG and steam methanol reforming system fed by methanol, which both are combined with HT-PEMFC system for use in hydrogen-fueled ships was modeled in Aspen HYSYS environment. Exergy and energy analysis were implemented for comparison of systems. The required space for the primary fuel and the fuel cost have also been investigated to find the more advantageous system for ship application. All the simulations have been conducted at a fixed net electricity (Wnet,electrical : 475kW) to meet the average shaft power of the reference ship. Results show that at the base condition, the electrical efficiency of the methanol-based system are 9.37% higher than those of the methane-based system. The cogeneration efficiency of the methane-based system is 4.23% higher than that of the methanol-based system. The comparison of space for fuel reveals that the methanol-based system requires a space 1.07 times larger than that of the methane-based system for the total voyage time, although the methanol-based system has higher electrical efficiency. In addition, the methanol-based system has a fuel cost 1.07 times higher than that of the methane-based system to generate 475kW net of electricity for the total voyage time.국제해사기구(IMO)는 제3차 온실가스 연구 보고서를 통해서 2012년 선박기인 이산화탄소 배출량이 전 세계 이산화탄소 배출량의 약 2.2%인 2억 7,800만 톤이며, 2050년에는 이 비율이 약 50%에서 250%까지 증가할 것으로 예측하였다. 이에 따라, 2018년 4월, 국제해사기구는 해운업계의 온실가스(GHG) 배출량을 줄이기 위한 노력의 일환으로 2008년 대비 2050년까지 선박 기인 연간 온실가스(GHG) 배출량을 최소 50%까지 줄이기 위한 초기전략을 채택하였다. 온실가스 감축을 위한 몇 가지 대안으로는 수소, 암모니아 등과 같은 탄소 중립 연료 사용, 엔진의 에너지 효율 증가, 폐열 회수 시스템 도입 및 연료전지 등과 같은 새로운 에너지 컨버터의 도입 등이 대안으로 제시되고 있다. 연료전지를 선박에 적용할 경우, 연료전지의 종류와 용도에 따라 다를 수 있지만, 모듈식 설치에 따른 공간효율성, 소음 및 진동의 최소화 등이 장점으로 꼽힐 수 있다. 하지만, 연료전지를 선박에 적용하기 위해서는 극복해야 할 과제들이 많이 있으며, 이 중 하나가 바로 연료를 안전하고 효율적으로 선박에 저장하는 방법이다. 압축수소와 액체수소는 부피 에너지 밀도가 기존 선박연료 대비 낮다는 단점을 가지고 있으며, 액체수소의 경우, -253℃의 극저온, 압축수소의 경우, 250~350bar의 고압저장에 따른 위험성이 단점으로 꼽히고 있다. 하지만 이 중에서도 선박의 공간제약성을 고려하면, 낮은 부피 에너지 밀도가 가장 큰 단점으로 고려된다. 따라서 본 연구에서는 기존에 선박 연료로 사용되고 있는 LNG 또는 메탄올을 1차 연료로 사용하는 연료전지시스템을 고려하였다. 고온형 고분자 전해질 연료전지 시스템과 결합된, LNG를 1차 연료로 사용하는 수증기-메탄 개질시스템과 메탄올을 1차 연료로 사용하는 수증기-메탄올 개질시스템이 각각 Aspen HYSYS에서 모델링되었다. 시스템 성능 분석을 위해 엑서지 및 에너지 분석기법이 적용되었으며, 나아가 선박 적용에 보다 유리한 시스템을 찾기 위해 1차 연료에 필요한 공간 및 연료 비용 분석을 수행하였다. 모든 시뮬레이션은 본 연구에 적용된 기준 선박의 평균 샤프트 출력을 만족하기 위해 고정전력 (Wnet : 475kW)을 고려하여 수행되었다. 시뮬레이션 결과, 기본 설계조건에서 메탄올 기반 시스템의 전기 효율이 메탄 기반 시스템의 전기 효율보다 9.37% 높으며, 메탄 기반 시스템의 열병합 효율이 메탄올 기반 시스템의 열병합 효율보다 4.23% 더 높게 나타났다. 1차 연료의 저장 부피 분석을 통해서, 메탄올 기반 시스템이 더 높은 전기 효율을 갖지만, 메탄올 기반 시스템이 총 항해 시간 동안 메탄 기반 시스템보다 1.07배 더 큰 공간을 필요로 하는 것으로 나타났다. 또한, 메탄올 기반 시스템은 총 항해 시간 동안 475kW의 전기를 생성하기 위해 메탄 기반 시스템보다 1.07배 높은 연료 비용을 갖는 것으로 나타났다.1. Introduction 1 1.1 Background 1 1.2 Fuel Cells as Alternative Solutions 3 1.3 Objective and Scope 4 2. Overview of Fuel Cell and Steam Reforming System 6 2.1 Fuel Cell Technologies 6 2.1.1 LT-PEMFC 9 2.1.2 HT-PEMFC 10 2.2 Steam Reforming Technologies 12 2.2.1 General 12 2.2.2 Steam Reforming Reaction 14 3. Literature Reviews 16 3.1 Steam Methane Reforming System and HT-PEM Fuel Cell 16 3.2 Steam Methanol Reforming System and HT-PEM Fuel Cell 17 4. System Descriptions 20 4.1 Reference Ship Description 20 4.2 Description of Steam Methane Reforming-Based System 21 4.3 Description of Steam Methanol Reforming-Based System 25 5. System Simulation and Assumptions 29 6. Methodology for Performance Evaluation 32 6.1 Energy Analysis of the Integrated Systems 32 6.2 Exergy Analysis of the Integrated Systems 34 7. Results and Discussion 36 7.1 Energy and Exergy Analysis 36 7.1.1 Effect of Varying Reforming Temperature 41 7.1.2 Effect of Varying Reforming Temperature 44 7.2 Space and Operational Cost 46 8. Conclusions 48 References 50Maste

기술적 요인과 제도적 요인을 중심으로

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 행정대학원 행정학과(행정학전공), 2022.2. 전영한.본 연구는 대학의 강사 채용에 어떤 요인이 영향을 미치는지, 그리고 대학의 설립 구분에 따라 그 영향에 차이가 있는지를 분석하는 것을 목적으로 한다. 특히 대학의 강사 채용에 영향을 미치는 요인을 경제적 합리성의 관점인 기술적 요인과 사회적 정당성 및 제도적 압력의 관점인 제도적 요인으로 구분하여 살펴보았다. 연구의 대상은 국내 4년제 대학 169개교로, 분석의 시간적 범위는 2011년부터 2019년까지로 9년이다. 해당 기간은 강사의 열악한 고용 여건이 사회적 담론으로 표면화됨에 따라, 고등교육법 개정, 대학 구조개혁 평가, 그리고 대학 기본역량 진단 등의 다양한 제도적 환경이 변화한 기간이다. 따라서 강사 채용을 둘러싼 제도적 요인의 영향을 포함하여 분석하기 적합한 기간이다. 연구 결과, 기술적 요인 중 시간당 강의료는 정적인(+) 방향으로 강사 채용 비율에 영향을 주는 것으로 나타났으며, 제도적 요인 중 대학 기본역량 진단 결과의 부정적인(-) 영향을 확인하였다. 그리고 강사 채용에 대한 기술적 요인과 제도적 요인의 영향 모두 대학 설립 구분에 따른 차이가 있음이 보였다. 본 연구는 다음과 같은 의의를 갖는다. 첫째, 비정규직 고용의 결정 요인에 관한 선행 연구와 달리 비정규직 고용 측면의 비용 요인인 시간당 강의료가 강사 채용 비율에 정적인(+) 영향을 미친 것으로 보아, 대학의 강사 채용에 관한 비용 관점의 분석은 전임교원과 비전임교원 인건비 양 측면의 고려가 필요함을 의미한다. 둘째, 강사 채용에 부정적인(-) 영향을 주는 것으로 확인된 대학 기본역량 진단 결과는 제도적 압력이 대학의 교원 인사에 유의한 영향을 미쳤음을 보이며, 대학 평가 및 재정지원 사업을 둘러싼 강사법 등의 제도적 환경 변화는 사회학적 제도론의 관점에서 후속 연구의 필요성을 시사한다. 셋째, 기술적 요인과 제도적 요인이 대학 설립 구분, 즉 국립대학과 사립대학에 따라 다르게 나타난 점과 대학의 특성화 방향에 따라 강사 채용 비율에 차이가 있다는 점은 대학의 조직적 특성 변수에 대한 추가적인 연구의 필요성을 보여준다.The objective of this thesis is to identify the factors affecting employment of lecturers in university, and to discover whether public-private distinction controls the effect. This study examined the employment of lecturer in university with technical factor, usually related to economic efficiency, and with institutional factor, often involving responding to regulatory constraints or social legitimacy. 169 universities in Republic of Korea have been analyzed, and the span of the data covers 2011-2019, when social discourse regarding job instability of lecturers in university had been on debate, with the revision of higher education act and with the advent of university basic competence assessment. The result shows lecture fee has positive effect, and the result of university basic competence assessment has negative effect on the employment of lecturers in university. Also, the effect of technical and institutional factor indicated to be controled by public-private distinction. The result suggests as follows: First, unlike previous research regarding temporary workers, the regression analysis indicated that lecture fee has positive effect on the employment of lecturers in university. This indicates that the cost aspect of both full-time and part-time lecturer should be considered. Second, the result of university basic competence assessment and its surrounding institutional environment needs further research in the view of sociological institutionalism. Third, the public-private distinction and other attributes of university, such as colleges with specialized majors, could account for the employment of lecturers in university.제 1 장 서론 1 제 1 절 연구 배경 및 목적 1 제 2 절 연구의 필요성 5 제 2 장 이론적 배경 및 선행연구 검토 6 제 1 절 강사 채용의 기술적 요인 7 제 2 절 강사 채용의 제도적 요인 10 제 3 장 연구 문제 및 가설 13 제 1 절 연구 문제 13 제 2 절 연구 가설 14 제 4 장 연구 방법 23 제 1 절 연구 자료 및 수집 방법 23 제 2 절 독립변수의 정의와 측정 24 제 3 절 종속변수의 정의와 측정 28 제 4 절 통제변수의 정의와 측정 29 제 5 장 실증분석 및 가설검증 30 제 1 절 기술통계 분석 30 제 2 절 상관관계 분석 32 제 3 절 다중회귀 분석 34 제 6 장 결론 및 제언 45 참고문헌 50 Abstract 54석

기술적 요인과 제도적 요인을 중심으로

본 연구는 대학의 강사 채용에 어떤 요인이 영향을 미치는지, 그리고 대학의 설립 구분에 따라 그 영향에 차이가 있는지를 분석하는 것을 목적으로 한다. 특히 대학의 강사 채용에 영향을 미치는 요인을 경제적 합리성의 관점인 기술적 요인과 사회적 정당성 및 제도적 압력의 관점인 제도적 요인으로 구분하여 살펴보았다. 연구의 대상은 국내 4년제 대학 169개교로, 분석의 시간적 범위는 2011년부터 2019년까지로 9년이다. 해당 기간은 강사의 열악한 고용 여건이 사회적 담론으로 표면화됨에 따라, 고등교육법 개정, 대학 구조개혁 평가, 그리고 대학 기본역량 진단 등의 다양한 제도적 환경이 변화한 기간이다. 따라서 강사 채용을 둘러싼 제도적 요인의 영향을 포함하여 분석하기 적합한 기간이다. 연구 결과, 기술적 요인 중 시간당 강의료는 정적인(+) 방향으로 강사 채용 비율에 영향을 주는 것으로 나타났으며, 제도적 요인 중 대학 기본역량 진단 결과의 부정적인(-) 영향을 확인하였다. 그리고 강사 채용에 대한 기술적 요인과 제도적 요인의 영향 모두 대학 설립 구분에 따른 차이가 있음이 보였다. 본 연구는 다음과 같은 의의를 갖는다. 첫째, 비정규직 고용의 결정 요인에 관한 선행 연구와 달리 비정규직 고용 측면의 비용 요인인 시간당 강의료가 강사 채용 비율에 정적인(+) 영향을 미친 것으로 보아, 대학의 강사 채용에 관한 비용 관점의 분석은 전임교원과 비전임교원 인건비 양 측면의 고려가 필요함을 의미한다. 둘째, 강사 채용에 부정적인(-) 영향을 주는 것으로 확인된 대학 기본역량 진단 결과는 제도적 압력이 대학의 교원 인사에 유의한 영향을 미쳤음을 보이며, 대학 평가 및 재정지원 사업을 둘러싼 강사법 등의 제도적 환경 변화는 사회학적 제도론의 관점에서 후속 연구의 필요성을 시사한다. 셋째, 기술적 요인과 제도적 요인이 대학 설립 구분, 즉 국립대학과 사립대학에 따라 다르게 나타난 점과 대학의 특성화 방향에 따라 강사 채용 비율에 차이가 있다는 점은 대학의 조직적 특성 변수에 대한 추가적인 연구의 필요성을 보여준다.The objective of this thesis is to identify the factors affecting employment of lecturers in university, and to discover whether public-private distinction controls the effect. This study examined the employment of lecturer in university with technical factor, usually related to economic efficiency, and with institutional factor, often involving responding to regulatory constraints or social legitimacy. 169 universities in Republic of Korea have been analyzed, and the span of the data covers 2011-2019, when social discourse regarding job instability of lecturers in university had been on debate, with the revision of higher education act and with the advent of university basic competence assessment. The result shows lecture fee has positive effect, and the result of university basic competence assessment has negative effect on the employment of lecturers in university. Also, the effect of technical and institutional factor indicated to be controled by public-private distinction. The result suggests as follows: First, unlike previous research regarding temporary workers, the regression analysis indicated that lecture fee has positive effect on the employment of lecturers in university. This indicates that the cost aspect of both full-time and part-time lecturer should be considered. Second, the result of university basic competence assessment and its surrounding institutional environment needs further research in the view of sociological institutionalism. Third, the public-private distinction and other attributes of university, such as colleges with specialized majors, could account for the employment of lecturers in university.제 1 장 서론 1 제 1 절 연구 배경 및 목적 1 제 2 절 연구의 필요성 5 제 2 장 이론적 배경 및 선행연구 검토 6 제 1 절 강사 채용의 기술적 요인 7 제 2 절 강사 채용의 제도적 요인 10 제 3 장 연구 문제 및 가설 13 제 1 절 연구 문제 13 제 2 절 연구 가설 14 제 4 장 연구 방법 23 제 1 절 연구 자료 및 수집 방법 23 제 2 절 독립변수의 정의와 측정 24 제 3 절 종속변수의 정의와 측정 28 제 4 절 통제변수의 정의와 측정 29 제 5 장 실증분석 및 가설검증 30 제 1 절 기술통계 분석 30 제 2 절 상관관계 분석 32 제 3 절 다중회귀 분석 34 제 6 장 결론 및 제언 45 참고문헌 50 Abstract 54석

Magnetic Properties of Disordered Electron Systems

DoctorStrongly correlated electron systems show a rich variety of astonishingphysical phenomena. The strong interactions make the theoretical descriptionof these systems a highly non-trivial tast, and even it becomesmore involved if disorder is introduced in the system.This study aims to address the interplay of strong correlations anddisorder in the rst part of this work. It begins with a theoreticalreview of the local moment formation and its quantum uctuationleading the Kondo problem using a mean eld analysis and perturbativescaling theory. A numerical method, or the kernel polynomialmethod (KPM), is introduced to analyze the disorder eect on theKondo eect. It is shown by direct comparisons that KPM resultsgives an excellent agreement with previous numerical and analyticalresults. Remarkably, it strongly supports the recent multifractal analysisof Kondo eect [KMVS12]. KPM is also implemented to study theRKKY interaction in disordered electron systems, after a theoreticalreview of RKKY interaction. Fascinating features of RKKY interactionon disordered graphene are intensively discussed. Semiclassicaldescription of RKKY interaction is presented to give an intuitive understandingand to explain the disorder eect on it. In order to addressthe competition between the Kondo eect and RKKY interaction, thefull distribution of the so-called Doniach criteria, i.e. the ratio betweenthe Kondo temperature and RKKY interaction, is numericallyderived and analyzed. It shows a sharp cuto which allows us to determinethe critical density below which Kondo wins at all positionsin a disordered sample. Based on the analysis of the critical magneticimpurity density, Doniach phase diagram is derived as function of thelocal exchange coupling and intensively discussed.In the second part, analytical study of the optical conductivity and thedensity of states of Kondo lattice systems immersed in massless Diracfermion bath is presented using a slave-boson mean eld theory. Afterthe hybridization, the pseudo-gapt at the center of Dirac fermion bathis shifted into both the upper and the lower quasiparticle band. It isfound that, due to the linear dispersion and the particle-hole symmetryof the Dira fermion, the Kondo insulator gap is observable in the directinterband transition in the optical conductivity. This is in contrast tothe conventional Kondo lattice system

Silent synapse contribution to behavioral alterations after chronic cocaine exposure by D1-MSN specific GluN2B modulation

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