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스팀을 생산하는 열 시스템;수소가 저장되는 수소 저장장치;상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 상기 수소 저장장치로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동하는 양방향 수전해/발전장치;상기 양방향 수전해/발전장치와 연결되어, 상기 양방향 수전해/발전장치에 공기를 공급하는 공기 블로워;를 포함하며,상기 양방향 수전해/발전장치는 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산하거나, 또는 상기 수소 저장장치에서 공급된 수소로부터 스팀을 생성해내는 수소극과, 상기 공기 블로워에 의해 공급된 공기를 이용하여 상기 수소극으로 산소를 전달하거나, 또는 상기 수소극으로부터 전달받은 산소를 이송하는 공기극을 구비하고,상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스 및 상기 공기극으로부터 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 열교환시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시켜 상기 수소극으로 재공급하는 재순환 블로워를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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스팀을 생산하는 열 시스템;수소가 저장되는 수소 저장장치; 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀과 외부에서 공급되는 전기에 의해 수전해 반응을 수행하여 수소 및 산소를 생산하는 수전해 모드, 또는 상기 수소 저장장치로부터 공급받은 수소와 외부에서 공급받은 산소간의 전기화학반응에 의해서 전기와 물을 생산하는 연료전지 모드로 작동하는 양방향 수전해/발전장치;상기 열 시스템에서 전달되는 스팀에 의해 생산되는 동력을 전달받아 상기 양방향 수전해/발전장치로 공기를 공급하는 터보차져;를 포함하며,상기 양방향 수전해/발전장치는 외부에서 공급된 스팀으로부터 수소를 생산하거나, 또는 상기 수소 저장장치에서 공급된 수소로부터 스팀을 생성해내는 수소극과, 상기 터보차져에 의해 공급된 공기를 이용하여 상기 수소극으로 산소를 전달하거나, 또는 상기 수소극으로부터 전달받은 산소를 이송하는 공기극을 구비하고, 상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스 및 상기 공기극으로부터 배출되는 제 2 배출가스의 열과 외부에서 공급되는 스팀 및 공기를 열교환시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 거친 제 1 배출가스를 순환시키는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 열 교환부에 포함되어 상기 수소극으로부터 배출되는 제 1 배출가스를 냉각시키는 제 4 열교환기와, 상기 제 4 열교환기를 거친 제 1 배출가스의 수분을 제거하는 건조기와, 상기 건조기를 거친 제 1 배출가스를 압축하여 상기 수소 저장장치로 공급하는 압축기를 더 포함하며,상기 제 4 열교환기는 압축기를 통과한 제 1 배출가스를 승온시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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4
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 수소 저장장치는 상기 양방향 수전해/발전장치와 연결되어 상기 수전해 모드에 의해 생산된 수소를 저장하거나, 상기 연료전지 모드로 작동할 때 상기 양방향 수전해/발전장치로 저장되어 있던 수소를 공급하는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 1 항에 있어서,상기 열 교환부는,상기 수소극의 출구와 연결된 제 1 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 열 시스템과 상기 수소극의 입구를 연결하는 제 2 유로를 통해 이송되는 제 1 혼합가스의 열을 서로 열교환시키는 제 1 열교환기와,상기 제 1 유로와 연결된 제 3 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 공기 블로워의 입구와 연결된 제 4 유로를 통해 이송되는 공기의 열을 서로 열교환시키는 제 2 열교환기와,상기 제 4 유로와 연결된 제 5 유로를 통해 이송되는 공기의 열과, 상기 공기극의 출구와 연결될 제 6 유로를 통해 이송되는 제 2 배출가스의 열을 서로 열교환시키는 제 3 열교환기를 포함하며,상기 제 1 혼합가스는 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀 또는 수소 저장장치로부터 공급되는 수소와, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 거쳐 상기 재순환 블로워에 의해 상기 제 2 유로로 유입되는 제 1 배출가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 5 항에 있어서,상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 수전해 모드일 경우,상기 수소극으로부터 배출되어 제 1 유로와 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 거친 제 1 배출가스 중 일부는 상기 제 3 유로와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 7 유로를 통해 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 나머지는 상기 재순환 블로워에 의하여 상기 제 2 유로와 연결된 제 8 유로를 통해 상기 제 2 유로로 이송되어 제 1 열교환기를 거쳐 수소극으로 공급되며,상기 제 4 열교환기로 이송된 제 1 배출가스는 상기 건조기 및 상기 압축기를 거치면서 수소로 변환되어 상기 압축기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 9 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 수소 저장장치의 입구를 연결하는 제 12 유로를 통해 상기 수소 저장장치로 이동되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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7
제 5 항에 있어서,상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 연료전지 모드일 경우,상기 수소 저장장치에 저장된 수소는 상기 수소 저장장치의 입구와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 13 유로를 거쳐 제 2 유로로 이송되어 수소극으로 공급되고,상기 수소극으로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 제 4 열교환기를 순차적으로 거친 제 1 배출가스는 상기 건조기를 거치면서 수소로 변환되어 상기 건조기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 10 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고,상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 재순환 블로워에 의하여 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 제 8 유로를 연결하는 제 11 유로를 거쳐 상기 제 2 유로로 이송되어 상기 수소극으로 공급되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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8
제 2 항에 있어서,상기 열 교환부는,상기 수소극의 출구와 연결된 제 1 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 열 시스템과 상기 수소극의 입구를 연결하는 제 2 유로를 통해 이송되는 제 1 혼합가스의 열을 서로 열교환시키는 제 1 열교환기와,상기 제 1 유로와 연결된 제 3 유로를 통해 이송되는 제 1 배출가스의 열과, 상기 터보차져의 입구와 연결된 제 4 유로를 통해 이송되는 공기의 열을 서로 열교환시키는 제 2 열교환기와,상기 제 4 유로와 연결된 제 5 유로를 통해 이송되는 공기의 열과, 상기 공기극의 출구와 연결될 제 6 유로를 통해 이송되는 제 2 배출가스의 열을 서로 열교환시키는 제 3 열교환기를 포함하며,상기 제 1 혼합가스는 상기 열 시스템으로부터 공급되는 스팀 또는 수소 저장장치로부터 공급되는 수소와, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 거쳐 상기 이젝터에 의해 상기 제 2 유로로 유입되는 제 1 배출가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 8 항에 있어서,상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 수전해 모드일 경우,상기 수소극으로부터 배출되어 제 1 유로와 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 거친 제 1 배출가스 중 일부는 상기 제 3 유로와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 7 유로를 통해 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 나머지는 상기 이젝터에 의하여 상기 제 2 유로와 연결된 제 8 유로를 통해 상기 제 2 유로로 이송되어 제 1 열교환기를 거쳐 수소극으로 공급되며,상기 제 4 열교환기로 이송된 제 1 배출가스는 상기 건조기 및 상기 압축기를 거치면서 수분이 제거된 수소로 변환되어 상기 압축기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 9 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고, 상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 수소 저장장치의 입구를 연결하는 제 12 유로를 통해 상기 수소 저장장치로 이동되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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10
제 8 항에 있어서,상기 양방향 수전해/발전장치가 상기 연료전지 모드일 경우,상기 수소 저장장치에 저장된 수소는 상기 수소 저장장치의 입구와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 13 유로를 거쳐 제 2 유로로 이송되어 수소극으로 공급되고,상기 수소극으로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 제 4 열교환기를 순차적으로 거친 제 1 배출가스는 상기 건조기를 거치면서 수분이 제거된 수소로 변환되어 상기 건조기의 출구와 상기 제 4 열교환기의 입구를 연결하는 제 10 유로를 통해 다시 상기 제 4 열교환기로 이송되고,상기 제 4 열교환기로 이송된 수소는 상기 이젝터에 의하여 상기 제 4 열교환기의 출구와 상기 제 8 유로를 연결하는 제 11 유로를 거쳐 상기 제 2 유로로 이송되어 상기 수소극으로 공급되는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 열 시스템은 폐기물 고형연료 보일러 시스템, 열병합 발전 시스템, 일반 보일러 시스템, 복합발전 시스템 및 폐기물 소각 시스템 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 11 항에 있어서,상기 열 시스템에서 상기 양방향 수전해/발전장치로 공급되는 스팀의 온도는 650℃ 내지 750℃ 내의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 양방향 수전해/발전장치는 고체산화물 수전해기 및 고체산화물 연료전지인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 수전해모드에서 외부에서 공급되는 전기는 신재생 에너지에 의한 전기인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 신재생 에너지는 태양광, 풍력, 소수력, 지열 ,해양에너지 또는 폐기물에너지인 것을 특징으로 하는 신재생 에너지를 이용한 양방향 수전해/발전 시스템
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