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연구개발 결과

최종목표
수평분배식 축열연소장치기술을 이용한 상업용 도장, 인쇄, 접착제용 VOC 무배출 친환경건조로개발. 시작품 설비용량: 80Nm³/min, VOC처리 효율: 97%이상, 건조로 내 VOC농도 : 200PPM이내 (150℃기준), 배기량 감 : 기존 기술대비 60%이상 감축.

개발내용 및 결과
1. 1차년도
1)연구목표 대비 성과
2)파일럿사양
- 크 기 : W 3,000 x H 2,840 x L 6,000
- 건조온도 : 120 ~ 25

연구개발 결과

최종목표
수평분배식 축열연소장치기술을 이용한 상업용 도장, 인쇄, 접착제용 VOC 무배출 친환경건조로개발. 시작품 설비용량: 80Nm³/min, VOC처리 효율: 97%이상, 건조로 내 VOC농도 : 200PPM이내 (150℃기준), 배기량 감 : 기존 기술대비 60%이상 감축.

개발내용 및 결과
1. 1차년도
1)연구목표 대비 성과
2)파일럿사양
- 크 기 : W 3,000 x H 2,840 x L 6,000
- 건조온도 : 120 ~ 250℃
- 건조물중량 : 1,464kg (건조물 1,014kg + 대차 450kg)
- 건조시간 : 30분/Batch
- 사용연료 : LPG(20,000kcal/m³)
3) 파일럿사진 및 공정

2. 2차년도
1)연구목표 대비 성과
2)실증건조로사양
- 크 기 : W 4,400 x H 4,750 x L 14,400
- 건조온도 : 150℃
- 건조물중량 : 5,200kg (건조물 3,800kg + 대차 1,4000kg)
- 건조시간 : 26분/Batch
- 사용연료 : LPG(20,000kcal/m³)
3)실증건조로사진 및 공정

개발기술의 특징·장점
1. 신제품(공정)개발
기존의 도장. 인쇄. 코팅건조시스템에서 VOC제거기술은 촉매 연소기술과 직접 연소기술이 현재 가장 많이 쓰여 지고 있다.
축열연소기술을 적용한 건조시스템은 본 기술이 세계 최초기술임.
2. 개발초안;
- 건조시 발생되는 VOC및 악취는 건조기에서 전부처리하고 외부로 배출하지 않는다.
- 에너지는 30%이상 절감한다.
- 장비의 덕트를 없애고 콤팩트하게 한다.
3. 국산화 정도 : 95%(수입품은 축열제 5%)
4. 기술수출 가능성 등
- 자동차. 인쇄. 부품. 접착 등의 산업에서 건조로가 많이 사용된다. 최근에는 환경 및 에너지 분야가 이슈가 되고 있어 판매가 용이할 것으로 예측되며 또한 본 기술은 건조기술 중에서 상위기술로서 수출가능성은 매우높다.

기대효과 (기술적 및 경제적 효과)
- 년간에너지저감량 : 150,000kcal/hr/10,000kcal/m³ x 4200hr/년
(자동차도장만 기준) x 895기x840원/m³ = 47,363.4백만원/년
- 수입대체효과 ; 내수판매가의 1.3배로보면
- 수출효과 : 1기 x 350,000천원=3.5억원/년

적용분야
- 완성차 및 부품도장건조
- 기타도장건
- 인쇄 및 라미네이팅, 코팅분야.
- 접착분야(고무.목재.종이.금속등)
- 음식물 및 폐기물
- 토양정화등

(출처 : 보고서 초록 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 6
• 제1장 서론 ... 17
• 제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 17
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 18
• 1. 해외 기술개발 동향·시장 ... 18
• 가. 인라인 건조로 공정기술 ... 18
• 나. 아웃라인 건조로 공정기술 ... 19
• 2. 국내 기술개발 동향·시장 ... 20
• 제3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 21
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 23
• 제1절 연구의 최종 목표 ... 23
• 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 24
• 제3절 연도별 추진체계 ... 27
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 29
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 29
• 1. 주관연구기관수행 연구개발 결과 ... 29
• 가. 1차년도 연구결과 및 내용 ... 29
• (1) 실험장치 기본 설계 및 제작 ... 29
• (가) 기본 사양 ... 29
• (나) 실험로 설계 ... 30
• ① 친환경 건조시스템 LAY-OUT ... 31
• ② 축열연소식 열풍발생로 조립도 ... 32
• ③ 분배로터의 조립도 ... 33
• (다) 전기제어 설계 및 제작 ... 34
• ① 전기제어반 설계도 ... 34
• ② 전기제어 공정도 ... 36
• (라) 실험로의 기타 부위 및 사용된 측정기 ... 40
• ① 가스 트레인 장치 ... 40
• ② VOC 농도 측정 ... 42
• ③ 급, 배기 풍량 측정 ... 43
• ④ VOC 가스 공급 ... 43
• (2) 파일럿 실험로 실험결과 ... 44
• (가) 건조로 Heat-up 특성 ... 45
• (나) 실험로의 에너지소모량 (설계값 대비 실제 및 기존방식과 비교) ... 48
• (다) 담파 조절에 따른 운전 특성 분석 ... 50
• (라) 실험로 운전특성 ... 51
• 나. 2차년도 연구결과 및 내용 ... 60
• (1) 기존설비를 실증설비로의 개조 ... 60
• (2) 운전결과 ... 64
• (가) 기존 건조로 ... 64
• (나) Green Dry Oven ... 68
• ① 1차 실험 ... 68
• ② 2차 실험 ... 69
• ③ 3차 실험 ... 73
• ④ 4차 실험 ... 75
• 2. 위탁연구기관수행 연구개발 결과 ... 78
• 가. 1차년도 연구결과 및 내용 ... 78
• (1) 수평식 분배 로타기 유동 및 열변형 해석 ... 78
• (가) 모델형상 및 경계조건 ... 78
• (나) 수평식 분배 로타기의 운전원리 및 형상 ... 79
• (다) 해석격자 ... 81
• (라) 경계조건 및 물성치 ... 82
• (마) 수평식 분배 로타기 원리 적용 및 해석방법 ... 84
• (바) 지배방정식 ... 85
• ① 전산 유체 역학의 배경 및 절차 ... 85
• ② FVM (Finite-Volume Method, 유한체적법) ... 87
• ③ Numerical Scheme ... 89
• ④ FEM (Finite-Element Method, 유한요소법) ... 89
• (사) 유동 해석 결과 ... 94
• ① 분배 로타기 내부 유동 ... 94
• ② 시간에 따른 분배 로타 온도 ... 95
• ③ 분배 로타기 내 온도 분포 ... 98
• ④ 분배 로타기 내 속도 분포 ... 100
• ⑤ 분배 로타기 내 압력 분포 ... 103
• (아) 열변형 해석 결과 ... 105
• ① 열변형(열팽창) 해석 방법 및 목적 ... 105
• ② 최종 온도에서의 분배 로타 변형량 ... 105
• 나. 2차년도 연구결과 및 내용 ... 109
• (1) 수평식 분배 로타기 Leakage 유동해석 ... 109
• (가) 연구개발의 목적 및 필요성 ... 109
• (나) 수평식 분배 로타기 유동 및 열변형 해석 ... 109
• ① 수평식 분배 로타기의 운전원리 및 형상 ... 110
• ② 해석격자 ... 113
• ③ 경계조건 ... 114
• ④ 해석케이스 ... 115
• (다) 유동해석 결과 ... 116
• ① Clearance 간격에 따른 Leak 영향 ... 116
• ② Clearance A와 B의 변화에 따른 Leak 영향 ... 117
• ③ Clearance type에 따른 Leak 영향 ... 118
• ④ Ring 간극에 따른 Leak 영향 ... 119
• (2) 수평식 분배 로타기를 포함한 RTO 유동해석 ... 120
• (가) 수치해석 이론 및 지배 방정식 ... 120
• (나) 모델 형상 및 경계조건 ... 125
• ① 유동해석 프로세스 ... 125
• ② 수평식 분배 로타기의 운전원리 및 형상 ... 126
• ③ 해석격자 ... 133
• ④ 경계조건 ... 134
• ⑤ 해석케이스 ... 136
• (다) 유동해석 결과 ... 136
• ① Model 1의 해석 결과 ... 136
• ② Model 2의 해석 결과 ... 146
• ③ Model 3의 해석 결과 ... 150
• ④ 결과 비교 ... 159
• ⑤ 원인 분석 ... 160
• 제2절 연구개발 결과(요약) 및 결론(제언) ... 165
• 1. VOC무배출 친환경 건조시스템 개발 ... 165
• 2. 수평식 분배로타기를 포함한 RTO 유동해석 ... 168
• 가. 수평식 분배 로타기 유동 및 열변형 해석 ... 168
• 나. 수평식 분배 로타기 Leakage 유동해석 ... 168
• 다. 수평식 분배 로타기를 포함한 RTO 유동해석 ... 170
• 제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 171
• 제4절 연도별 연구성과 ... 172
• 제5절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 174
• 제6절 연구개발 결과의 활용계획 ... 175
• 제4장 참고문헌 ... 177
• 부록 ... 178
• 1. 2011년 한국대기환경학회 춘계학술대회 발표자료 ... 179
• 끝페이지 ... 180