초록 ▼

최종목표
보급형 평판 폴리머 태양열 집열기 국산화 기술 확립
- 초기효율 FR(τα)n 75 %,
- 집열기열손실율 ( FRUL ) 5.5 w/m2K,
- 가시광선투과율 90 %,
- 광흡수율(α) 90 %,
- 적외선방사율(ε) 10%
개발내용 및 결과
○ 폴리머 투과체 구조 설계 및 시작품 제작
- Double wall 및 Mono wall 투과체 전산모사 및 시작품 제작 및 성능 평가
- 성형 금형개발
○ 폴리머 흡수체 및 기타 요소부품 구조설계 및 시작품 제작

최종목표
보급형 평판 폴리머 태양열 집열기 국산화 기술 확립
- 초기효율 FR(τα)n 75 %,
- 집열기열손실율 ( FRUL ) 5.5 w/m2K,
- 가시광선투과율 90 %,
- 광흡수율(α) 90 %,
- 적외선방사율(ε) 10%
개발내용 및 결과
○ 폴리머 투과체 구조 설계 및 시작품 제작
- Double wall 및 Mono wall 투과체 전산모사 및 시작품 제작 및 성능 평가
- 성형 금형개발
○ 폴리머 흡수체 및 기타 요소부품 구조설계 및 시작품 제작
- 흡수체 구조 개발 ( 전산 해석 포함 ) 및 시작품 제작
- 각종 제작 금형 개발 및 공정 구현
(흡수체 : 압출성형, 헤더 : 사출성형)
- 흡수체 및 헤더부의 접합 구조 개발
(Cementing 후 Bonding 기법 적용 )
- 각종 용제의 종류 및 점도 혼합에 따른 강도 및 접합 특성 연구
○ 폴리머 기판상 흡수코팅 기술개발
- 저방사 흡수 코팅구조 설계 및 코팅 기법 개발
( 폴리머 기판 --> 전처리 --> Black Copper 박막 구현
- 폴리머 기판상 Cu base 저방사 흡수 코팅 연구 (DLC, 습식, PVD 기법 연구 )
- 대면적 흡수기 제작을 위한 공정 연구 및 대면적 흡수기 제작
○ 폴리머 집열기 시작품 제작 및 성능 평가
- 최종 시작품 제작 및 집열기 옥외 설치환경에서의 집열기 초기효율 FR(τα)n, 집열기열손실율 ( FRUL ) 측정.
- 옥외 폭로 조건에서 집열기 각부의 내구성 평가
기술개발 배경
○ 지속적인 기후변화의 문제에 봉착한 세계 각국은 지구온난화에 기인한 환경재앙을 대비하기 이산화탄소 배출 규제 강화하고 있다. 이러한 배경으로 국내에서도 신재생 에너지시장이 빠른 속도로 형성되고 있다. 우리나라의신ㆍ재생에너지사업은 정부의 정책 사업이라는 점에서 향후 성장가능성이 크다고 할 수 있다.
○ 국내 태양열 기술의 선진국 대비 기술수준은 66.2% (신재생에너지 RD&D 전략 2030) 정도이다. 본 연구과제는 저온태양열기술인 평판형 집열기 및 급탕기술로써 선진국의 경우 새로운 도약의 단계로 접어들고 있으며 기존 금속 집열기에서 탈피, 보다 원가 경쟁력이 높고 무게가 가벼운 신소재를 적용한 집열기 개발에 앞장서 개발을 시작하고 있다.
○ 본 연구를 통해 폴리머 소재를 적용하여 집열기를 경량화 저가화하고 흡수기 및 투과체의 효율향상을 위해 폴리머 기판상에 박막의 기능성 코팅 구형을 통해 집열효율이 높은 집열기를 개발코자 하며, 이러한 집열기는 향후 수입대체 효과 및 새로운 시장을 창출할 수 있을 것으로 기대 된다.
핵심개발 기술의 의의
○ 본 기술개발은 국내 최초로 비금속소재(폴리머)를 적용한 집열기 구조를 개발하고 비금속 소재상 기능성 박막코팅 기술 개발 및 공정 구현을 통해 기존의 금속 집열기와 동등 수준의 효율을 나타내는 집열기를 개발함으로써 원가를 절감하고, 제품의 경량화를 통해 설치가 편리하다. 또한 폴리머상 저반사, 저방사 코팅기술의 개발을 통해 그동안 수입에 의존한 흡수판 소재의 수입대체 효과를 기대하며, 이 기술을 적용한 신제품의 개발을 통해 수출시장 진출 가능.
적용 분야
○ Non-Grazing 태양열 집열기 흡수판 ( 미국 등 수출 )
: 수영장 및 풀장
○ Absorber-Plate : 선택 흡수코팅 기술 적용
○ 급속 집열기의 흡수체 코팅 기술 적용 ( 습식, PVD 공법 )

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2
• 1. 일반 현황 ... 2
• 2. 기술개발 개요 (개발기술 및 제품 소개, 전반적인 개발기술에 대한 요약 정보) ... 3
• 3. 개발결과 요약 ... 4
• 4. 기술 및 경제적 성과 ... 6
• 5. 파급 효과 및 기대 효과 ... 7
• 6. 해당 기술, 제품의 시장 현황 ... 8
• 7. 제품 사진 (기술개발 제품 관련 사진, 그림, 도면 등) ... 9
• <기술개발사업 주요 연구성과> ... 10
• 목 차 ... 16
• 제 1 장 서 론 ... 18
• 제 1 절 기술개발의 필요성 ... 18
• 1. 개발 대상 기술․제품의 개요 ... 18
• 2. 개발 대상 기술․제품의 중요성과 파급효과 ... 22
• 가. 개발 대상 기술․제품의 중요성 ... 22
• 나. 개발 대상 기술․제품의 파급효과 ... 23
• 제 2 절 국내외 기술현황 ... 25
• 1. 국내․외 기술 현황 ... 25
• 가. 국내 기술 동향 및 수준 ... 25
• 나. 국외 기술 동향 및 수준 ... 27
• 2. 국내․외 시장 현황 ... 30
• 가. 국내․외 시장 규모 ... 30
• 나. 국내․외 주요 수요처 현황 ... 30
• 3. 국내․외 경쟁기관 현황 ... 31
• 가. 본 기술/제품과 직접적 경쟁관계에 있는 국내․외 기관․기업 현황 ... 31
• 4. 국내․외 지식재산권 현황 ... 33
• 가. 관련 기술/제품의 국내 지식재산권(특허 등) 현황 ... 34
• 나. 관련 기술/제품의 국외 지식재산권(특허 등) 현황 ... 35
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 (기술개발 내용 및 방법) ... 39
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 39
• 1. 최종목표 ... 39
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 39
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 41
• 1. 1차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 41
• 2. 2차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 43
• 3. 3차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 45
• 4. 시제품의 목표 사양 및 성능 상세 ... 47
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 49
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 50
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 50
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 50
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 51
• 3. 기술 개발 결과 ... 52
• 가. 폴리머 집열기 투과체 및 흡수체 적용을 위한 폴리머 소재 선정 ... 52
• 나. 폴리머 투과체 제조기술 개발 ... 53
• 다. 폴리머 흡수체 제조 기술 개발 ... 65
• 라. 기타 요소 부품 제조 기술 개발 ... 91
• 마. 집열기 성능 검증을 위한 현장 평가 ... 93
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 99
• 1. 기술개발팀 편성도 ... 99
• 2. 추진체계 ... 100
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 104
• 1. 국내․외 시장 현황 ... 104
• 가. 국내․외 시장 규모 ... 104
• 나. 국내․외 주요 수요처 현황 ... 105
• 2. 국내․외 경쟁기관 현황 ... 105
• 3. 사업화 전망 ... 107
• 가. 원가 분석 ... 108
• 나. 사업화 전망 ... 109
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 112
• 끝페이지 ... 113