초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서는 AMTEC 단위전지 구성요소 개발, 단위셀 순환윅 및 응축 열해석 기술 개발 및 AMTEC 용 히트파이프 및 가열용 흡수기 개발을 주요 내용으로 하고 있으며 연구 내용 및 범위는 다음과 같다.
- 고성능 전극소재, 전해질 평가기술 개발 및 특성 평가
- BASE 튜브 접합기술 개발 및 신뢰성 평가기술 개발
- AMTEC 단위셀, 모듈 제작 및 평가
- AMTEC의 열 및 유동모델링
- 100 watt급 AMTEC시스템 열해석 및 구성요소 용량 설계
-

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서는 AMTEC 단위전지 구성요소 개발, 단위셀 순환윅 및 응축 열해석 기술 개발 및 AMTEC 용 히트파이프 및 가열용 흡수기 개발을 주요 내용으로 하고 있으며 연구 내용 및 범위는 다음과 같다.
- 고성능 전극소재, 전해질 평가기술 개발 및 특성 평가
- BASE 튜브 접합기술 개발 및 신뢰성 평가기술 개발
- AMTEC 단위셀, 모듈 제작 및 평가
- AMTEC의 열 및 유동모델링
- 100 watt급 AMTEC시스템 열해석 및 구성요소 용량 설계
- 금속유체 순환용 모세관윅의 압력손실 및 열손실 해석
- 순환윅, 증발부윅, 응축부윅의 소결윅 설계 및 제작
- 증발부윅, 순환윅 및 응축부윅의 소결윅제조 및 성능실험
- 히트파이프 및 캐비티형 흡수기 개발
- 히트파이프 및 흡수기 일체형 시험장치 개발
- AMTEC 용 Dish 설계

Abstract ▼

Ⅲ. Contents and Scope of Project
In this project, we have studied about (1) Development of Core Technology of Cell and Module for AMTEC, (2) Development of High Temperature Solar Heating System for AMTEC and (3) Development on the condensation and the capillary circulation wick of liquid metal fo

Ⅲ. Contents and Scope of Project
In this project, we have studied about (1) Development of Core Technology of Cell and Module for AMTEC, (2) Development of High Temperature Solar Heating System for AMTEC and (3) Development on the condensation and the capillary circulation wick of liquid metal for AMTEC as below.
- Development of electrode and electrolyte materials for AMTEC.
- The investigation methode for AMTEC electrode and electrolyte properties.
- AMTEC cell and module manufacturing and performance test.
- Development of the high temperature Heatpipe(750 ℃)
- Development of the cavity type receiver
- Design of Dish for AMTEC
- Dish + receiver + Heatpipe operation
- Thermal analysis and components capacity design for 100 watt AMTEC system
- Analysis of thermal loss and pressure drop in capillary wicks for liquid metal circulation
- Design and manufacturing of sintered wicks for evaporation, circulation and condensation

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 18
• 그림목차 ... 23
• 표목차 ... 33
• Ⅰ. AMTEC 셀 요소기술 및 모듈 개발 ... 37
• 제 1 장 서 론 ... 39
• 제 1 절 개 요 ... 39
• 1. AMTEC의 열전변환 작동원리 ... 39
• 2. 베타 알루미나 전해질 결정구조 및 이온전도 ... 43
• 가. 베타 알루미나 결정구조 ... 43
• 나. 베타 알루미나 전해질 이온 전도도 ... 46
• 3. 밀봉 및 접합 공정 개발 ... 50
• 가. AMTEC 의 밀봉 및 접합 기술 ... 50
• 나. 밀봉 및 접합의 파괴 거동 ... 53
• 다. 밀봉 및 접합강도 평가법 ... 53
• 제 2 절 AMTEC 특허 분석 ... 60
• 1. 분석범위 ... 60
• 2. AMTEC 특허 분석을 위한 기술 트리 ... 60
• 3. 특허 분석 Raw data 현황 ... 61
• 가. 특허 분석 키워드 ... 61
• 나. 검색 프로세스 ... 61
• 다. AMTEC 특허 검색 결과 ... 63
• 4. 검색 특허 정량 분석 ... 65
• 가. 누적 출원 분석 ... 65
• 나. 국가별 출원 분석 ... 65
• 다. 기술별 출원 분석 ... 66
• 라. 주요 출원인별 분석 ... 67
• 마. 주요 출원인 동향 분석 ... 67
• 5. 장벽특허 대응방안 및 신규 IP 창출 ... 70
• 가. 장벽특허 대응방안 ... 70
• 나. 신규 IP 창출 ... 71
• 제 2 장 본 론 ... 75
• 제 1 절 다공성 전극 소재 및 공정개발 ... 75
• 1. Mo 및 TiN 계 전극 소재 및 전극 특성평가 ... 75
• 가. 전극소재 물성 및 미세구조 ... 75
• 나. 전극 성형공정 및 특성 분석 ... 76
• 2. 기능성 전극소재 합성 및 특성 분석 ... 79
• 가. 기능성 전극소재 디자인 ... 79
• 나. 전극소재 합성 ... 80
• 다. 전극소재 및 전극 특성평가 ... 85
• 제 2 절 전해질 전기화학적 평가 ... 89
• 1. 베타 알루미나 전해질 이온 전도도 특성평가 ... 89
• 가. 베타 알루미나 pellet 비저항 및 전기전도도 측정 ... 89
• 나. 베타 알루미나 이온 전도도에서의 사이즈 팩터 영향 ... 90
• 다. Na이 게재된 베타 알루미나 이온 전도도 측정 기술 ... 93
• 제 3 절 밀봉 및 접합기술 개발 ... 95
• 1. 밀봉 및 접합 공정 개발 ... 95
• 가. 밀봉 및 접합 조건 도출 ... 95
• 나. 유리질 접합체 ... 96
• 다. 알루미나-산화칼슘 접합체 ... 98
• 2. 밀봉 및 접합 장기 특성 평가 ... 102
• 가. 알루미나-산화칼슙 접합체 장기 안정성 평가 ... 102
• 나. 알루미나-산화칼슙 접합제 장기 접합 특성 ... 102
• 제 4 절 단위셀 모듈 제작 및 성능평가 ... 103
• 1. AMTEC 단위셀 평가용 모듈 제작 ... 103
• 2. AMTEC 단위셀 성능 평가 ... 107
• 제 3 장 결 론 ... 109
• 참 고 문 헌 ... 110
• Ⅱ. AMTEC 구동용 태양열 고온 가열 시스템 개발 ... 111
• 제 1 장 서 론 ... 113
• 제 1 절 기술개발의 중요성 및 필요성 ... 116
• 1. 기술적 측면 ... 116
• 2. 경제⋅산업적 측면 ... 118
• 3. 정책적 측면 ... 120
• 제 2 절 국내외 관련 기술의 현황 ... 120
• 1. 국외 기술 현황 ... 120
• 2. 국내 기술 현황 ... 121
• 3. 특허 분석 자료 ... 123
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 활용 가능성 및 파급 효과 ... 124
• 1. 기대성과 및 예상 파급 효과 ... 124
• 2. 기술개발 결과 활용 방안 ... 126
• 제 2 장 결 과 ... 127
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 127
• 1. 연구개발 추진 전략 및 일정 ... 127
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 127
• 가. 소듐 고온 히트파이프 개발(～750℃) ... 127
• 나. 흡수기 및 캐비티의 해석 및 설계 ... 140
• 다. 흡수기 및 캐비티의 제작 ... 172
• 라. AMTEC용 흡수기 및 캐비티의 성능 평가 ... 195
• 마. 100 We급 Dish형 집광기의 설계 ... 201
• 3. 목표대비 실적 ... 208
• 가. AMTEC 집열용 고온 히트파이프 평가 ... 209
• 나. 캐비티형 흡수기 설계 및 제작 평가 ... 209
• 다. AMTEC용 Dish 설계 ... 209
• 참 고 문 헌 ... 210
• 부 록 ... 211
• Ⅲ. AMTEC용 금속유체 응축 및 모세관 순환윅 기술개발에 관한 연구 ... 219
• 제 1 장 서 론 ... 221
• 제 2 장 AMTEC 시스템의 모델링 ... 222
• 제 1 절 개 요 ... 222
• 제 2 절 AMTEC의 시뮬레이션 및 모형 ... 226
• 1. 시스템의 액체 순환 싸이클 ... 226
• 2. AMTEC의 구조적 모형 ... 235
• 3. 중력에 의한 압력강하 ... 237
• 4. 증기유동에 의한 압력강하 ... 238
• 5. BASE 튜브내의 유체유동에 의한 압력강하 ... 240
• 6. 발전량 계산 ... 242
• 제 3 절 시뮬레이션 결과 ... 243
• 제 4 절 AMTEC 순환윅 CFD 모델링 ... 248
• 1. 순환윅의 온도분포 ... 248
• 2. Artery wick의 온도와 압력 분포 ... 252
• 제 3 장 100Watt급 AMTEC시스템 및 금속유체 순환윅 설계 ... 261
• 제 1 절 100 watt급 AMTEC 시스템 설계 및 해석 ... 261
• 1. BASE온도에 따른 발전량 및 열손실 ... 262
• 2. 압력손실 ... 265
• 3. 시스템의 구조결정 및 각 부위에서의 온도분포 ... 267
• 제 2 절 100 watt급 금속유체 순환계통의 해석 ... 268
• 1. 금속유체 순환윅의 모세관압력 및 침투율 이론적 분석 ... 268
• 2. 금속유체 순환윅의 모세관압력 및 열손실의 해석 결과 ... 273
• 제 3 절 금속유체 순환계통의 윅 설계 및 제조 ... 280
• 1. 증발부윅 설계 및 제조 ... 280
• 2. 순환윅의 설계 및 제조 ... 283
• 3. 응축부윅의 설계 및 제조 ... 284
• 제 4 절 금속유체순환을 위한 소결윅의 성능실험 ... 285
• 1. 금속유체 소결윅의 성능실험장치 제작 ... 285
• 2. 소결윅의 기공율 및 모세관압력 실험 ... 287
• 제 4 장 금속유체 순환 성능실험장치 구성 ... 291
• 제 1 절 순환 성능실험장치 설계 ... 291
• 제 2 절 순환 성능실험장치 제작 ... 292
• 제 5 장 결 론 ... 294
• 참 고 문 헌 ... 295