초록 ▼

1. 최종목표
- 다량의 해수를 공업용수로 사용하고 방류하는 사업장, 하수처리장, 해수사용 양어장 등에 보급할 수 있는 무동력 폭기/발전 장치의 소규모 시작품을 개발하고자 함.
- 주요부품/구조물의 내식성을 고려한 설계/제작 방안 마련
- 1기당 발전용량을 유효수두 10m 기준으로 저낙차소수력의 pico 급 (5Kw 이하) 과 견줄 수 있도록 chamber, valve, floater, linkage 등의 적정 구조/크기/강도 등에 대한 연구결과물 도출
- 시설용량 확대를 위한 장치의 복수-병렬(paralle-

1. 최종목표
- 다량의 해수를 공업용수로 사용하고 방류하는 사업장, 하수처리장, 해수사용 양어장 등에 보급할 수 있는 무동력 폭기/발전 장치의 소규모 시작품을 개발하고자 함.
- 주요부품/구조물의 내식성을 고려한 설계/제작 방안 마련
- 1기당 발전용량을 유효수두 10m 기준으로 저낙차소수력의 pico 급 (5Kw 이하) 과 견줄 수 있도록 chamber, valve, floater, linkage 등의 적정 구조/크기/강도 등에 대한 연구결과물 도출
- 시설용량 확대를 위한 장치의 복수-병렬(paralle-multi units) 설치운영 방안에 대한 개념설계안 도출
- 시스템의 효율, 신뢰성, 유지보수의 용이성 검토 등을 통한 기술의 완성도 향상
2. 개발내용 및 결과
- 방류수를 이용한 밀폐용기 속의 공기압축 메카니즘에 대한 이론적 근거 확보
- 기존 폭기장치와 정량적 비교 수행
- 초당 폭기량, 폭기깊이에 따른 이론적 소요동력 산출방법 확보
- Fluent 를 이용한 쳄버 내 공기, 물 혼합유동에 대한 2D, 3D simulation 수행
- 다음과 같은 제원의 방류수를 이용한 압축공기 발생장치의 시작품 설계/제작/시운전 수행
- 유입수 처리용량 : 180 ton/hr
- 유입수 낙차 : 10m ± 2m (설치장소, 저수지 수위변동에 변화)
- 발생공기압 : 0.9 Kgf/$cm^{2}$ 이상
- 발생공기량 : 145 Nm3 /hr 이상
- 발전량 : 2~2.5 Kw (pico 급 저낙차소수력의 50% 규모)
- 장치 크기 : 5.5M X 1.5M X 1.8M )
- 장치 주요재질 : 강판, ABS수지, 기타
- 장치 중량 : 약 2.5 ton
- 해수용 내식설계 : 방청 페인트 및 에폭시 도료 마감
- 상기 시작품의 운전에 필요한 제어 알고리즘 개발 및 회로 제작/적용
3. 사업성과
? 기술적 성과
- 압축공기 발생장치의 시작품 제작 및 실험을 통해 압축공기 발생장치의 구동 매카니즘에 대한 이론 정립함.
- 방류수을 이용한 압축공기 생성과 이를 이용한 폭기/발전 시스템의 기반 기술을 확보함
- 하였다.
- 개발된 장치의 현장 설치 및 시운전 경험을 통해 구조적 안정성 및 구동시 안정성에 대한 현장 노하우를 축적함.
- 기존 저낙차 소수력 기술로는 타당성이 없어서 버려지고 있는 부존자원으로부터 에너지를 생산 혹은 회수할 수 있는 기술적 대안이 될 수 있을 것을 확인함.
- 또한 본 개발기술은 기존 수질개선을 위한 대형 폭기 시설이 갖고 있는 운전경비의 과다문제를 개선시킬 수 있는 폭기 운전비용 최소화 기술이 될 수 있는 것으로 사료됨.
? 경제적/사회적 성과
- 개발된 압축공기 발생장치는 시작품 제작 단계로 아직 상용화 단계가 아니므로 경제적 효과를 논하기는 힘드나,
- 상용화 단계로 진입하게 되면 micro-pico 급 저낙차발전 부존자원 개발의 활성화에 기여할 수 있으며,
- 전국적으로 대규모 댐, 하천, 저수지의 수질개선용으로 들어가는 엄청난 폭기비용을 절감 할 수 있고,
- 버려지는 방류수로부터 에너지를 생산(회수)하는 자연 친환경 기술로서, 저탄소-녹색성장에 기여할 수 있을 것으로 사료됨.
4. 기술개발결과 활용계획
- 수자원공사와 용도 폐기된 소규모 댐 하나를 무동력 폭기를 통한 수질개선과 운전비용 경감효과 검증용 test bed 로 사용토록 하는 MOU를 추진하고자 함.
- 광양제철에는 막대한 방류수로부터 에너지를 회수하여 micro 급 발전을 test 하기위한 초기투자를 기대하고 있음.
- 향후 수년 내에 발전용량 규모를 micro급 저낙차 소수력과 견줄수 있도록 하면 global market에서도 충분히 비교우위의 경쟁력을 갖출 것으로 판단되어 중국오지, 동남아, 남미 등의 엄청난 저낙차발전 잠재시장에 진출하고자 함

목차 Contents

• 사업비사용실적보고서...1
• 개발결과의견서...4
• 최종보고요약서(초록)...6
• 제 1 장 서론...8
• 제 1 절 개발 기술의 개요...8
• 제 2 절 기술개발의 목표...18
• 제 3 절 기술개발 추진일정 및 기대효과...21
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...23
• 제 1 절 개발장치의 이론적 해석...23
• 제 2 절 장치 설계 및 제작...34
• 제 2 절 현장 설치 및 실험...44
• 제 3 절 시뮬레이션 및 결과...53
• 제 3 장 사업성과...65
• 3.1 기술적 성과...65
• 3.2 경제적 성과...65
• 제 4 장 결론 및 향후 계획...66