초록 ▼

핵심기술
지열원 열펌프 유니트 기술
재난 대응 기능 통합컨트롤 기술

최종목표
◦ 열효율을 증대시킨 2중 나선관식 열교환기의 형상을 설계하여 열 전달 특성과 구조 해석을 통해 성능을 검증하고 사각형 열교환기의 설계 자료를 제시하고 효율 향상(냉방 COP 4.33, 난방 COP 3.64), 열펌프 유니트의 Compact화된 지열원 열펌프 시스템 설계, 제작 기술 확보

◦ 지진, 수해, 화재 등 재해에 대비한 방재 기능을 가진 컨트롤러와 지열원 열펌프 시스템 컨트롤러를 통합 모듈화
◦ 지진

핵심기술
지열원 열펌프 유니트 기술
재난 대응 기능 통합컨트롤 기술

최종목표
◦ 열효율을 증대시킨 2중 나선관식 열교환기의 형상을 설계하여 열 전달 특성과 구조 해석을 통해 성능을 검증하고 사각형 열교환기의 설계 자료를 제시하고 효율 향상(냉방 COP 4.33, 난방 COP 3.64), 열펌프 유니트의 Compact화된 지열원 열펌프 시스템 설계, 제작 기술 확보

◦ 지진, 수해, 화재 등 재해에 대비한 방재 기능을 가진 컨트롤러와 지열원 열펌프 시스템 컨트롤러를 통합 모듈화
◦ 지진, 수해, 화재 등 재해에 대비한 안전제어 기능을 겸비한 지열원 열펌프시스템의 초기시장 확보로 산업화 기반 마련을 위한 제품의 운전 시현
◦ 열부하 대비 열펌프 운전성능, 지진·수해·화재 등 재해 감시, 원격제어 및 on-off 등에 대한 IoT 기술 적용 실용화

개발내용 및 결과
◦ 지열원 열펌프 유니트 개발
- 열펌프 시스템 내에서 열교환기의 배치 공간을 유지하는 범위내에서 열교환기 형상 및 구조를 변경하여 구조적 안전성을 유지하며 열전달 면적을 최대화 시킬 수 있는 설계 값을 제시
- 실험으로 다양한 형상을 제작하여 안전성 및 열효율 특성을 정량화하는 것은 현실적이지 못하므로 본 연구에서는 구조해석 모듈(Solidworks)과 상용 전산유체역학(CFD 코드 : FLUENT) 기법을 적용하여 결과를 예측

- 시스템 냉난방 성능 분석(에너지 소비량, 성능계수, 시스템 운전특성 등 분석)

◦ 지진, 수해, 화재 등 재난 대응 기능 컨트롤 모듈 개발
- 각종 재난에 대비하여 열교환기의 안전성을 확보할 수 있도록 강도 및 변위 특성을 해석하고, 열전달 효율을 최대화시키기 위한 열교환기 내부의 유동 및 열전달 특성을 분석
- 재난 센서 기능이 포함된 통합 컨트롤러 모듈 제작
◦ IoT 기술 적용 스마트 지열원 열펌프시스템 개발

기술개발 배경
◦ 기존 시스템의 운영 및 제어는 로컬 제어로 기계실 제어 시스템으로 일괄 관리되는 상태
◦ 열원시스템에 대한 단순 모니터링을 하고 있으나 체계적인 관리기능 미흡
◦ 지열원 열펌프의 보급, 설치에 필수 조건인 냉‧난방 효율(COP) 기준 상향에 따른 열펌프 시스템 효율향상 개선 필수
◦ 지진·화재·수해 등 재해에 기인한 외부 환경 변화에 대응 할 수 있는 시스템 안전성 강화 대책 미흡
◦ 외부환경 변화에 기인한 컨트롤러의 오작동 및 고장 우려

핵심개발 기술의 의의
◦ 2중 나선관식 열교환기의 설계기술, 냉매 및 물 회로(열교환기 및 배관)의 상당관 저항 개선 등을 통한 에너지 성능 향상
◦ 제어시스템과 재난, 재해를 대비하는 통합관리 시스템 운영으로 안전성 강화
◦ 지진·수해·화재에 대비한 방재 기능을 가진 컨트롤러와 지열원 열펌프 시스템 컨트롤러를 통합한 모듈화를 통해 지열원 열펌프 시스템에 적용
◦ IoT 기능을 탑재하여 외부에서 원격제어와 평상 시 및 재해 시의 열펌프 시스템 운전상태 원격 파악

적용 분야
본 연구의 지열원 열펌프시스템은 주거용 건물(공동주택, 아파트 등), 중대형 건물(상업용, 공공기관 등), 산업현장, 시설원예 등 냉난방 및 급탕이 필요한 다양한 분야에 적용할 수 있어서 수요가 크게 증가할 것으로 예상됨

(출처 : 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 13
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 개발기술의 개요(현장맞춤형 기술개발) ... 15
• 1. 개발기술의 중요성(필요성) ... 15
• 2. 국내·외 관련기술의 현황 ... 17
• 제 2 절 기술개발 시 예상되는 파급효과 및 활용방안 ... 20
• 1. 기술적 측면 ... 20
• 2. 경제‧산업적 측면 ... 20
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 22
• 제 1 절 개발기술 목표 및 내용 ... 22
• 1. 개발기술 목표 ... 22
• 2. 개발기술 내용 ... 22
• 3. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 24
• 제 2 절 수행 결과의 보안등급 ... 25
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 25
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 26
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 26
• 1. 기술개발 추진전략 ... 26
• 2. 기술개발 추진체계 ... 27
• 3. 기술개발팀 편성도 ... 28
• 4. 추진일정 및 역할분담 ... 29
• 제 2 절 연구개발 최종 결과 ... 30
• 1. 최종 목표 값과 달성도 ... 30
• 2. 열교환기의 설계 및 해석 ... 31
• 3. 열펌프 유니트 개발 ... 42
• 4. 재난 대응 컨트롤 모듈 개발 ... 50
• 5. IoT 기술 적용 기술개발 ... 61
• 제 3 절 사업화 전망 ... 72
• 1. 사업화 계획 ... 72
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 74
• 끝페이지 ... 74