Process Modelling & Optimization

암모니아 직접 활용 Fuel Cell 모델링 및 운전 조건 최적화 

[연구 내용]

• 수소-전력 가변성을 고려한 DA-SOFC(Direct-Ammonia Solid Oxide Fuel Cell) 모델 구축

• Aspen HYSYS 모델과 연계 가능한 전기화학, 경제성 모델 구축

• 수소/전력 생산량 증대 및 연간 운전 비용 최소화를 위한 운전 조건 최적화

[연구 결과]

• 문헌 실험값 대비 최대 오차율 3.5% 이내로 모델 정합성 검증 완료

• 수소-전력 생산량을 최대화하며, 연간 운전 비용을 최소화하는 가변성 시나리오 별 최적 운전 조건 제시

• 본 시스템 특성에 부합하는 다목적 최적화 알고리즘 및 프레임워크 제안

변동성 강한 재생 에너지을 활용한 수소 생산 및 하이브리드 저장 시스템 모델링 및 최적화 

[연구 내용]

• CAPEX·OPEX 계산을 통한 LCOX 도출 및 민감도 분석을 통한 경제성 결정 요인 도출

• 제한 전력과 송전 상한을 고려한 주요 장치 용량 설계 및 운전 조건 최적화

[연구 결과]

• 실제 실험 데이터와 비교하여 모델 정확도 90% 이상 달성

• 하이브리드 수소 저장 시스템 내 열 교환 구현을 통해 에너지 효율 개선

• 다목적 최적화를 통해 송전 제약 하에서도 LCOX를 낮추고, 생산성과 공급 안정성을 동시에 개선하는 용량·운전 전략 제시

배터리 열관리를 위한 모델 예측 제어기 개발 

[연구내용]

• 간소화된 배터리 팩 모델을 활용한 배터리 온도를 최적 온도로 유지하기 위한 모델 예측 제어 방법 적용

• 배터리 온도를 최적 온도로 유지하며, 소모되는 에너지 사용량 최적화 진행 

• 측정되지 않는 상태 변수를 추정하기 위한 관측기(Observer, Soft Sensor) 설계

[연구 결과]

• 실제 실험 데이터를 활용한 간소화된 배터리 모델 구축 

• 현재 처리 가능한 최대 열교환량을 고려하여 모델 예측 제어에 적용하여 현실적인 배터리 냉각량 처리 가능

• 배터리 팩 회로뿐만 아니라 냉매 회로 최적화 문제를 통합한 전체적인 배터리 열관리 제어기 구축을 통해 배터리 온도를 최적 온도 유지 및 냉각에 소모되는 에너지 소비 최적화 

• 비선형 배터리 상태 변수를 정확히 추정하기 위해 임의의 외란을 고려한 관측기 설계

SCR 시스템 모델링 및 제어, 설계

[연구내용]

• 신촉매 개발을 위한 빠른 패러미터 추정 기법 개발

• 배기 후처리 촉매 시스템의 최적 제어기 제안

• 실시간 풀이 가능한 모델 예측 제어 적용

• 실주행 데이터를 통한 검증

• 최적 운전 기법을 함께 고려하여 다목적 최적 설계 제안 (NOx 방출량과 Capital cost 측면)