초록 ▼

□ 최종목표
o 제습부 제습효율 : 70%
외기조건 : 건구온도 = 35.0℃, 습구온도 = 24.0℃
(상대습도 = 40.0%)
o 재생부 재생효율 : 60%
외기조건 : 건구온도 = 35.0℃, 습구온도 = 24.0℃
(상대습도 = 40.0%)
o 제습제의 비산율 : 0%
o 제습제의 퍼짐률 유지도(72시간 가속시험 후) : 60%
o 제습제의 표면 젖음률 : 95%

□ 개발내용 및 결과
1. 최적의 제습제 선정 : LiCl
시간에 따른 수분 흡수량의 실험결

□ 최종목표
o 제습부 제습효율 : 70%
외기조건 : 건구온도 = 35.0℃, 습구온도 = 24.0℃
(상대습도 = 40.0%)
o 재생부 재생효율 : 60%
외기조건 : 건구온도 = 35.0℃, 습구온도 = 24.0℃
(상대습도 = 40.0%)
o 제습제의 비산율 : 0%
o 제습제의 퍼짐률 유지도(72시간 가속시험 후) : 60%
o 제습제의 표면 젖음률 : 95%

□ 개발내용 및 결과
1. 최적의 제습제 선정 : LiCl
시간에 따른 수분 흡수량의 실험결과와 제습/재생 시에 요구되는 냉각수/가열수 온도 고려.
2. 열교환 튜브 재질 선정 : ABS (XR-474)
3. 열교환 표면의 친수성 향상 표면처리 기법 및 최적 공정구축
o 친수코팅 방법
o 친수코팅 공정
o 열교환기 내구성(퍼짐률 유지도) : 과제 목표 달성.
4. 열교환 모듈 설계 및 제습제/2차유체 헤더 설계
- 제습제 : 열교환 표면을 액막 형태로 흘러내림
- 공 기 : 제습제와 직교류
- 2차유체 : 열교환 튜브 내부에서 제습제와 대향류
5. 열교환기 설계조건
6. 열교환기 표면 젖음률
: 제습제 헤더의 우수한 분배성능 및 친수 효과로 과제 목표 달성.
7. 열제습제의 비산율(1 모듈) : 달성된 것으로 판단됨.
8. 제습 특성 연구 (1 plate)
o 제습량과 제습효율
o 열 및 물질전달 상관식 개발
Nu_a = 2.74×10^-4·Re_a^0.473Re_c^0.236Re_s^0.305Pr_a^0.237(x_s,in/x_s^*)^0.123(w_in/w_eq)^0.123
Nu_a = 2.74×10^-4·Re_a^0.473Re_c^0.236Re_s^0.305Pr_a^0.237(x_s,in/x_s^*)^0.123(w_in/w_eq)^0.123
Nu_s = 7×10^-3·Re_a^0.362Re_c^0.638Re_s^0.71Pr_a^0.22(x_s,in/x_s^*)^0.72(w_in/w_eq)^5.369
Sh_s = 4.1×10^-2·Re_a^0.412Re_c^0.47Re_s^0.79Sc_s^0.051(x_s,in/x_s^*)^1.146(w_in/w_eq)^7.414
9. 재생 특성 연구 (1 plate)
o 재생량과 재생효율
o 열 및 물질전달 상관식 개발
Nu_a = 0.1698·Re_a^0.7814Re_s^0.3799Pr_a^0.4
Sh_a = 0.8119·Re_a^0.05896Re_s^0.5555Pr_a^0.4
9. 제습 및 재생 특성 연구 (1 module)
o 제습 특성
o 재생 특성
o 제습효율 및 재생효율 제고방법
: 공기 유속 감소
공기 유동방향의 길이를 늘임 (열 및 물질전달 면적 증대)
9. 제습제 농도 제어 기술 제안
o 재생온도(가열수 입구온도)와 제습부 및 재생부의 풍량을 변화시킴으로써 제습제 농도의 제어가 가능하여, 제습제의 석출 위험에 대비 가능
10. 2 RT 이하급 제습 시스템 성능특성 연구
o 모듈 수: 제습부 20개, 재생부 16개
o 제습효율 및 재생효율 : 제습 시스템 운전조건에서 과제의 목표값 달성.
- 운전조건
- 시험결과
1) 제습량과 시스템 효율(COP)
2) 제습효율과 재생효율
주. 제습/재생효율은 공인기관의 시험성적서 참조 (부록 6.)
11. 10 RT 급 공조기 적용방안 검토
o 열교환 튜브 및 헤더 제작기술 확립
o 열교환 모듈 제작기술 확립 (융착기술)
o 시스템 구성 - 5 RT 급 제습 시스템 2set 설치 제습 시스템에 1 RT 용량의 현열교환기 추가
o 시스템 운전조건
o 모듈 수: 제습부 30개, 재생부 20개
o 실험결과 : 제습부 외기 조건에서의 수증기압이 낮아 원하는 제습열량을 얻지 못하였음.
지속적인 연구 진행 예정임.

□ 기술개발 배경
o 탄소배출권 거래 실시 등으로 친환경 시스템의 수요가 증대될 것으로 예상됨. 본 시스템은 공기 및 액체 제습제를 이용하여 잠열 부하를 제거하기 때문에 환경문제에 대응이 가능.
o 액체식 제습 시스템은 구동 열원으로 신재생 에너지 및 산업용 폐열 등을 활용함으로 에너지 효율을 높일 수 있음.
o 본 기술을 히트펌프 및 공조기와 연계하여 냉방에 이용할 경우, 전기를 이용하는 기존의 냉방 시스템에 비하여 전력 의존도가 낮기 때문에 하절기에 발생되는 전력피크 절감에도 기여할 것으로 예상됨. 또한 건조한 공기를 필요로 하는 상업 및 산업현장에 사용될 수 있어 활용도가 다양함.
o 따라서, 상용화를 대비한 원천기술의 개발이 필요함.

□ 핵심개발 기술의 의의
o 본 과제를 통하여 개발된 기술들은 현재 일부 선진국에서 구현이 가능한 기술임. 또한 기술개발 과정에서 다양한 부가 기술이 동시에 개발되어, 향후 열교환 방식 제습 시스템 뿐 아니라 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 판단됨.
o 본 연구를 통하여 개발된 액체식 제습 및 재생 기술을 기초로 하여 2 RT 이하급 시작품을 제작하여 외부 공인기관 입회 하에 시작품의 성능평가를 수행하였음. 따라서 개발된 기술의 신뢰성이 높은 것으로 판단됨.
o 본 연구를 통하여 개발된 기술
· 내부식성을 갖는 폴리머 열교환기 제작 기술
· 폴리머 재질의 융착 기술
· 폴리머 열교환기 표면 친수코팅 기술
· 열교환 방식 액체식 제습 시스템 사이클 선정 및 해석 기술
· 열교환 방식 액체식 제습 시스템용 열교환기 설계 기술
· 제습 시스템 설계, 제작 및 평가 기술

□ 적용 분야
o 액체식 제습냉방 시스템은 현재 증기 압축식을 이용한 가정용, 상업용 히트펌프군 및 건물 중앙 냉난방에 사용되는 흡수식, 흡착식 냉난방 시스템 등 냉난방에 사용되고 있는 모든 제품군에 적용이 가능한 기술임.
o 또한 내부식성 고효율 제습 및 재생 열교환기 기술 등은 열교환기 분야의 요소 기술로 응용이 가능할 것으로 판단됨.
o 적용 대상
· 공급해야 할 공기의 노점온도가 매우 낮아야 할 곳
: 수퍼마켓, 수영장, 아이스링크
· 습도가 높지 않아야 할 곳
: 호텔, 저장소
· 냉방을 위한 전기 소모량이 커진 곳
: 노후한 빌딩
· 간헐적으로 많은 전기 소모량이 필요한 곳
: 실내 경기장, 교회, 강당

( 출처 : 초록 )

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 3기술개발사업 최종보고서 초록 ... 5기술개발사업 주요 연구성과 ... 17목차 ... 23제 1 장 서 론 ... 27 제 1 절 액체식 제습 기술의 개요 ... 27 제 2 절 액체식 제습 시스템의 종류 ... 28제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 31 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 31 1. 최종 목표 ... 31 2. 연차별 목표 및 개발 기술의 평가 방법 ... 31 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 37 1. 1차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 37 2. 2차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 39 3. 3차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 41 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 42 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 43제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 45 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 45 1. 각 기관/기업별 역할 ... 45 2. 각 기관/기업별 추진 내역 ... 46 3. 연구개발 추진 일정 ... 48 제 2 절 연구개발 추진 실적 ... 51 1. 최적 제습제 및 제습/재생 열교환기용 튜브 재질 선정 ... 51 2. 열교환기 표면의 퍼짐성 향상을 위한 표면처리 기술 ... 54 3. 제습 및 재생 열교환기 ... 59 4. 제습 과정에서의 열 및 물질전달 상관식 개발 ... 72 5. 재생 과정에서의 열 및 물질전달 상관식 개발 ... 76 6. 제습/재생 열교환기에서의 열 및 물질전달 특성 실험 (1 모듈) ... 79 7. 제습제의 농도제어 기술 제안 ... 86 8. 2 RT 이하급 제습 시스템의 성능 성능실험 ... 90 9. 제습 시스템의 공조기(10 RT 급) 적용 방안 검토 ... 96 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망(당초 기술개발 시작 시점의 조사와 변화된 것 위주로 기술) ... 100 1. 시장 현황 ... 100 2. 사업화 전망 ... 101 제 4 절 고용 창출 효과 ... 101 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 102부 록 ... 103 부록 1. 액체 제습제 및 2차유체(냉각수/가열수) 헤더 1차 시제품 도면(1차년도 기본 설계안, 한국생산기술 연구원) ... 105 부록 2. 제습 및 재생 열교환기 모듈 도면(1차년도, 장한기술) ... 109 부록 3. 제습 및 재생 열교환기 모듈 도면(최종 시제품, 장한기술) ... 118 부록 4. 시험성적서 : XR-474의 열전도도 ... 125 부록 5. XR-474의 특성 ... 127 부록 6. 시험성적서 : 제습 시스템에서의 제습효율 및 재생효율 ... 128 부록 7. 수요처 의견서 : 제습냉방 시스템 상용화 ... 134 부록 8. 장비 ... 138 부록 9. 실험장치 ... 146 부록 10. 기술자료 ... 152끝페이지 ... 186