초록 ▼

세부과제 Ⅰ : 기능성물질의 하이브리드 분리시스템 개발(I)
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
- 슬러지상태의 점도성(viscous) 피건조물은 초기 함수율이 높고 표면 점착성과 응집성이 높아 건조장치의 표면에 점착되거나 서로 엉겨 붙는 문제 때문에 건조가 어려움.
- 대용량 처리를 하는 산업용 건조장치의 에너지효율과 처리속도는 매우 중요하지만, 기존의 건조장치는 효율과 처리속도가 낮기 때문에 보완이 필요함.
- 건조장치가 다양한 피건조물에 적용할 수 있는 범용성을 갖기 위해서는 피건조물의

세부과제 Ⅰ : 기능성물질의 하이브리드 분리시스템 개발(I)
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
- 슬러지상태의 점도성(viscous) 피건조물은 초기 함수율이 높고 표면 점착성과 응집성이 높아 건조장치의 표면에 점착되거나 서로 엉겨 붙는 문제 때문에 건조가 어려움.
- 대용량 처리를 하는 산업용 건조장치의 에너지효율과 처리속도는 매우 중요하지만, 기존의 건조장치는 효율과 처리속도가 낮기 때문에 보완이 필요함.
- 건조장치가 다양한 피건조물에 적용할 수 있는 범용성을 갖기 위해서는 피건조물의 특성에 맞도록 시스템의 제어가 가능해야함. 하지만, 기존의 건조장치는 특정된 피건조물에 맞도록 설계되어 범용성면에서 부족한 면이 있음.
- 국외 동향을 살펴보면, 환경의 중요성 인식강화로 1990년대 후반에서 근래까지 슬러지처리 및 재활용에 관한 연구가 유럽 및 선진국을 중심으로 많이 수행되고 있음.
- 국외관련 기술은 가열방식에 따라 직접가열과 간접가열으로 나뉘며 간접가열방식은 디스크타입의 장치가 직접가열방식은 로터리와 유동층 장치가 있음.
- 국외 경쟁기업/기관으로는 네덜란드 ANDRITZ Gouda사, 덴마크 Veolia water solutions & technologies사, 덴마크 GEA Niro사, 일본 Okawara사 등이 있음.
- 국내의 건조기관련기술은 주요 설계기술, 핵심요소기술 및 자동제어기술 등은 선진국의 기술도입에 의존하고 있는 실정으로써, 국내 건조기술의 낙후로 인해 대부분 일본, 독일, 스웨덴, 미국 등으로부터 수입에 의존하고 있으며, 일반적으로 국내 건조기술의 국외설계가 약 33.5%, 국외제작이 37%로서 해외의존도가 비교적 높으며, 고급기술의 경우 해외 의존도가 더욱 높음.
2. 최종목표
- 에너지 고효율 하이브리드 분리시스템 개발
· 처리용량: 10 kg/hr
· 시스템 효율: 60%이상
· 최종함수율: 8 wt%미만

세부과제 Ⅱ : 고효율 흡수식 응축열회수 기술 개발(I)
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
ㅇ 다양한 산업공정에 활용되고 있는 에너지 다소비기기(보일러, 소각로, 가열로 등)에서 배출되어 외기로 버려지는 저온 배가스(230℃ 이하) 폐열회수가 필요함.
- 단기간 내에 에너지 효율향상을 달성하기 위해서는 산업공정에서 버려지는 배가스 배열을 적극적으로 재활용하는 것이 가장 효과적인 방법임.
- 산업공정에서 배출되는 저온 배가스의 현열 및 특히 수증기 잠열회수는 기존 열회수 기술로는 한계가 있으므로 보다 효과적인 응축열회수 기술 개발이 필요함.
ㅇ 흡수식 응축열회수 기술은 다양한 저온 배가스(230℃ 이하) 현열과 배가스 내 포함된 수증기 잠열을 보다 효과적으로 회수하여 재활용하는 기술로 산업공정 에너지 다소비 기기의 열효율을 향상시킬 수 있는 기술임.
- 흡수식 응축열회수 기술은 액체 제습제의 수증기 흡수 성질을 이용하여 기존 단순 응축열회수 기술보다 배가스 내 포함된 수증기의 잠열을 보다 많이 회수할 수 있는 기술임.
ㅇ 최근 선진국에서 흡수식 응축열회수 기술에 관심을 갖고 연구들이 수행중임
- 영국 : University of Nottingham에서 흡수액 종류에 따른 열회수 성능실험 수행
- 독일 : Klaft GmbH에서 흡수식 열회수장치의 상용화 진행 중
- 국내 : 배가스 내 수증기 잠열회수를 위해 물유동층 열교환기에 대한 연구가 수행되었으나 흡수액을 이용한 연구는 수행된 바 없음.
ㅇ 배가스와 흡수액간의 보다 효율적인 열/물질전달을 위해 본 연구원의 원천기술인 유동층 열교환기 기술 및 새롭게 제안된 건공기 이용 흡수액 재생기술을 적용한다면 선진 흡수식 응축열회수 기술보다 향상된 응축열회수 성능을 달성할 것으로 기대됨.

세부과제 Ⅲ : 터보컴파운드를 적용한 배기에너지회수시스템 개발(I)
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
- 분산 발전에 대한 관심 증가로 인한 내연기관 발전기 보급 확대 예상
- 내연기관은 배기를 통해 30~40%의 에너지를 버리고 있어, 이에 대한 회수 기술 적용이 필요함
- 배열회수를 위한 방법으로 본 연구에서 제안하고 있는 터보컴파운드와 그 외에 Rankine cycle, Stirling engine, 열전 소자를 이용한 발전 등이 있음.
- 터보컴파운드는 두 가지 타입으로 나뉨. 하나는 엔진의 동력축으로 회수된 에너지를 전달하는 방식인 기계식 터보컴파운드와 발전을 통해 전기를 생산하는 전기식 터보컴파운드가 있음. 기계식 터보컴파운드는 효율이 낮음
- 전기식 터보텀파운드를 적용할 경우 최대 10%의 시스템 효율 향상을 기대할 수 있음
- 기계식 터보컴파운드의 경우 Volvo에서 상용화 하여 대형 트럭에 적용하였으나, 전기식 터보컴파운드는 John Deere 사에서 시제품 제작단계에 있음
- 배압 증가 문제로 인해 내연기관의 효율 감소 발생할 수 있으므로 터빈 전.후단 압력차를 크게 줄 수 없음
- 영국의 Imperial Collage와 Ricardo가 공동으로 저압용 터빈과 관련한 연구를 수행하여 압력비가 1.1 영역에서도 최고 70%까지 효율이 향상할 수 있는 저압 터빈에 대한 결과를 보여주음
- 국내에서는 터보차져에 대한 연구는 있었으나, 터보컴파운드를 이용하는 배열회수 장치에 대한 연구개발이 수행된 바 없음 (2004년 국책과제로 기계식 터보컴파운드 개발을 진행하려 했으나 과제 진행되지 않았음)
- 또한 국내의 경우 지금까지는 대부분 Turbocharger와 관련된 고압 터빈(High Pressure Turbine)과 관련된 기술에만 집중하여왔음
- 엔진 발전기에 투입되는 열량이 100이라고 할 때 발전기를 통해 얻을 수 있는 전기에너지는 36정도임. 버려지는 에너지 중에 배기가스로 버려지는 에너지가 약 35 정도이며, 배기에너지회수 시스템을 통해 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있음.
- 터보컴파운드 시스템의 경우 15% 정도의 배기에너지를 회수 할 수 있는 것으로 알려져 있고, 터빈 효율이 최대 75%까지 가능하며, 발전기 효율이 최대 90% 이므로 최종적으로 얻을 수 있는 발전량은 약 3.5 정도임
- 따라서 터보컴파운드 시스템 적용을 통해 약 9.8% 정도의 시스템 효율 향상을 기대할 수 있음