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홈 네트워크 기반의 펠릿 활용 난방 보일러 제어시스템

The Control System of Wood Pellet Boiler Based on Home Networks

信號處理·시스템學會 論文誌 = Journal of the institute of signal processing and systems v.15 no.1 , 2014년, pp.15 - 22  
이상훈 (경남대학교 전자공학과)
초록

본 논문에서는 '저탄소 녹색성장'의 세계적 추세에 따라 탄소 중립적 에너지원인 우드펠릿(wood pellet)을 사용하는 난방보일러 제어시스템 구현을 제시한다. 본 시스템은 공중전화망 및 이동통신망을 통해 원격으로도 제어 가능한 홈 네트워크 기반의 제어 및 관리시스템 구현도 포함한다. 구현된 시스템은 온도조절기능, 연료공급기능, 점화기능, 화력조절기능, 그을음제거기능 등을 수행하는 보일러 주제어부와 주제어부와의 RS-485 통신링크를 통해 각 방의 개별 온도를 제어 할 수 있는 온도조절기 모듈 및 보일러의 원격제어 및 모니터링이 가능한 공중전화망 및 이동통신망 인터페이스 부분으로 구성된다. 구현된 시스템은 기본동작시험과 원격제어시험을 통해 난방면적 $172m^2$에서 열효율 93.6%, 난방출력 20,640kcal/hr, 연료소모량 5.54kg/hr 으로 나타났다. 이러한 성능지표는 기존 개발된 펠릿보일러에 비해서 우수한 결과로써 기존 보일러에서는 적용하지 않았던 3단계의 점화과정과 그을음제거 기능과 함께 $C_dS$ 센서를 통한 불꽃감지기능 및 셔터개폐의 미세 조정을 통한 화력조절기능을 새롭게 적용한 결과이다.

Abstract

This paper presents the implementation of a control system of pellet boiler using wood pellet as carbon neutral material. The system also has the additional features to provide remote controlling and monitoring based on home networking technology through either public switched telephone networks or mobile communication networks. It consists of three kinds of sub-modules; a main controller provides basic and additional features such as a setting of temperature, a supplying of wood pellet, a controlling of ignition and fire-power, and a removing of soot. The second is temperature controller of individual rooms which is connected to the main controller through RS-485 links. And interface modules with PSTN and mobile networks can support remote controlling and monitoring the functions. The test results under the heating area of $172m^2$ show a thermal efficiency of 93.6%, a heating power of 20,640kcal/hr, and a fuel consumption of 5.54kg/hr. These results are superior to those of the conventional pellet boilers. In order to obtain the such high performance, we newly applied a 3-step ignition flow, a flame detection by $C_dS$ sensor, and a fire-power control by fine controlling of shutter to our pellet boiler.

주제어

#Wood pellet   #Pellet boilers   #Home networks   #RS-485   #TCP/IP   #Renewable energy  

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오매스(biomass) 연료
바이오매스(biomass) 연료란?
광합성에 의한 이산화탄소 흡수효과로 인하여 탄소 중립적(carbon neutral) 에너지

바이오매스(biomass) 연료는 광합성에 의한 이산화탄소 흡수효과로 인하여 탄소 중립적(carbon neutral) 에너지로 국제사회에서 인정받고 있으며, 목질계 바이오매스인 우드 펠릿(wood pellet)은 연소 시 석유에 비하여 NOx와 SO2 배출량이 1/12, CO2 배출량은 약 1/27의 저감효과를 가지는 것으로 분석되고 있어서 기후변화 대응 및 온실가스 감축의 유용한 수단으로 주목 받고 있는 실정이다.

우드펠릿
우드펠릿은 어떠한 과정을 통해 제조되는가?
톱밥이나 목피 및 폐목재를 균일하게 파쇄하고 압축하여 펠릿으로 성형하는 과정을 통해 제조

우드펠릿은 톱밥이나 목피 및 폐목재를 균일하게 파쇄하고 압축하여 펠릿으로 성형하는 과정을 통해 제조된다. 펠릿의 길이는 10∼20mm, 직경은 6∼15mm가 일반적이며 최대 25mm까지도 가능하다.

펠릿보일러
펠릿보일러를 난방시스템으로 적용하는데 어려운 이유는 무엇인가?
연료가 목질 재료인 관계로 점화나 소화시키는데 비교적 많은 시간이 필요하다. 이러한 긴 점화․소화시간은 기름을 사용하는 히터보다 3배 이상 소요된다. 따라서 잦은 소화 및 점화는 그 과정에서 연료를 불필요하게 사용하게하고 이는 보일러의 성능과 수명에도 영향을 미친다

일반적으로 펠릿보일러를 난방시스템으로 적용하는데 기술적인 어려운 점이 있다. 즉, 연료가 목질 재료인 관계로 점화나 소화시키는데 비교적 많은 시간이 필요하다. 이러한 긴 점화․소화시간은 기름을 사용하는 히터보다 3배 이상 소요된다. 따라서 잦은 소화 및 점화는 그 과정에서 연료를 불필요하게 사용하게하고 이는 보일러의 성능과 수명에도 영향을 미친다. 하지만 지금까지 개발되고 있는 대부분의 펠릿보일러에서는 보일러 점화 및 소화를 단순 2단계의 on/off 제어로만 이루어지고 있다.

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저자의 다른 논문

이상훈(17)

참고문헌 (14)

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