초록 ▼

수소연소 리니어 동력/발전 시스템은 최근 대체에너지 및 친환경 에너지의 측면으로 국외에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 수소연소 동력시스템은 기계손실이 적고 압축 및 팽창효과를 증대시킬 수 있으며 수소연료의 사용에 따른 열효율의 극대화와 zero emission level를 만족시킬 수 있다. 이러한 수소연소 동력시스템의 선형운동으로 고성능 유압발생장치 또는 리니어 발전기를 구동할 경우 저가격 및 고비출력의 기술적 특징을 가진다. 또한 수소 연소 리니어 동력시스템의 발전 효율을 높이기 위해서는 이에 최적화된 고효율 리니어 발전시스템

수소연소 리니어 동력/발전 시스템은 최근 대체에너지 및 친환경 에너지의 측면으로 국외에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 수소연소 동력시스템은 기계손실이 적고 압축 및 팽창효과를 증대시킬 수 있으며 수소연료의 사용에 따른 열효율의 극대화와 zero emission level를 만족시킬 수 있다. 이러한 수소연소 동력시스템의 선형운동으로 고성능 유압발생장치 또는 리니어 발전기를 구동할 경우 저가격 및 고비출력의 기술적 특징을 가진다. 또한 수소 연소 리니어 동력시스템의 발전 효율을 높이기 위해서는 이에 최적화된 고효율 리니어 발전시스템의 개발, 시스템 통합 및 제어 기술이 필수적이므로 동시에 연구가 진행되어야 한다. 수소 리니어 발전시스템은 향후 시장이 커질 것으로 예상되는 리니어 발전기 및 모터의 수입대체효과에 기여할 수 있을 것으로 판단되고, 전력변환?시스템 통합 제어 기술은 향후 도입이 증대될 분산발전용 전력변환 및 제어 기술에 확대 적용이 가능할 전망이다.
본 연구에서는 전술한 추세에 맞춰 리니어 발전시스템의 기술 추이를 검토하고 가능성 확보를 위한 기초 데이터 확보를 1단계 목표로 설정하고 연구개발을 추진하였다.
1kW급 출력과 전력변환효율 80% 이상의 수소연소 리니어 발전시스템 개발을 목표로 본 과제를 수행하였으며 전기설계와 열유동 및 구조강도 해석을 통하여 리니어 발전기를 설계/제작하고, 성능테스트 장치를 구성하여 시험한 결과 약 76%의 전력변환효율(발전기 효율 89.9%, 전력변환기 효율 84%)을 달성하여 그 가능성을 확인하였다.
수소연소 리니어 동력/발전 시스템 연계에 대한 검증은 엔진 연소 및 내구성에 대한 난해함으로 인하여 동력 시스템과 발전 시스템의 연계 및 연소 테스트만 실시되었으며, 시스템에 대한 성능 평가 및 검증은 2단계 1차년도 계획에 포함되어 있다.

Abstract ▼

Due to the growing interest in alternative and environment friendly energy, research in Hydrogen linear power generation systems has increased significantly around the world.
Hydrogen linear power generation systems have low mechanical loss and can provide superior compression and expansion cha

Due to the growing interest in alternative and environment friendly energy, research in Hydrogen linear power generation systems has increased significantly around the world.
Hydrogen linear power generation systems have low mechanical loss and can provide superior compression and expansion characteristics compared to other systems. They have the potential to meet the needs of maximizing thermal efficiency and zero emissions that will come with the use of hydrogen fuel in the future. If the liner motion of the hydrogen linear power generation systems is used to drive high performance hydraulic systems or linear generators, they will have low price and high power efficiency. In order to increase efficiency of the Hydrogen Linear Power Generation Systems, research to develop essential technology needs to be concurrently conducted in various areas such as optimization of the high efficiency linear generation system, system integration and control.

목차 Contents

• 제출문...1
• 보고서 초록...2
• 요약문...3
• Summary...7
• CONTENTS...8
• 목차...10
• 제1장 연구개발 과제의 개요 ...12
• 제1절 연구개발의 최종목표...12
• 제2절 연구개발의 필요성 ...13
• 1. 과학 기술적 측면 ...13
• 2. 산업적 측면 ...13
• 3. 실용화 실적 및 사업화 활용 가능성 측면 ...13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...14
• 제1절 국외 기술개발현황 ...14
• 1. 유럽 ...14
• 2. 미국 ...15
• 3. 호주 ...16
• 4. 기타 ...16
• 제2절 국내 기술개발 현황 ...17
• 1. 관련기술 개발현황 ...17
• 2. 당사 개발현황 ...17
• 제3절 국내 기술개발 현황의 위치 ...19
• 1. 리니어 발전기 시스템 관련 현재 국외 기술 ...19
• 2. 리니어 발전기 시스템 관련 현재 국내 기술...19
• 제4절 앞으로의 전망 ...20
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ...21
• 제1절 리니어 발전기 설계 및 해석 ...21
• 1. 발전기 타입 결정 ...21
• 2. 전자계 특성 해석 ...22
• 3. 평판형 선형 발전기 설계 ...24
• 4. 원통형 선형 발전기 해석 ...33
• 5. 평판형과 원통형의 비교 ...41
• 6. 수직력 문제 ...42
• 7. 디텐트력 최소화를 위한 발전기 설계 ...44
• 8. 철손 계산 연구 ...49
• 9. 설계 프로그램의 제작 ...52
• 제2절 리니어발전기 열유동 해석 ...53
• 1. 수소리니어 발전기 ...53
• 2. 내부 온도 상승 평가 ...54
• 3. 결론 및 고찰 ...70
• 제3절 리니어 발전기 구조강도 해석 ...71
• 1. 해석 모델 개요 ...71
• 2. 접착면의 강도 평가 ...72
• 제4절 시험장치 설계 및 제작 ...73
• 1. 초기 시험 장치의 문제점 및 검토 사항 ...73
• 2. 재구성한 패키징 시험장치 ...74
• 3. 향후 설계 방향 ...75
• 제5절 전력변환기 ...76
• 1. 개요 ...76
• 2. 사양 ...76
• 3. 시뮬레이션 ...77
• 4. 제작 ...79
• 제6절 시험 결과 ...84
• 1. 발전기 ...84
• 2. 전력변환기 ...86
• 제7절 결론 ...90
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...92
• 제1절 연차별 연구개발 목표 ...92
• 제2절 연구평가의 착안점 및 척도 ...93
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ...94
• 제1절 추가연구의 필요성 ...94
• 1. 수직력 개선문제 ...94
• 2. 전동기 운전연구 ...94
• 제2절 결과의 활용계획 ...95
• 제6장 참고 문헌...96