초록 ▼

1세부과제 : 혼합형 장기 열저장 연계 태양열 냉난방시스템 개발 (Ⅱ)
Ⅳ.연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
“혼합형 장기 열저장 연계 태양열 냉난방시스템 개발” 사업 2차년도에서는 시스템 개발 및 제어기법 개발과 최적화 연구에 필요한 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 또한 핵심기술에 대한 시험장치 설계 및 제작하였고 관련 시험을 착수하였다. 요약하면 다음과 같다.

○ 혼합형 장기 열저장시스템 모델 및 이와 연계한 태양열냉난방 및 급탕시스템 모델 제안.
○ 상기 시스템 모델 최적화를 위한 시스템 시뮬레

1세부과제 : 혼합형 장기 열저장 연계 태양열 냉난방시스템 개발 (Ⅱ)
Ⅳ.연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
“혼합형 장기 열저장 연계 태양열 냉난방시스템 개발” 사업 2차년도에서는 시스템 개발 및 제어기법 개발과 최적화 연구에 필요한 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 또한 핵심기술에 대한 시험장치 설계 및 제작하였고 관련 시험을 착수하였다. 요약하면 다음과 같다.

○ 혼합형 장기 열저장시스템 모델 및 이와 연계한 태양열냉난방 및 급탕시스템 모델 제안.
○ 상기 시스템 모델 최적화를 위한 시스템 시뮬레이션 프로그램 개발 → Parametric Study 수행
○ 혼합형 장기 열저장 장치 개발을 위한 다음과 같은 축소모델 시험장치를 설계 및 제작
- 콘크리트 Tank type Thermal Energy Storage(TTES) 시험장치
- 콘크리트 TTES 내부 라이닝 기술 개발을 위한 폴리머 소재 및 기법에 대한 연구 수행
→ 시험장치에 적용
- Borehole Thermal Energy Storage(BTES) 축소모델 시험장치
- 장기 열저장 온도 성층화 시험장치
○ 상기 시험장치에 대한 일부 시험 착수

2세부과제 : 신재생 열 및 전력저장식 복합에너지시스템의 장단기 운전계획을 통한 다목적형 에너지운영기술
Ⅱ 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
- 국 내외의 제로에너지건물에 대한 관심이 점차 높아지고, 국내에서는 2020년 신축 건물에 대한 제로에너지건물의 의무화가 전망됨에 따라 BEMS 및 HEMS 등에 관한 연구 개발의 필요성이 증대되고 있음
- 건물 에너지관리시스템 솔루션 분야의 세계 시장은 연평균 13.6%의 성장세를 보이고 있으며 2020년 60억 달러에 이를 것으로 전망되고 있음
- 아울러, 국내소규모 주택을 중심으로 태양광발전시스템의 설치/보급이 활발히 이루어지고 있으며 최근 정부의 신사업창출 방안의 일환으로 배터리시스템의 활용 정책에 의하여 주택의 태양광-ESS 연계뿐만 아니라 ESS가 연계된 태양광설비에 대한 REC 가중치 적용 등에 의하여 향후에너지저장장치의 보급은 점차 증가할 것임
- 구글, 애플 등의 해외 기업들은 현재 중소건물용 실내온도조절장치나 중대건물용 BEMS를 개발,보급중에 있으며, 유럽은 계간축열식 중앙열공급시스템에 대한 열에너지 판매를 위한 기술을 연구 중에 있음
- 이와 관련하여 BEMS 및 HEMS에 관한 국내 연구 개발은 주로 에너지소비량을 모니터링하고,관련 IoT 인프라 구축을 통한 제한적인 제어기술이 주를 이루고 있어, 적극적인 시장창출을 위한 기술개발이 시급함

3세부과제 : 태양열 기반 산업공정용 열공급 기술 개발 (Ⅰ)
Ⅳ.연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
• 대규모 태양열 집열기 설치를 위한 배열용 가이드라인을 제시하였으며 이를 위하여 집열기 직렬연결 및 집단배열용 성능계산을 수행함.
• 일사량, 외기온도, 집열기 입구온도, 유량 조건에서 집열기의 직렬연결 개수별 출구온도,집열기 효율을 알 수 있도록 테이블과 성능곡선을 제시함.
• 진미식품에 적용할 저온용 산업공정용 태양열 설비에 대한 기본설계, 상세설계를 진행하였고 이를 기반하여 설비 공사를 수행함.
• 산업공정용 태양열 설비는 평판형과 진공관형 집열기를 설치하였으며 집열면적은 100 m²로서 식품처리용 증기공급에 필요한 공급수의 온도를 높이는데 사용되며 식품용 안전을 위하여 shell&tube 열교환기와 별도의 열저장기를 사용함.
• 아쉬운 점은 과제 종료에 따라 태양열 설비의 설치 후 운전 시 유지보수 문제에 따른 적절한 대응이 어려울 것으로 예상되며 향후 산업공정용 태양열 설비의 운전데이터 확보를 위하여 최소한의 예산의 지원이 요구됨.
• 태양열 설비의 보급 활성화를 위하여 소비자의 눈높이에 맞는 태양열 설비 성능 소프트웨어를 개발함
• 이를 통하여 지역, 집열기 개수, 면적 등에 따라 실제 일사량에 기반 한 연간 성능 결과를 얻을 수 있도록 함.
• 축열 프로토타입 내 물리 흡착 소재 별 성능 파악(프로토 타입 내 수분 흡착량 및 에너지저장 밀도 비교)

Abstract ▼

1.The Development of Solar Thermal Heating and Cooling system with Long Term Hybrid Thermal Storage(Ⅱ)
Ⅳ. Result
In the second year of the "The Development of Solar Thermal Heating and Cooling system with Long Term Hybrid Thermal Storage", we developed a computer simulation program for the sys

1.The Development of Solar Thermal Heating and Cooling system with Long Term Hybrid Thermal Storage(Ⅱ)
Ⅳ. Result
In the second year of the "The Development of Solar Thermal Heating and Cooling system with Long Term Hybrid Thermal Storage", we developed a computer simulation program for the system optimization. We also designed and installation experimental facilities for core technologies development by experiments. In summary:

◦ Long term hybrid thermal storage system model and proposed model of solar heating and cooling and hot water supply system connected with it.
◦ Development of a system simulation program for system optimizing → Perform a parametric study
◦ Design and installation the following small scale experimental facilities for the development of long term hybrid thermal storage device.
- Concrete Tank type Thermal Energy Storage (TTES) Tester
- Conduct research on polymer materials and techniques for developing concrete lining technology of TTES → Apply to experimental facility
- Borehole Thermal Energy Storage (BTES) System
- temperature stratification test equipment for long term heat storage
◦ Perform some experiments using installed experimental facilities

3. Development of Heat Supply Technology for Solar Thermal Based Industrial Process(I)
Ⅳ. Result and Recommendations
• Present guidelines for the arrangement of large scale solar collectors and conduct the performance calculation of the series connection and group arrangement of the collectors.
• Present tables and performance curves to know the exit temperature of the number of series connected solar collectors and the efficiency of the heat collector under the condition of solar radiation, outside air temperature, collector inlet temperature, flow rate
• Conduct basic design and detailed design of solar facility for low temperature industrial process to apply Jinmi food company and carry out facility construction
• The solar facility for industrial process is installed with flat plate type and vacuum tube type heat collector and the heat collecting area is 100 m² to increase the temperature of supply water necessary for food processing and use shell&tube heat exchanger and heat storage for food safety.
• The point of regret is that it is expected that it will be difficult to respond appropriately according to the maintenance problem at the time of operation after installing the solar facility. In order to secure the operation data of the solar equipment for the future industrial process, minimal budget support is required
• Develop the performance software of solar thermal facility to meet consumer's view point to revitalize solar facility dissemination.
• It is possible to obtain the annual performance result based on the actual amount of solar radiation according to the area, the number of heat collectors, the area and etc.
• Understand the performance of each physical adsorbent material in the thermal storage prototype

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 3목차 ... 5I 혼합형 장기 열저장 연계 태양열 냉난방시스템 개발 (Ⅱ) ... 7 요 약 문 ... 9 SUMMARY ... 11 CONTENTS ... 13 목차 ... 16 그림목차 ... 19 표목차 ... 22 제 1 장 서 론 ... 23 제 2 장 장기 열저장 시스템 관련 연구동향 ... 26 제 3 장 혼합형 장기 열저장 연계 태양열 냉난방시스템 ... 32 제 4 장 장기 열저장 핵심기술 개발 ... 41 제 5 장 장기 열저장 시스템 및 제어기법 개발 ... 71 제 7 장 종합결론 ... 88 참 고 문 헌 ... 89II 신재생 열 및 전력저장식 복합에너지시스템의 장단기 운전계획을 통한 다목적형 에너지운영기술 ... 91 목차 ... 93 Ⅰ 일반현황 ... 95 Ⅱ 과제의 목표 및 내용 ... 96 Ⅲ 추진 전략 ... 99 Ⅳ 추진 실적 ... 103 Ⅴ 향후 계획 ... 142III 태양열 기반 산업공정용 열공급 기술 개발 (Ⅰ) ... 145 요 약 문 ... 147 SUMMARY ... 149 CONTENTS ... 151 목차 ... 153 그림목차 ... 155 표목차 ... 158 제 1 장 서 론 ... 159 제 2 장 집열기 블록히팅 설계 가이드 ... 166 제 3 장 저온 산업공정용 태양열 설비 ... 181 제 4 장 태양열 시스템 성능계산 소프트웨어 ... 196 제 5 장 중저온 열회수를 위한 축열 소재 및 공정 기술 연구 ... 202 제 6 장 결 론 ... 219 참 고 문 헌 ... 220끝페이지 ... 222