초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
연차별 개발내용 및 개발범위
1. 1차년도
가. 개발목표
1) 300마력 60,000rpm급 초고속 전동기 상용화 개발
2) 초고속 전동기 최적 드라이브 운전알고리즘 개발
3) 터보블로워/압축기의 특성 고려한 전동기 초고속 안정성 기술
- 공기 포일 베어링으로 지지되는 초고속전동기의 상용화개발
- 공기 포일 베어링으로 지지되는 초고속전동기 축계의 유한요소 모델링
- 공력학적 불안정성인 서지/스톨 하에서의 전동기 회전축의 동적 거동 연구
- 초고속 전

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
연차별 개발내용 및 개발범위
1. 1차년도
가. 개발목표
1) 300마력 60,000rpm급 초고속 전동기 상용화 개발
2) 초고속 전동기 최적 드라이브 운전알고리즘 개발
3) 터보블로워/압축기의 특성 고려한 전동기 초고속 안정성 기술
- 공기 포일 베어링으로 지지되는 초고속전동기의 상용화개발
- 공기 포일 베어링으로 지지되는 초고속전동기 축계의 유한요소 모델링
- 공력학적 불안정성인 서지/스톨 하에서의 전동기 회전축의 동적 거동 연구
- 초고속 전동기 구동의 고성능 터보송풍기/압축기 적용(제작)기술 및 운전안정성 기술개발
나. 개발내용 및 범위
- 제 1세부 -
- 1단계 Back-to-Back 시험평가 (내구, 신뢰성)
- Air Foil Bearing 교체 및 시험장치보완
- 60,000rpm급 초고속 토크 측정장치 설계 제작
- 1차년 초고속 전동기 시제품 설계 제작, 시험평가
- Back-to-Back 시험장치 활용
- 제 2세부 -
- Back to back 성능시험을 통한 인버터 및 모터 효율 측정
- 압축기 운전을 통한 서지 판별 알고리즘 개발
- 약계자 제어 알고리즘 개발
- 순간정전 회피 알고리즘 개발
- 인버터 구동 모니터 프로그램 개발
- 제 3세부 -
1) 주관기관
- 공기 포일 베어링으로 지지되는 초고속 전동기의 베어링-회전축계의 동역학적 안정성 해석 (DN 값 400 만)
- 초고속 전동기의 열팽창 및 원심력을 고려한 회전체동역학적 최적설계
: 전동기 가감속시간 측정을 통한 베어링 마찰토크 (2% 감소)
- 초고속 전동기 축계의 유한요소 모델링을 통한 질량불균형량 응답 예측
: 운전속도에서의 회전축 질량불균형 응답 예측량 10 μm.
- 공력부하 시 전동기 회전축 동적 거동량 감소 (60 μm) 및 발열량 측정 (10% 감소)
- 초고속 전동기의 터보송풍기/압축기의 적용기술 개발 (압축기 기준 DN 400 만)
- 초고속 전동기의 전동기(제1세부), 드라이버(제2세부), 고속회전 및 안정화 기술 (제3세부) 시스템통합 기술개발
2) 참여기관
- 공력부하 시스템개발 기술 지원
- 전동기의 터보송풍기/압축기의 적용기술 개발 지원 및 전기-공력부하 시스템 통합 응용기술지원.
- 초고속전동기 응용시스템 상용화 기술개발
3) 위탁연구
- 초고속 전동기의 철손 및 회전자손 최소화 기술 개발
- 초고속 전동기의 철손 최소화 방안 연구
- 초고속 전동기의 회전자손 최소화 방안 연구
2. 2차년도
가. 개발목표
1) 300마력급 초고속전동기 상용화 적용개발, 터보기기
2) 보완설계된 응용기기용 인버터 라인업 설계 및 개발
1) 초고속 전동기 시스템 안정화 및 응용기술 개발
- 공기 포일 베어링으로 지지되는 초고속전동기의 질량불균형량 응답 성능 실험.
- 공력학적 불안정성인 서지/스톨 등의 공력부하에 따른 전동기 회전축의 동적거동 연구 및 제진능력 향상
- 공력부하 하에서 초고속전동기의 발열에 따른 회전체 동역학적 안정성 검증 및 필요 시 냉각방법 개발
- 초고속 전동기의 전기적 안정화 및 부하시스템을 고려한 응용 시스템 기술개발
나. 개발내용 및 범위
- 제 1세부 -
- 2차년 초고속 전동기 최적설계
- 1차년 시험평가 결과 반영
- 2차년 초고속 전동기 시제품 제작, 성능시험평가
- Back-to-Back 시험장치 활용
- 초고속 전동기 활용, 터보기기 적용(제3세부)
- 300마력 60,000rpm급 터보압축기용 초고속전동기
- 300마력급 터보송풍기용 초고속 전동기
- 제 2세부 -
- 300HP 60,000RPM 초고속 전동기 응용기기 구동 관련 문헌조사 및 기술정보 수집
- 초고속 전동기 성능시험 지원 및 최적 드라이브 운전 알고리즘 개발
- 벤추리 성능시험
- 초고속 전동기 구동드라이브(압축기, 송풍기용) 인클로저 전기부 설계 및 시험
- 보완 설계된 응용기기용 인버터 라인업 설계 및 개발
- 초고속 전동기 응용기기 운전에 필요한 구성품 개발
- 시운전시 압축기, 송풍기 적용에 따른 제어기 오류 및 Fault 수정
- 제 3세부 -
1) 주관기관
- 전동기의 회전체동역학 및 전자기학적 최적설계
: 전동기 가감속시간 측정을 통한 베어링 마찰토크 (5% 감소)
- 전동기축계의 유한요소 모델링을 통한 질량불균형량 응답예측 및 실험적 검증
: 운전속도에서의 회전축 질량불균형 응답 예측량 8 μm.
- 공력부하 시 전동기 회전축 동적 거동량 감소 (50 μm) 및 필요시 냉각계통추가를 통한 발열량 감소 (20% 감소)
- 전동기의 터보송풍기/압축기의 적용기술 개발 (DN 420 만)
- 초고속 전동기의 전동기(제1세부), 드라이버(제2세부), 고속회전 및 안정화 기술 (제3세부) 시스템통합 기술 안정화
2) 참여기관
- 공력부하 및 냉각계통 장치개발 기술지원
- 전동기의 터보송풍기/압축기의 적용기술 개발 지원 및 전기-공력부하 시스템 통합 응용기술지원.
- 초고속전동기 응용시스템 상용화 기술개발.
3) 위탁연구
- 초고속 전동기의 전기적 안정화 및 부하시스템을 고려한 응용기술 개발
- 초고속 전동기의 감자 특성 해석 및 최소화 방안 확립
- 초고속 전동기의 부하시스템을 구동 특성 해석 및 성능 개선 방안 확립

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 최종보고서 초록 ... 2
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 5
• 요 약 문 ... 10
• S U M M A R Y ... 15
• CONTENTS ... 15
• 목 차 ... 16
• 제 1 장 서론 ... 17
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 17
• 제 2 절 국내 · 외 관련 기술의 현황 ... 18
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 · 경제적 파급 효과 ... 21
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 23
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 23
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 24
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 27
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 27
• 1. 연구개발 최종 일정 ... 27
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 29
• 3. 기술 개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 105
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 114
• 1. 각 기관/ 기업별 역할 및 추진 내역 ... 114
• 2. 기술 개발팀 편성도 ... 115
• 3. 연구 기자재, 시설 및 장비 보유 현황 ... 116
• 제 3 절 시장현황 및 사업화 전망 ... 117