초록 ▼

1. 핵심기술
$\circ$ 순도 99.995%의 고압 수소 가스의 Metal Diaphragm 압축기.
2. 최종목표
$\circ$ 충전압력 $700kg/cm^2G$의 수소 스테이션용 토출압력 $850kg/cm^2G$의 Diaphragm Compressor 국산화 개발.
3. 개발내용 및 결과
$\circ$ Diaphragm 수치해석 및 피로시험 기술 개발 캐비티 설계 기술 개발.
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1. 핵심기술
$\circ$ 순도 99.995%의 고압 수소 가스의 Metal Diaphragm 압축기.
2. 최종목표
$\circ$ 충전압력 $700kg/cm^2G$의 수소 스테이션용 토출압력 $850kg/cm^2G$의 Diaphragm Compressor 국산화 개발.
3. 개발내용 및 결과
$\circ$ Diaphragm 수치해석 및 피로시험 기술 개발 캐비티 설계 기술 개발.
$\circ$ Oil Perforated Plate, Oil Piston Pump, 고압/고속 Relief Valve의 최적형상 설계 및 개발
$\circ$ 냉각시스템의 개발제작 및 성능시험.
$\circ$ 수소누설 탐지장치와 Sealing기구 개발 및 성능시험.
$\circ$ 토출압력 450, $850kg/cm^2G$의 수소 가스 Metal Diaphragm 압축기개발.
4. 기술개발배경
- 국내의 수소 스테이션 및 수소 인프라 등에서 가장 중요한 위치를 차지하는 수소를 원하는 압력 및 양으로 공급할 수 있는 수소압축기를 전체를 수입에 의존해야 함으로서, 선진국에 대한 기술적 종속의 심화가 우려됨에 따라 수소 스테이션용 수소압축기 개발.
5. 핵심개발기술의 의의
- Diaphragm 압축기 기술은 전무한 상황이며, 현재 상용화되고 있는 왕복동식 압축기는 압축가스의 순도를 유지하기 어렵고 가스의 최대 $100kg/cm^2G$의 압력만이 가능하여 수소 스테이션용으로 부적합.
- 본 기술 개발의 성공으로 수소 스테이션, 가스공사, 각 지방자치단체 및 수소에너지 관련업체의 대규모 수요가 예상되며, 기술이전을 통한 수출 증대의 효과와 독자적인 기술력을 바탕으로 세계 수소에너지 시장으로의 진출이 가능함에 따라 사업화의 가능성이 높다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ...14
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ...14
• 제 2 절 국내.외 관련 기술의 현황 ...16
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적.경제적 파급 효과 ...20
• 제 2 장 기술개발 목표 및 내용 ...23
• 제 1 절 최종 목표 ...23
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ...23
• 제 3 장 연구결과 ...29
• 제 1 절 회전체 동역학 해석 ...29
• 1. 구동장치 회전체 동역학 ...29
• 가. Diaphragm 압축기의 크랭크축 구조 ...29
• 나. 크랭크축계의 관성력 및 평형추 설계 ...31
• 다. Count Weight 형상 설계 ...52
• 라. 크랭크축 진동해석 ...53
• 마. 크랭크축 윤활 설계 ...59
• 제 2 절 Diaphragm 전산해석 및 내구성 기술개발 ...63
• 1. Diaphragm 전산해석 ...63
• 2. 피로특성 해석 : S-N 커브, 피로시험 ...79
• 3. 성능 시험 및 내구성 평가 ...81
• 4. 캐비티 설계 ...92
• 제 3 절 체크밸브 유동해석 및 다이어프램 압축기의 연성해석과 다공판 특성 평가 ...95
• 1. 서론 ...95
• 2. 체크밸브 유동 해석 ...97
• 3. 다이어프램 압축부 유동해석 모델 ...104
• 4. 다공판 형상에 따른 다이어프램 압축기의 FSI 해석 ...111
• 5. 다공판 성능 실험 ...115
• 제 4 절 AMESim을 이용한 수소압축기 시뮬레이션 ...120
• 1. 1단 스테이지 ...120
• 2. 2단 스테이지 ...143
• 3. 시뮬레이션 결과 ...154
• 제 5 절 Oil piston pump개발 ...155
• 1. 고효율화를 위한 저마찰, 저누유 펌핑 메카니즘 개발 ...155
• 2. Oil piston pump의 실험규격분석 및 단품 실험 장치제작 ...158
• 3. Oil piston pump의 시작품 제작 및 성능 실험 ...163
• 4. Oil piston pump의 개발 결과 ...179
• 제 6 절 고속.고압 릴리프 밸브 개발 ...180
• 1. 실험장치 설계 및 제작 ...180
• 2. 450bar용 릴리프 밸브 ...181
• 3. 850bar용 릴리프 밸브 ...197
• 제 7 절 열교환기 개발 ...205
• 1. 열교환기 개요 및 열전달 ...205
• 2. 열교환기 열전달 계산 ...216
• 3. 열교환기 튜브 강도 설계 ...233
• 제 8 절 구동품 설계, 제작 및 조립 ...235
• 1. 1차 시작품 ...235
• 2. 2차 시작품 ...247
• 제 9 절 시스템 종합성능 평가 ...260
• 1. 종합성능 시험장치 ...260
• 2. 시스템 종합성능 결과 ...263
• 제 4 장 결론 ...264
• 참고문헌 ...266