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연료를 수소 개질하여 수소를 포함하는 개질 연료를 내연기관에 공급하기 위한 수소 생산 장치로서,적어도 하나의 개질 유닛을 포함하고, 상기 개질 유닛 내에 상기 연료를 수소 개질하기 위한 촉매를 구비하는 개질기;상기 연료, 공기, 증기 및 상기 내연기관으로부터 배출되는 배기가스를 선택적으로 상기 개질기로 공급하는 공급부; 및상기 내연기관과 관련된 운전 조건에 따라 다양한 수소 개질 모드 중 어느 하나의 수소 개질 모드를 결정하여 상기 공급부를 제어하는 제어부를 포함하고,상기 제어부는, 상기 내연기관의 온도, 상기 내연기관의 작동 상태, 상기 증기의 공급 상태, 상기 개질기의 탄소 침착 상태, 상기 배기가스의 온도 및 상기 개질기에 의한 수소 발생량 중의 적어도 하나를 기반으로, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 어느 하나의 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제어부는,상기 내연기관의 온도가 기준 온도 미만이거나, 상기 내연기관이 초기 시동 상태인 경우 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제1 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제1 수소 개질 모드는 제1 동작 모드와 제2 동작 모드를 교번하여 반복하여 수행하는 모드이고,상기 제1 동작 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하고, 상기 제2 개질 유닛에 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하는 모드이고,상기 제2 동작 모드는, 상기 제1 개질 유닛에 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하고, 상기 제2 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하는 모드이며,상기 제어부는, 상기 내연기관의 온도가 기준 온도 이상이고 상기 증기의 공급이 가능한 상태인 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제2 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제2 수소 개질 모드는, 제1 작동 모드와 제2 작동 모드를 교번하여 반복하여 수행하는 모드이고,상기 제1 작동 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하고, 상기 제2 개질 유닛에 상기 스팀을 공급하여 개질 촉매를 재생하는 모드이고,상기 제2 작동 모드는, 상기 제1 개질 유닛에 상기 스팀을 공급하여 개질 촉매를 재생하고, 상기 제2 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하는 모드인, 수소 생산 장치
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제1항에 있어서,상기 개질기는, 적어도 하나의 제1 개질 유닛과 적어도 하나의 제2 개질 유닛이 교번하여 상호 적층된 구조로 제공되고,상기 공급부는,상기 제어부에 의해 결정된 수소 개질 모드에 따라 상기 연료, 상기 공기, 상기 증기 및 상기 배기가스 중의 하나 이상을 선택하여 공급하는 제1 공급라인;상기 제어부에 의해 결정된 수소 개질 모드에 따라 상기 연료, 상기 공기, 상기 증기 및 상기 배기가스 중의 하나 이상을 선택하여 공급하는 제2 공급라인; 및상기 제어부에 의해 결정된 수소 개질 모드에 따라 상기 제1 공급라인 및 상기 제2 공급라인 중의 어느 하나를 상기 제1 개질 유닛으로 연결하고, 상기 제1 공급라인 및 상기 제2 공급라인 중의 다른 하나를 상기 제2 개질 유닛으로 연결하는 제1 유로 전환 밸브를 포함하는, 수소 생산 장치
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제2항에 있어서,상기 제어부는,단위 시간당 연료 투입량을 누적하여 누적 연료 투입량을 산출하고;상기 개질기의 단위 시간당 수소 발생량을 누적하여 누적 산소 발생량을 산출하고;상기 누적 연료 투입량에 대한 상기 누적 산소 발생량을 기반으로 누적 전환율을 산출하고; 그리고상기 누적 전환율이 최대값에 도달하였는지를 판단하여 상기 유로 전환 밸브의 전환 시점 또는 상기 수소 개질 모드의 전환 시점을 결정하도록 구성되는, 수소 생산 장치
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제2항에 있어서,상기 제어부에 의해 결정된 수소 개질 모드에 따라 상기 적어도 하나의 제1 개질 유닛의 제1 배출라인과, 상기 적어도 하나의 제2 개질 유닛의 제2 배출라인 중 하나 이상을 선택하여 상기 내연기관으로 연결하는 제2 유로 전환 밸브를 더 포함하는, 수소 생산 장치
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제1항에 있어서,상기 제어부는, 상기 증기의 공급량과 온도가 제1 기준 조건을 만족하는 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제3 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제3 수소 개질 모드는, 상기 제1 개질 유닛 및 상기 제2 개질 유닛에 각각 상기 연료와 상기 증기를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 증기에 의해 상기 연료를 수소 개질하는 모드인, 수소 생산 장치
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제6항에 있어서,상기 제어부는, 상기 증기의 공급량 또는 온도가 상기 제1 기준 조건을 만족하지 않고 상기 배기가스의 공급량과 온도가 제2 기준 조건을 만족하는 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제4 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제4 수소 개질 모드는, 상기 제1 개질 유닛 및 상기 제2 개질 유닛에 각각 상기 연료와 상기 배기가스를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 배기가스에 의해 상기 연료를 수소 개질하는 모드인, 수소 생산 장치
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제7항에 있어서,상기 제어부는, 상기 개질기에 탄소 침착이 발생한 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제5 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제5 수소 개질 모드는 제1 침착 탄소 제거 모드와 제2 침착 탄소 제거 모드를 교번하여 반복하는 모드이고,상기 제1 침착 탄소 제거 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 연료와 상기 배기가스를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 배기가스에 의해 상기 연료를 수소 개질하고, 상기 제2 개질 유닛에 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하는 모드이고,상기 제2 침착 탄소 제거 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하고, 상기 제2 개질 유닛으로 상기 연료와 상기 배기가스를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 배기가스에 의해 상기 연료를 수소 개질하는 모드인, 수소 생산 장치
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제8항에 있어서,상기 개질기에서 발생되는 수소 발생량을 감지하는 수소 센서를 더 포함하고,상기 제어부는 상기 수소 센서에 의해 감지되는 수소 발생량을 기반으로 상기 개질기의 탄소 침착 여부를 판단하는, 수소 생산 장치
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적어도 하나의 개질 유닛을 포함하고 상기 개질 유닛 내에 촉매를 구비하는 개질기에 의해 연료를 수소 개질하여 수소를 포함하는 개질 연료를 내연기관에 공급하는 수소 생산 방법으로서,제어부에 의해, 상기 내연기관과 관련된 운전 조건에 따라 다양한 수소 개질 모드 중 어느 하나의 수소 개질 모드를 결정하는 단계; 및상기 제어부에 의해 결정되는 수소 개질 모드에 따라 공급부를 제어하고, 상기 공급부에 의해 상기 연료, 공기, 증기 및 상기 내연기관으로부터 배출되는 배기가스를 선택적으로 상기 개질기로 공급하는 단계를 포함하고, 상기 수소 개질 모드를 결정하는 단계는,상기 내연기관의 온도, 상기 내연기관의 작동 상태, 상기 증기의 공급 상태, 상기 개질기의 탄소 침착 상태, 상기 배기가스의 온도 및 상기 개질기에 의한 수소 발생량 중의 적어도 하나를 기반으로, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 어느 하나의 수소 개질 모드를 결정하고,상기 수소 개질 모드를 결정하는 단계는,상기 내연기관의 온도가 기준 온도 미만이거나, 상기 내연기관이 초기 시동 상태인 경우 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제1 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제1 수소 개질 모드는 제1 동작 모드와 제2 동작 모드를 교번하여 반복하여 수행하는 모드이고,상기 제1 동작 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하고, 상기 제2 개질 유닛에 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하는 모드이고,상기 제2 동작 모드는, 상기 제1 개질 유닛에 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하고, 상기 제2 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하는 모드이며,상기 수소 개질 모드를 결정하는 단계는, 상기 내연기관의 온도가 기준 온도 이상이고 상기 증기의 공급이 가능한 상태인 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제2 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제2 수소 개질 모드는, 제1 작동 모드와 제2 작동 모드를 교번하여 반복하여 수행하는 모드이고,상기 제1 작동 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하고, 상기 제2 개질 유닛에 상기 스팀을 공급하여 개질 촉매를 재생하는 모드이고,상기 제2 작동 모드는, 상기 제1 개질 유닛에 상기 스팀을 공급하여 개질 촉매를 재생하고, 상기 제2 개질 유닛으로 상기 연료를 공급하여 수소 개질하는 모드인, 수소 생산 방법
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제10항에 있어서,상기 개질기는, 적어도 하나의 제1 개질 유닛과 적어도 하나의 제2 개질 유닛이 교번하여 상호 적층된 구조로 제공되는, 수소생산 방법
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제11항에 있어서,상기 수소 개질 모드를 결정하는 단계는, 상기 증기의 공급량과 온도가 제1 기준 조건을 만족하는 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제3 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제3 수소 개질 모드는, 상기 제1 개질 유닛 및 상기 제2 개질 유닛에 각각 상기 연료와 상기 증기를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 증기에 의해 상기 연료를 수소 개질하는 모드이며,상기 수소 개질 모드를 결정하는 단계는, 상기 증기의 공급량 또는 온도가 상기 제1 기준 조건을 만족하지 않고 상기 배기가스의 공급량과 온도가 제2 기준 조건을 만족하는 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제4 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제4 수소 개질 모드는, 상기 제1 개질 유닛 및 상기 제2 개질 유닛에 각각 상기 연료와 상기 배기가스를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 배기가스에 의해 상기 연료를 수소 개질하는 모드이며,상기 수소 개질 모드를 결정하는 단계는, 상기 개질기에 탄소 침착이 발생한 경우, 상기 다양한 수소 개질 모드 중 제5 수소 개질 모드를 결정하고,상기 제5 수소 개질 모드는 제1 침착 탄소 제거 모드와 제2 침착 탄소 제거 모드를 교번하여 반복하는 모드이고,상기 제1 침착 탄소 제거 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 연료와 상기 배기가스를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 배기가스에 의해 상기 연료를 수소 개질하고, 상기 제2 개질 유닛에 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하는 모드이고,상기 제2 침착 탄소 제거 모드는, 상기 제1 개질 유닛으로 상기 공기를 공급하여 탄소 산화에 의해 개질 촉매를 재생하고, 상기 제2 개질 유닛으로 상기 연료와 상기 배기가스를 공급하여 상기 개질 촉매 및 상기 배기가스에 의해 상기 연료를 수소 개질하는 모드이며,상기 수소 개질 모드를 결정하는 단계는,단위 시간당 연료 투입량을 누적하여 누적 연료 투입량을 산출하는 단계;상기 개질기의 단위 시간당 수소 발생량을 누적하여 누적 산소 발생량을 산출하는 단계;상기 누적 연료 투입량에 대한 상기 누적 산소 발생량을 기반으로 누적 전환율을 산출하는 단계; 및상기 누적 전환율이 최대값에 도달하였는지를 판단하여 상기 제1 개질 유닛 및 상기 제2 개질 유닛으로 상기 연료, 상기 공기, 상기 증기 및 상기 배기가스를 공급하는 유로를 전환하는 유로 전환 밸브의 전환 시점 또는 상기 수소 개질 모드의 전환 시점을 결정하는 단계를 포함하는, 수소 생산 방법
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