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핵심기술
가정용 가스미터에 대해 질량유량 측정방식을 활용하여 에너지 사용량을 원격방법으로 실시간으로 사용정보를 소비자에게 제공

최종목표
● 에너지표시가 가능한 원격감시 가정용(G2.5) 가스미터 개발
- 유량 정확도 : ±1.0%
- 유량 측정 범위 : 160 대 1
- 수신 에러율 : 0.1% 이내
- 방폭안전 : Ex ia BII

개발내용 및 결과
● 개발품은 기존의 체적측정방법에 의존하지 않고 열식 질량유량 측정방법으로 직접 질량유량을 도출하고, 여기에 가스의 엔탈

핵심기술
가정용 가스미터에 대해 질량유량 측정방식을 활용하여 에너지 사용량을 원격방법으로 실시간으로 사용정보를 소비자에게 제공

최종목표
● 에너지표시가 가능한 원격감시 가정용(G2.5) 가스미터 개발
- 유량 정확도 : ±1.0%
- 유량 측정 범위 : 160 대 1
- 수신 에러율 : 0.1% 이내
- 방폭안전 : Ex ia BII

개발내용 및 결과
● 개발품은 기존의 체적측정방법에 의존하지 않고 열식 질량유량 측정방법으로 직접 질량유량을 도출하고, 여기에 가스의 엔탈피를 적용하여 에너지 유량과 적산량, 에너지 사용금액을 도출할 수 있는 기술이며, 주관기관의 특허기술을 적용한 측정방법이다.

● 정밀한 열센서 및 온도센서의 신호값을 유량연산보드가 수집하여 매트릭스 구조를 가지는 유량 함수값을 적용하여 천연가스의 체적유량, 노멀유량, 에너지유량을 도출하고, 이를 에너지 단가와 시간의 함수를 적용하여 가스 사용 금액을 도출하는 원리이다.

● 개발 가스미터는 기존의 질량유량과 체적유량의 단점을 보완한 질량유량계로서 주관기관의 독자기술을 적용한 세계 최초의 가스미터이며, 유체의 차온을 측정하여 이를 유량으로 환산하는 열식 유량계의 일종으로 온도, 압력, 차온을 동시에 측정하여 열역학적 관계식으로 유량과 에너지를 계산하는 특징을 가진다.

● 가정용 가스미터를 개발하기 위해 가장 일반적인 G2.5 모델을 선정하고, 가스미터의 측정기술에 대한 기술분석, 유량보드 개발에 따른 유량정확도 및 최대 최소 유량측정범위, 원격감시용 블루투스의 스마트폰 앱 개발 및 수신 민감도, 사용 안전에 따른 한국가스안전공사의 방폭안전인증, 가스미터의 기술홍보를 위한 전시회참가 및 실증화 추진에 대한 연구 개발이 진행되었다.

● 개발 가스미터의 최종목표인 성과지표를 살펴보면, 기존의 ±1.5%보다 우수한 ±1.0%를 만족하고, 160:1의 넓은 유량측정범위, 원격감사 블루투스의 수신 에러율 0.1% 이하를 만족하고, 방폭에 대한 본질안전인증(Ex ia BII T4)을 진행하여 개발성과를 모두 충족시킬 수 있었다.

기술개발 배경
● 세계적으로 LNG의 수요증가와 국내 제3의 에너지원으로 가스사용량이 꾸준히 증가하고 있으며, 가스미터에 대한 에너지 요금 측정기술을 적용한 측정기술의 고도화와 스마트 미터링 기술의 확산으로 관련 산업의 발달, 비용 절감, 분쟁 해결 등 긍정적인 효과를 기대할 수 있다.

● 다양한 분야에서 에너지 사용을 효율적으로 사용하고 이에 대한 측정기술이 고도화 되면서 해외 선진사들의 제품이 고부가 가치 상품에 집중적으로 유입되어 무역수지 악화와 국내 산업보호에 대한 필요성이 인식되고 있으며, 이를 해결할 수 있는 에너지 유량측정 방법에 대한 기술독립적인 측정기술 개발이 시급한 실정이며, 본 개발은 이를 만족시켜 줄 수 있는 기술로 사료된다.

핵심개발 기술의 의의
● 해외 선진국은 에너지 미터링 기술에 국가적 지원을 하고 있으며, 막식 및 터빈식 가스미터 방식을 벗어나 초음파 방식으로 개발하고 있지만, 초음파 방식도 체적측정을 기본으로 하고 있어서 근본적인 오차를 안고 있다.

● 개발 가스미터는 열식 질량유량 측정방식을 기본으로 하고 있으며, 유체의 물성이나 사용 환경의 변화에 무관하게 에너지 유량을 측정할 수 있는 고부가 가치 기술이다.

● 시제품의 국산화는 MEMS 기술을 적용한 열센서를 제외하고는 모두 국산화 하였으며, 열센서 비용은 전체 5% 이하로 낮기 때문에 별도의 개발 비용을 투입하지 않았고, 유량센서의 신뢰성 확보, 유량보드의 안정화 유지, 사용상의 안전성, 사용자 인터페이스 개선, 스마트 미터링 기술 등에 초점을 맞추어 개발을 완료하였다.

● 개발 가스미터는 열식 유량측정 방식을 적용한 세계 최초의 제품으로 유량의 정확도와 측정범위가 우수하고 가스 유량 측정방법의 고도화로 인해 제품의 국내외 판로확대가 가능할 것으로 판단되며, 이를 정부 및 공공기관의 협력으로 신규 가스미터 시장을 선점할 수 있어서 해외 수출에 큰 제품군이 될 것으로 기대된다.

적용 분야
● 개발 가스미터는 G2.5를 기준으로 개발되었으며, 가정용 가스미터 모델 G1.6, G2.5, G4.0에 적용이 가능하며, 특히 기존이 가스미터를 대체하여 사용할 수 있도록 접속관 및 입출구나사를 동일한 규격으로 사용하였다.

● 개발 제품의 파생 기술로는 공기압축기의 서지제어를 위한 유량계, 자동차의 공연비 제어를 위한 공기유량계 등으로 활용될 수 있으며, 질량유량 측정에 대한 다양한 산업 제품에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 16
• 제 1 절 과제의 개요 ... 16
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 23
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 23
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 25
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 26
• 1. 국내외 기술자료 분석 및 시장수요 조사 ... 26
• 2. 가스미터 설계 및 모델링 ... 31
• 3. 유량연산보드 설계 및 제작 ... 42
• 4. 가스미터 제작 ... 49
• 5. 성능시험리그 설계 및 제작 ... 59
• 6. 성능시험 및 분석 ... 71
• 7. 무선 원격검침 및 배터리 설계 및 제작 ... 92
• 8. 생산성을 고려한 시제품 제작 ... 97
• 9. 천연가스 적용 공인시험 ... 99
• 10. 상용화 기반구축 ... 102
• 11. 국내외 전시회 참가 및 홍보 ... 105
• 12. 실증화 설치 및 KOLAS 추진 ... 106
• 제 4 절 수행 결과의 보안 등급 ... 108
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 109
• 제 3 장 결과 ... 110
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 110
• 제 2 절 연구개발 추진체계 ... 113
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 114
• 제 4 절 자체 보안 관리 진단표 ... 115
• 제 4 장 사업화 계획 ... 116
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 116
• 제 2 절 사업화 계획 ... 119
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 121
• 부록 ... 122
• 끝페이지 ... 136