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Kafe 바로가기주관연구기관 | 경동나비엔 |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-06 |
과제시작연도 | 2012 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
과제관리전문기관 | 한국에너지기술평가원 Korea Energy Technology Evaluation Institute |
등록번호 | TRKO201400017002 |
과제고유번호 | 1415126615 |
사업명 | 에너지자원융합원천기술개발 |
DB 구축일자 | 2014-10-11 |
키워드 | 스털링 엔진.콘덴싱 보일러.소형 열병합 발전. |
최종목표
□ 초소형 가정용 스털링엔진 열병합 발전시스템 실증, 상용화 검증과 시스템 내구성 및 효율 향상
ㅇ 상용엔진을 이용한 국내.외 실증 연구 실시
ㅇ 과제를 통해 개발된 독자 스털링 엔진을 이용한 국내 실증 연구 실시
ㅇ 과제를 통해 개발된 국산 엔진을 이용한 스털링 엔진 m-CHP 시스템 제작 및 엔진 신뢰성 검토
ㅇ안전기준 법제화 및 설치 기준안 개발
ㅇ 성능 및 실증 평가 기준 확립
ㅇ사용자 경제성 및 보급 효과 평가 및 정책적 지원 근거 마련
□ 스털링엔진 기술고도화(독자기술)
최종목표
□ 초소형 가정용 스털링엔진 열병합 발전시스템 실증, 상용화 검증과 시스템 내구성 및 효율 향상
ㅇ 상용엔진을 이용한 국내.외 실증 연구 실시
ㅇ 과제를 통해 개발된 독자 스털링 엔진을 이용한 국내 실증 연구 실시
ㅇ 과제를 통해 개발된 국산 엔진을 이용한 스털링 엔진 m-CHP 시스템 제작 및 엔진 신뢰성 검토
ㅇ안전기준 법제화 및 설치 기준안 개발
ㅇ 성능 및 실증 평가 기준 확립
ㅇ사용자 경제성 및 보급 효과 평가 및 정책적 지원 근거 마련
□ 스털링엔진 기술고도화(독자기술)를 통한 엔진 내구성 확보 및 효율 향상
ㅇ 독자적인 스털링엔진 기술 고도화를 통한 엔진 개발
- 독자 스털링엔진 시제품 제작 및 연속운전/신뢰성 및 실증 평가
ㅇ 연구기관 내 엔진 가속 운전을 통한 엔진 신뢰성 확보
- 독자 스털링엔진 및 저 NOx 엔진 연소기 신뢰성 시험 실시
개발내용 및 결과
□ 스털링엔진 설계 및 제조 기술 개발
ㅇ단방향 /양방향 피스톤형 1kW급 스털링 엔진 사이클 설계 기술 확보
ㅇ핵심 부품 설계 및 제조 기술 확보
ㅇ장기 신뢰성을 통한 설계 및 제조기술 검증
□ 스털링엔진용 저 Nox 연소기 및 열교환기 개발
ㅇ고집적 스털링엔진 초저공해 연소기 개발
ㅇ엔진 효율 및 버너 효율 개선용 열교환기 개발
□ 스털링 엔진 열병합발전기기 패키지 설계 및 제조 기술 개발
ㅇ고효율 엔진 배열 회수 시스템 개발
ㅇGAS & Air control 시스템 개발
ㅇ저진동 고효율 엔진 마운팅 기술 개발
ㅇ신뢰성 검증으로 제품 상용화 기술 개발
ㅇ계통연계 기술 개발
□ 스털링엔진 열병합시스템 안전인증 기준안 제정 및 설치기준안 개발
ㅇ제조 허가 및 제품 안전 인증 코드 개발
ㅇ설치 기준안 개발
ㅇ성능 평가 기준 개발
기술개발 배경
□ (국내 에너지 수요) 산업의 고부가가치화로 산업ㆍ수송 부문 수요 증가는 둔화되 고, 소득수준의 향상으로 가정 부문 수요는 증대되어 에너지 수급 불균형과 환경 문제 야기
ㅇ 낮은 전기요금에 따른 전력수요 증가로, 전력수급 위기상황이 초래되고 있으나, 발전소 및 송배전 부지 확보의 곤란으로 발전시설 확충도 어려워, 최대전력수요 감축 (피크-컷)의 필요성 증대
ㅇ 우리나라는 온실가스배출 세계 7위국으로, 2020년까지의 감축목표 30%를 달성하기 위해서는 가스발전보다 이산화탄소 배출량이 1.85배 많은 유류 발전 비율(현재 7.8%)의 감축이 필요
ㅇ 국내 LNG 화력발전의 발전효율은 31.4%(총발열량 기준)로 발전부문에서의 에너지 손실양은 1차 에너지 총 사용량의 24%에 달하므로, 에너지효율이 높은 에너지소비방식으로의 전환이 필요
□ (가정용 에너지 기기) 선진국을 중심으로 개발ㆍ보급이 확대되고 있는 m-CHP*를 국내에도 도입하여, 최대전력수요 감축, 온실가스 배출량 감축 및 연료수입 비용의 절약 필요성 대두 * Micro-Combined Heat and Power (초소형 열병합발전시스템)
ㅇ m-CHP는 연료전지, 가스내연기관 및 스털링엔진 등을 이용하여 전기와 온수를 동시에 생산하는 가정용 초소형 열병합발전시스템
ㅇ 발전 폐열을 회수하여 온수ㆍ난방용으로 사용하기 때문에 화력발전에 비하여 열효율이 월등히 높고, 가정에 설치하기 때문에 분산 발전시스템으로서의 효과 극대화 가능
핵심개발 기술의 의의
□ 스털링엔진은 외연기관으로 이론적으로 가장 높은 효율를 가진 엔진임. 종래의 기구학적인 메카니즘에서 free 피스톤 타입이로 기술개발이 진화 되었으며 새로운 기술이라기 보다는 기술적 구현이 매우 어려운 기술임. 이러한 스털링엔진 설계 및 제조 기술을 보유한 회사는 국내는 아직 없으며 해외 몇몇 회사에 불과함.
□ 본 연구 과제를 통하여 국내에서 처음으로 스털링엔진을 가정용열병합발전 시스템으로 구현하여 실증을 수행하였으며 통합 시스템 설계 및 제조 기술은 해외 선진 기술의 90%이상 실현하였음.
적용 분야
□ 스털링엔진은 가정용 열병합 발전기기 뿐 아니라 태양열을 이용한 발전기 및 remote power 시스템으로 확장 적용이 가능하며 역 사이클을 이용한 극저온 냉동기 기술에도 적용 가능.
□ 스털링엔진 열병합발전기기는 가정용뿐 아니라 cascade를 통한 상업용 시설에도 적용 가능하며 열원 구동 흡수식 냉방기와 결합할 경우 전기, 난방 뿐 아니라 냉방까지 공급 가능
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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