초록 ▼

합성가스 내 CO₂ 포집 기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
연속 교반 반응기와 반응열 측정 장치에서 KIERSOL-P는 a-MDEA보다 낮은 재생 열용량으로 2.5배 이상의 시간 동안 초저농도로 CO₂를 제어할 수 있었다. 또한, 고압 1 Nm³/h 연속 공정에서도 KIERSOL-P는 약 270분 동안 99.94% 이상으로 CO₂를 제거하였으며, 이때 재생 열용량이 3.8 GJ/ton CO₂로 최종 목표를

합성가스 내 CO₂ 포집 기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
연속 교반 반응기와 반응열 측정 장치에서 KIERSOL-P는 a-MDEA보다 낮은 재생 열용량으로 2.5배 이상의 시간 동안 초저농도로 CO₂를 제어할 수 있었다. 또한, 고압 1 Nm³/h 연속 공정에서도 KIERSOL-P는 약 270분 동안 99.94% 이상으로 CO₂를 제거하였으며, 이때 재생 열용량이 3.8 GJ/ton CO₂로 최종 목표를 달성하였다. 따라서 KIERSOL-P는 a-MDEA에 비해 가격이 저렴하고 성능이 우수하므로, 기존 공정의 소재를 전량 교체한다면 공정의 전체 운전비용을 절감 시킬 것으로 판단된다.

본 기술 개발 성과를 통해 KIERSOL-P는 다음과 같이 기업 연계를 진행할 예정이다. 첫째, 소재 교체 가능성이 입증된 KIERSOL-P는 기술 수요자의 공정에 직접 소형 공정을 설치하여 운전함으로써 신소재의 성능을 증명할 계획이다. 둘 째, 석유화학 단지 내 동종 업체에게도 적극적으로 홍보하여 기술 이전이 확산되도록 진행할 것이다. 셋 쩨, CCS 기술을 개발하여 이를 spin-off한 결과이므로, 이를 적극 홍보하여 국외 시장에도 본 기술의 파급이 확산되도록 활용할 예정이다.

현재 본 기술은 ㈜ 나린스테크놀리지로 기술 이전된 상태이다 (기술이전계약 체결일: 2018년 11월 2일). 따라서 에너지연은 KIERSOL-P의 평가 결과를 제시하고, 더 나아가 현장에 테스트 공정을 설치하여 실시간으로 데이터를 제공하며, ㈜ 나린스는 이를 석유화학업체에 제공하여 KIERSOL-P 소재 판매뿐만 아니라 신규 증설 공정에 소재와 포집 공정전체를 사업화시킬 수 있도록 진행 할 예정이다.


상용급 고온 고분자연료전지 스택 범용 설계기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
연료전지 기술은 기후변화대응의 6대 기술 중 하나로 국산화 및 고효율화를 통한 신재생
에너지 보급 확산에 기여가 기대됨. 특히 제안된 발전효율 54%를 달성하여 시스템 수준에
서 기존 PEM과 동등한 수준의 경쟁력 확보 가능할 것으로 판단되여 높은 상용화 가능성
이 예상됨.


다채널 연료전지 성능평가 스테이션 개발 (II)
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
• 본 연구에서는 1) 압력발생기를 새롭게 도입하여 균일 유량 분포를 실현하였음 2) 2중 구조의 가습기를 설계 제작하여 정밀한 가습과 오염 방지를 동시에 해결하였음 3) 단의전지 프레임과 조립 치구를 새롭게 설계하여 균일한 조건의 단위전지를 쉽게 조립할 수 있도록 하였음 4) 전자접촉기를 채용하여 접촉저항을 줄임으로써 신뢰성 있는 단위전지 평가가 가능해지고 여러 셀을 순차적으로 자동평가 하는 것이 가능해졌음 5) 스테이션의 구조 설계를 통해 물의 응축이 일어날 수 있는 부분을 열풍으로 가열하여 원천적으로 응축을 방지함으로써 정밀한 측정이 가능한 스테이션을 구성하였음

• 이러한 장점들을 가진 새로운 다채널 스테이션을 설계 및 제작할 수 있는 기술을 확보함으로써 기존에 수입에 대부분 의존하던 시장에 향후 수입대체가 활발히 이루어지며 연료전지 산업발전에 큰 도움이 될 것으로 판단함.


바이오디젤 상용 플랜트 고효율화를 위한 고체 산 촉매 전처리 실증 기술 개발(II)
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
폐식용유 및 음폐유의 운전시간은 촉매 재생시점 기준인 유리지방산 1%이하(산가 2이하)까지 각각 1,800시간, 1,500시간 장기 촉매 내구성 및 성능평가를 진행하였으며 참여기업의 수용가능한 원료 수준인 산가 3.5를 기준으로하면 각각 2,300시간, 2,100시간으로 장기 성능평가 운전실험이 진행되어 촉매 재생 효율 90%를 반영하여 Factor 1.9 적용시, 촉매 비용은 폐식용유 7.83원/kg BD, 음폐유 13.0원/kg BD으로 10원/kg BD 달성이 가능한 것으로 나타났다.

음폐유의 경우 수용 가능 산가 3.5기준 적용시 9.32원으로 역시 촉매비용 목표 달성이 가능할 것으로 보인다. 이는 사전 내구성 향상 방안으로 촉매 사용 수명을 늘려 촉매 재생 시점이 늦어지는 것으로 비교적 고가의 수지계 강산성 고체 산 촉매의 BD 생산 비용 기여도를 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 저산가의 폐식용유(used frying oil) 보다 고산가(고 FFA 함량) 음폐유(food waste oil)에 대해서 더 높은 유리지방산 제거 효율을 나타내어 기존에 활용이 불가능한 저가 저급 폐유지 음폐유의 바이오디젤 원료로 적용 가능함을 확인하였다.
향후 본 2년간의 연구 결과를 바탕으로 기존 바이오디젤 생산 상용 공정에 적용하여 원가절감 목표를 달성하는데 무리가 없을 것으로 판단된다.


타워형 태양열발전용 헬리오스타트 상업화 모델 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
“타워형 태양열발전용 헬리오스타트 상업화 모델 개발” 사업에서는 상업용 저가화 헬리오스타트 요소기술 개발을 통해 헬리오스타트 모델을 개발하고 설계하였다. 이를 기반으로 헬리오스타트를 제작하고 성능평가를 통해 성능데이터를 확보하였다. 또한 CSP 플랜트를 구성하고 설치하기 전 타당성을 평가하기 위해 직달일사량 산정 방법 및 태양열발전 분석프로그램을 개발하였다.
o 상업용 저가화 헬리오스타트 요소기술 개발
- 헬리오스타트 설계, 제작, 설치 기술 확보
- 헬리오스타트 구조안정성 기술 확보
- 헬리오스타트 저가화 및 제작비용 분석
o 헬리오스타트 성능평가
- 헬리오스타트 추적정밀도 확보
- 헬리오스타트 광학성능 확보
o 태양열발전 분석프로그램 개발
- 직당일사량 산정 방법 확보
- 태양열발전 분석프로그램 확보


사물인터넷(IoT) 기반 스마트 공업로 자동화 시스템 개발에 관한 연구
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 연구는 Rx 열처리 공정에서 CO, CO₂, O₂측정, 도시가스 열량 측정이 가능한 가스분석기(센서), 온도, 분위기 가스장치 측정값을 사물인터넷(IoT) 방식으로 신호 송수신하는 네트워크와 송수신 받은 신호를 바탕으로 열처리 공정변수를 제어하는 공정 제어반, HMI, 스마트폰, 등으로 현재 공정에 대한 상황을 무선 통신 네트워크 시스템을 포함하는 열처리로에서의 스마트 자동화 네트워크 시스템 개발이다.

스마트 공정으로 적용한 열처리 시험로 이다. 가열방식은 고효율과 저 NOx 기술이 고도화된 축열 방식의 복사관 가열버너(Radiant Tube Burner)을 사용하였고 버너 3대가 로내 장착되고 버너 전용제어기를 통해 운전된다. 분위기 발생장치는 Rx 변성로가 내/외부에 설치 되어 있다.

로내 분위기 온도는 3존으로 나뉘어 온도 제어가 되고, 로내에서는 Rc fan을 설치하여 균일한 분포를 이루고자 히였다. 본 연구에서의 외란의 정의는 연료가스 의 발열량, 유량, 공기 압력 변동으로 정하였다. 열처리는 메쉬벨트 이송 장치가 이송하면서 피가열물이 이송하고 적절한 환원 분위기에서 광희 열처리된 피열처리물은 가열된후 수냉식 냉각 챔버를 지나면서 완결된다.

데이터를 측정 장치(온도, 유량, 가스농도, 압력, 열량계 등 센서)의 아날로그 값을 디지털화하여 무선 통신을 통하여 사물 인터넷(IoT) 기반으로 하여 제어기, PC server와 에 신호를 수신/전송하는 시스템 구성이 이루어졌다. 요소 local 기기로 보면 실험로 wifi 모듈, 분위기 제어장치 wifi 모듈, 유량제어기 wifi 모듈, 온도제어기 wifi 모듈로 구성되어 있다.

능형 진단과정을 거쳐 20개의 실시간 측정치로부터 가장 적절한 설정치를 15개의 wifi 모듈과 통신하면서 10개의 local 제어장치로 진단 결과를 송신하는 시스템을 개발하였다.

버너 전용제어기는 IoT 화 하였고 온도 제어를 할 때 공기/연료량의 비례 제어를 하는 방식이 아니고 버너 개개당 연료 공급을 축열연소에서 연료공급 시간을 조절할 때 연료공급 밸브의 개폐를 디지털 방식의 on /off 제어를 하면서 전체 연소부하를 제어하는 기술을 개발하였다.

최종적으로 가스 연료 발열량, 공기유량 변동 등 외란을 10%이상 조건에서 온도 및 분위기 통합 스마트 제어 시스템을 실증 하였다. 최고온도 900도 범위, 가스 열량 변동을 9,500-12,000kcal/M3 조건에서 온도 제어는 99% 이상 제어 추종성을 보여주었고 최종적인 분위기 지수인 PF 제어에서도 RX 분위기는 98%이상 잘 추종되고 있음을 확인하였다.


리튬이차전지 음극소재용 SiOx 나노분말 사업화 연계기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
- 원료공급장치, 유동가속화 장치, 가스재순환 시스템 및 나노입자 포집장치 등의 요소기술을 연구실 수준에서 개발 후, 파일롯 라인에 적용하여 시험 운전을 완료함
- 관련 기술의 이전 및 엔지니어 교육을 완료하였음
- 파일롯 라인 구축 및 시험 운전 완료
- 나노입자의 특성 향상 및 이를 이용한 탄소 복합화 공정 개발 완료


결로 저감 창호 및 건물에너지 요구량 기반 최적 창호 선정 프로그램 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
연구개발을 통해 결로Ⅱ지역에서의 결로 방지 성능기준을 만족하는 창을 개발하였으며, 기존 창의 교체에 따른 에너지절감 효과를 정량적으로 평가할 수 있는 Eco-Window 프로그램을 개발하였다. 향후, 본 연구를 통해 개발된 제품 및 프로그램이 에너지 리모델링 시장에서 유용하게 활용될 것으로 기대된다.


음식폐기물(100kg/일) 이용 2단 바이오가스 생산 상용화 기반 시스템
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 과제는 1차년도 과제 수행 중에 기업의 요청으로 중단되었으며, 제작한 시작품은 한국에너지기술연구원 바이오 시험동에 보관하고 있음.
추후 활용도는 다음과 같이 기대하고 있음.

1. 본 장치 중 전처리 및 산발효기는 탄수화물 농도가 높은 한국을 비롯한 아시아 국가 음식폐기물에 적용하여 유기산(유산, 초산, 부틸산)을 발생할 수 있으므로 유기산으로부터 고부가가치를 생산하는 기업에 기술이전 후 활용할 수 있음.
2. 산 발효기는 혐기상태에서 미생물을 온도 및 pH 조절 하에 발효하는 장치이므로 다양하게 혐기미생물 발효에 활용할 수 있음.
3. 멸균 장치를 부착하여 음식폐기물과 같은 폐기물 외에도 순수한 기질인 글루코즈, 전분으로부터 고부가가치 발효산물을 생산하는데 사용가능함.
4. 아파트나 농시장과 같은 단위 시설에 부착하여 바이오가스를 효율적으로 생산하는데 활용할 수 있다.


진공증류 공정을 이용한 에너지절감형 암모늄 폐자원 회수활용 기술개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
1차년도에는 Process simulation에 의해 설계 기초 자료를 확보한다. 설계 기초 자료를 이용하여 공정 설계 패키지(PDP, Process Design Package)를 제작을 수행하였다. 공정 설계 패키지를 제작하기 위하여 BEDD, PFD, P&ID 등을 수행하였다. 제작된 PDP를 이용하여 장치구매, 제작 및 설치하였다. 설치된 공정은 Pre-commissioning, Commissioning 및 Field acceptance test를 통한 운전을 수행하였다.

개발된 공정에 대한 기대효과 및 활용 방안은 다음과 같다.
ㅇ 진공 증류(vacuum distillation) 공정을 적용한 고효율 친환경 폐수 처리 공정 확보
ㅇ 황산암모늄으로 고정화 및 재활용을 통해 유안비료의 재료로 활용함으로써 고비용의 폐기물처리비용 및 원자재 수입을 대체
ㅇ 공정비용 절감으로 인한 경쟁력 확보
ㅇ 연구개발 및 공정개발을 통하여 유사 업계에 개발기술의 판매
ㅇ 진공 증류 spin-off 기술로 하수처리장, 분뇨 및 축산 폐수섬유, 제지, 해수 담수화, 화학공장, 도금 공장, 제철, 정유, 제약 분야 활용 확대


태양광 유지보수를 위한 다채널 I-V 측정분석 장치 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
개발 장비를 이용하여 태양광발전소 성능진단 및 유지보수에 활용이 가능

유기 액상 화합물 건조공정 최적화
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
에틸렌글리콜을 추출제로 하는 추출증류공정으로 이소프로판올, 에탄올, 그리고 아세톤에 함유되어 있는 수분을 10 ppm 이하로 제거할 수 있는 것을 확인하였으며 필요할 경우 액상 흡착공정을 적용하여 추가적으로 수분을 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 흡착공정을 모사할 수 있는 프로그램을 개발하였는데, 개발된 프로그램은 다양한 액상 흡착공정 모사에 활용될 것이다.


초미세먼지/NOx/SOx 동시 저감을 위한 초청정 플랫폼 기술 개발 및 실증
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 과제의 1차년도 연구 내용은 정전분무 사이클론을 이용하여 올인원 스크러버의 전처리부에서 초미세먼지를 높은 효율로 저감시키기 위한 시스템을 개발하는 것과 NO-SO₂를 동시저감하기 위한 흡수용액 및 재생기술의 개발로 나눌 수 있다.

보다 구체적으로 에너지절약연구실에서는 1차년도에 PM/NOx/SOx의 동시 저감 스크러버 개발을 위해 전처리부로서 2.5㎛ 이하의 초미세먼지(PM2.5) 저감 95% 이상 및 총 미세먼지 배출농도(TSP, Total Solid Particles) 3.0 mg/m³ 이하를 목표로 배가스를 수정된 사이클론 바디에 유입시켜 4-5회 선회시키며, 사이클론 내부 본체의 내벽을 향해 고하전 미세 물 액적을 정전분무 분사할 수 있는 정전분무 사이클론을 설계/개발하였다. 이를 위해 정전분무 기술에 관한 이론 정립 및 단일/멀티 노즐을 이용한 정전분무 가시화 실험을 통한 운전조건별 미세액적의 크기 변화에 관해 관찰해 보았으며, 이로 인해 환경 분야의 오염물질 저감에 정전분무 기술을 응용하기 위한 기초 데이터베이스를 확보하였다. 보다 자세히 미세액적의 크기는 용액의 이온전도도가 높을수록, 점성이 높을수록, 표면장력이 높을수록, 노즐 크기가 작을수록, 공급하는 물의 유량이 적을수록, 인가하는 전압이 높을수록 작아지는 것을 알 수 있었으며, 이 중 인가전압과 물의 유량이 용액의 액적 크기에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이를 활용하여 2차년도는 가시화 연구와 관련하여 현재까지 수집된 데이터베이스를 기반으로 용액의 물성 특성과 다양한 운전 변수가 포함된 실험식을 도출함으로써 향후 다양한 분야로의 응용 및 시스템의 자동 제어 구현에 적용할 예정이다. 한편, 정전분무 사이클론의 경우 노즐팁과 집진판 사이의 전극 거리가 75-80 cm이며, 분사를 하기 위한 물의 공급량이 0.5-1.0 LPM, 인입 배가스량이 10 CMM, 인가 전압이 50 kV, 인입되는 PM10의 농도가 100-130 mg/m³ 인 환경에서 PM10, PM2.5, PM1.0의 저감 효율은 각각 최대 99%, 95%, 91%까지 나타났다. 집진 효율은 향후 물공급 배관, 멀티노즐 파트, 배가스 유입부 등의 재설계를 통해 더욱 높일 수 있을 것으로 판단된다. 한편, 동일한 인가전압 조건에서 물을 공급하지 않았을 경우(핀과 집진극 사이 건식 코로나만을 이용할 경우) PM10, PM2.5, PM1.0의 효율이 각각 93.5%, 75.2%, 51.4%로 측정된 것을 고려해볼 때 정전분무를 통한 이온 액적 분사는 PM2.5 이하의 초미세먼지의 제거에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 올인원 스크러버에서 NO의 흡수 및 SO₂의 변환 시 PM의 영향을 최소화시킬 수 있음을 밝혀냈고, 향후 대기 오염물질의 자원화 기술에 적용할 경우 필수적인 전처리부로 활용될 수 있음을 밝혔다.

NO-SO₂ 동시 저감을 위한 흡수 용액의 개발을 목표로 1차년도는 문헌 조사를 통해 총 11가지 킬레이트 리간드 후보 물질을 선정하고, 이들 물질을 대상으로 NO의 흡수 능력에 대한 기초 평가 실험을 수행하였다. NO와 킬레이트 화합물 간의 반응평형상수 측정을 위한 장치를 구축하고 실험을 수행하였으며, 기준 물질인 Fe2+-EDTA 보다 훨씬 큰 NO 흡수능을 갖는 Kier-A 물질을 목표 물질로 선정하였다. 실험적으로 확인된 결과를 이론적으로 검증하기 위해 계산과학을 기반으로 한 모델링을 수행하였으며, 후보 물질들의 NO 흡착에너지 물성을 예측하고 비교하였을 때 실험결과와 일치하는 경향을 보였다. Kier-A 용액을 이용하여 패킹 컬럼에서 NO의 연속 제거 실험을 수행하였으며, 0.01 M 농도의 용액을 0.08 L/min 유량으로 주입하였을 때 5 vol%의 산소 조건에서 500 ppmv NO 가스에 대해 85.4%의 제거 효율을 보였다. 동일한 패킹 컬럼을 이용하여 0.01 M의 Ca(OH)2 용액을 0.02 L/min 유량으로 주입하였을 때, 1000 ppmv SO₂ 가스에 대해 99.1%의 제거 효율을 보였다. 또한, NO를 흡수한 Kier-A 흡수액의 전기화학적 재생 가능성을 평가하였다. 1차년도에는 NO와 SO₂에 대해 각각 저감 실험을 수행하여 높은 제거 효율을 갖는 흡수제를 확보할 수 있었으며, 이를 기반으로 하여 2차년도에는 동시 저감을 위한 흡수제를 개발하여 NO와 SO₂의 혼합 가스에 대해 실험을 수행할 예정이다. 산소에 의해 산화된 킬레이트 화합물과와 NO를 흡수한 킬레이트 화합물의 재생 메커니즘을 규명하고, 분광광도법을 이용한 분석법을 확립하였으며 화학적 또는 전기화학적으로 환원되어 재생됨을 확인할 수 있었다. 연속 공정의 구축을 위해서는 2차년도에 빠른 재생이 가능한 전해질, 전극 물질의 탐색이 필요할 것으로 보인다.

1차년도 실험 결과는 상온 상태에서 화력발전소 후단 백필터에서 포집된 플라이 애쉬를 공급시키며 얻은 실험결과로써 향후 3차년도 실증 연구를 통해 성능 검증 과정을 거쳐 습식전기집진기를 대체할 수 있는 사업화를 앞당길 수 있다고 생각한다. 또한, 기술 이전 대상 기업을 조기에 선정하여 사업화를 위해 대기배출 사업면허 신청, 경제성 평가자료 확보, 시설 및 운영자금 조달 등 제반 사항을 준비할 예정이며, IP R&D 사업 및 컨설팅 등의 프로그램을 통해 기술개발 및 사업화 구현에 모든 역량을 쏟을 예정이다. 본 기술은 사회적 측면으로 초미세먼지 및 산성가스의 실질적인 저감을 통해 주변 주민의 민원해소, 대기환경 오염 방지 및 삶의 질 향상에도 매우 큰 영향을 미칠 것이며, 2015년 이후 실시되고 있는 배출 허용 기준을 충족시킴과 동시에 다가올 PM2.5에 대한 규정에도 선제적으로 대응함으로써 폐, 기관지 질환 등으로부터 국민의 건강권과 삶의 질을 보장할 수 있어 국가의 환경 분야 경쟁력이 강화되며 이에 따른 사회적 비용을 경감할 수 있을 것이다. 또한, 발전소 뿐 아니라 공업로, 제련소, 염색 산업, 해양 선박 등 다양한 사업장의 미세먼지, 산성가스 배출 문제 해결에 따른 대기환경 오염방지에 기여하며, 환경에 대처하는 기술의 국산화를 통해 수입 대체 및 외화절약이 가능하고, 중진국 및 개발도상국에 관련 산업부문 해외진출이 가능할 것으로 판단된다. 기존의 세 가지 공정을 올인원 시스템으로 대체하게 되면 설치비, 설치부지의 감소 등 중소형 산업체의 부담을 덜어줄 수 있으면서 동시에 전기사용 30% 절감 및 용액 사용량 50% 절감을 이루어 매력적인 운전비용을 어필할 수 있으며, 본 과제를 통해 최소 한 기 이상의 올인원 시스템 파일럿 플랜트를 제작, 설치, 운전 최적화함으로써 배가스량 및 오염물질의 농도에 따른 모듈 표준화가 가능하여 생산비용 및 설치비용 저감이 가능할 것으로 판단된다. 끝으로, NOx-SOx 동시 흡착제의 경우 탈질 성능을 높게 유지하면서 재사용이 가능하며, 배기가스 처리 분야 내 자체 기술 보유로 기술 시장진입 및 국내 경쟁력 강화 및 탈질공정에서 SCR 위주 독점 시장구조의 타개가 가능할 것으로 기대한다.

요컨대, 본 제안 기술은 초미세먼지, NOx, SOx 저감에 관해 세계적인 수준의 성능을 목표로 하고 있으며, 개발에 성공할 경우 1) 연소 후 배가스의 폐열을 기존의 350℃에서 100℃까지 최대한 회수할 수 있으며, 2) 전처리부에서 물의 정전분무로 초미세먼지를 제거하고, 3) SO₂-NO가 포함된 배가스에 개발 예정인 흡수 용액을 구조가 최적화된 모듈형 스크러버 내부에 정전분무 기술로 분사함으로써 95% 이상 제거할 수 있으며, 3) 기존의 고온 탈질공정(SCR), 탈황공정(FDG), 습식전기집진기(Wet ESP)를 하나의 유닛으로 대체할 수 있어 장소와 운전비용의 제약을 받는 중소사업장과 해양 선박에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 2020년 본 연구 개발이 완료된 후 시작품, 특허, 기술노하우 등을 적극적으로 이용하여 실제 공업로를 운영 중인 중소규모 사업장 혹은 10,000 kW급 컨테이너 선을 보유하고 있는 선사와 MOU를 맺고 실증 운전 과제를 기획을 준비할 예정이다.

(출처 : 요약문 10, 69, 100, 135, 188, 270, 332, 391, 438, 476, 559, 609p)

Abstract ▼

합성가스 내 CO₂ 포집 기술 개발
Ⅳ. Result and Recommendations
In the CSTR and DRC, KIERSOL-P was able to control CO₂ of ultra-low
concentration for the reaction time of 2.5 times or more at a regeneration energy lower
than that of a-MDEA. In addition, it removed CO₂

합성가스 내 CO₂ 포집 기술 개발
Ⅳ. Result and Recommendations
In the CSTR and DRC, KIERSOL-P was able to control CO₂ of ultra-low
concentration for the reaction time of 2.5 times or more at a regeneration energy lower
than that of a-MDEA. In addition, it removed CO₂ more than 99.94% for 270 min in
the high-pressure process (1 Nm³/h), at this time the regeneration energy reached a
ultimate aim of 3.8 GJ/ton-CO₂. Therefore, KIERSOL-P is less expensive than
a-MDEA and has great performances, thus it can reduce the operational costs of CO₂
capture by replacing a-MDEA.

KIERSOL-P, an great achievement in this project, will proceed the business linkage as follows: First, KIERSOL-P, which has been demonstrated the replacement possibility of a-MDEA, will confirm the performance as a new absorbent by installing and operating the process of 1 Nm³/h scale directly in the plant of an end user. Second, we will actively promote KIERSOL-P process to the same companies in the petrochemical plants. Third, because the achievements in this project is a result of spin-off of CCS technology, we will utilize this achievements to promote the proliferation of the technology in the overseas markets.

KIERSOL-P process has been transferred technology to NARINS TECHNOLOGY Co., Ltd. on November 2, 2018. Therefore, Korea Institute of Energy Research will provide the experimental results of KIERSOL-P to NARINS TECH., and NARINS TECH. will sell KIERSOL process as well as KIERSOL-P absorbent in the new petrochemical plant by offering this results to petrochemical companies (end users).


상용급 고온 고분자연료전지 스택 범용 설계기술 개발
Ⅳ. Result and Recommendations
Fuel cell technology is one of the six technologies to cope with climate change, and it is expected to contribute to the spread of new and renewable energy through localization and high efficiency. In particular, it is expected to achieve commercialization with the proposed power generation efficiency of 54%, which is considered to be comparable to the existing PEM at the system level.


다채널 연료전지 성능평가 스테이션 개발 (II)
Ⅳ. Result and Recommendations
• In this work, 1) even pressure drop differences were attained between the cells by adopting pressure generator 2) precise humidification control and contamination prevention were achieved by designing and manufacturing brand new humidifier which is composed of double chamber structure 3) easy assembly of single cells having even pressure distribution was enabled by designing new cell frame and assembly unit 4) automatic sequential measurements for multi-cells were attained by adopting magnetic contactor 5) water condensation was effectively prevented by adopting zone heating and blowing hot air.

• Import substitution is expected for the test station market which relied mostly on import by ensuring technologies involving designing and manufacturing of multi-channel test station. It will be greatly helpful to build new fuel cell industries.


바이오디젤 상용 플랜트 고효율화를 위한 고체 산 촉매 전처리 실증 기술 개발(II)
Ⅳ. Result and Recommendations
Throughout our study, the operating life of the solid acid catalyst for waste cooking and food waste oils is estimated to be 1,800 hrs and 1,500 hrs respecively. So the catalyst cost for each feedstock should be around ₩ 7.8 and ₩ 9.3 per kg biodiesel. As the catalyst shows better efficiency with food waste oil containing high FFA contents, the high FFA feedstocks which have not been utilized for biodiesel production, may be used for biodiesel production. From our 1^st and 2^nd year work, we expect that the final target may be successfully achieved to improve the commercial biodiesel plant profit by applying more low-cost feedstocks such as food-waste oils having high FFA contents.


타워형 태양열발전용 헬리오스타트 상업화 모델 개발
Ⅳ. Result and Recommendations
In the “Development of Commercial Model of Heliostat for Solar Power Tower” project, heliostat model was developed and designed through development of commercial heliostat element technology. Heliostat was constructed and performance data were obtained through the performance evaluation. In order to evaluate the feasibility before constructing and installing the CSP plant, direct normal irradiance calculation method and solar power plant analysis program were developed.

o Development of low cost heliostat element technology.
- Heliostat design, construction and installation technology
- Heliostat structure stability technology
- Low cost realization and construction cost analysis

o Performance evaluation of heliostat
- Securing the tracking error of heliostat
- Securing the optical performance of heliostat
o Development of feasibility analysis program for solar power plant
- Direct normal irradiance calculation method
- Solar power plant analysis program


사물인터넷(IoT) 기반 스마트 공업로 자동화 시스템 개발에 관한 연구
Ⅳ. Result and Recommendations
In this study, It is the development of smart automation network system in the heat treatment furnace including the wireless communication network system in the present process situation by the process control panel, HMI, smart phone, etc. controlling the heat treatment process variable.

In the heating method, a radiant tube burner with high efficiency and low NOx technology is used, and three burners are installed in the furnace and operated through a burner dedicated controller. The atmosphere generating apparatus is provided with an Rx reforming furnace inside / outside. The temperature inside the furnace was divided into three zones to control the temperature. The definition of disturbance in this study is defined as the calorific value of the fuel gas, the flow rate, and the air pressure fluctuation.

System configuration that digitizes analog value of measuring device (temperature, flow rate, gas concentration, pressure, calorimeter, etc. sensor) and receives / transmits signal to controller and PC server based on Internet (IoT) through wireless communication . As for the element local device, experiment consists of wifi module, atmosphere control device wifi module, flow controller wifi module, and temperature controller wifi module.

We have developed a system that transmits diagnostic results to 10 local control devices while communicating 15 wifi modules with the most appropriate set values from 20 real - time measurements through AI diagnosis process.

Consequently, the smart control system integrating the temperature and the atmosphere under the condition of 10% or more disturbance such as gas fuel calorific value and air flow rate fluctuation was demonstrated. The temperature control showed more than 99% controllability under the condition of maximum temperature 900 ℃ and gas calorific value 9,500-12,000kcal/M3 variation. It was confirmed that the RX atmospheric index PF was well controlled by more than 98% controllability in the atmosphere control.


리튬이차전지 음극소재용 SiOx 나노분말 사업화 연계기술 개발
Ⅳ. Result and Recommendations
- Feeding system, Flow acceleration system, working gas recycling system, and nanoparticle collection system have been developed, transferred to a company for mass production, and tested for running
- All developed technologies were transferred and engineers were trained for those techonologies.
- Pilot line were set up and test-runned, successively.
- The properties of SiOx nanoparticles have been enhanced to higher performance, and those SiOx nanoparticles were incooprated into composite with carbon in the company for mass production.


결로 저감 창호 및 건물에너지 요구량 기반 최적 창호 선정 프로그램 개발
Ⅳ. Result and Recommendations
Through this research, we have developed a window that meets condensation prevention performance standards in the Condensation II region, and developed an Eco-Window program that can quantitatively evaluate the energy saving effect of existing window replacement. In the future, it is expected that the developed product and program will be useful in the energy remodeling market.


음식폐기물(100kg/일) 이용 2단 바이오가스 생산 상용화 기반 시스템
Ⅳ. Result and Recommendations
This project was progressed until the construction of FW disintegrator, pretreatment facility(acid fermentor), methane digestor, and their components such as boiler, pipe lines, and electricity connection. And further research was stopped by the request of company(Jungbu ENG). All parts of facilities are moved to Korea Institute of Energy Research(Daejon).

It can be used for the further use:
1. FW with high content of carbohydrate such as in Asian FW can be used for the production of organic acids(lactic, acetic, butyric acids) using acid fermentor.
Since low molecular organic acids are the value-added material, we hope many company will be interested in.
2. Acid fermentor in anaerobic condition with adequate temperature and pH can be also used for different organic acids and hydrogen.
3. This system equipped with steam sterilizer can be applied to the many high value products, such medical and pharmaceutical materials.
4. Using wastes of small unit of restaurant, apartment, and agriculture market, we also can produce hydrogen and methane with high efficiency.


진공증류 공정을 이용한 에너지절감형 암모늄 폐자원 회수활용 기술개발
Ⅳ. Result and Recommendations
In the 1^st year, basic data of design was obtained by process simulation. Process design package(PDP) was fabricated using the basic data of design. BEDD, PFD, and P&ID were performed to produce the process design package. The device was purchased, manufactured, and installed using the developed PDP. The installed process was operated through pre-commissioning, commissioning and field acceptance test.
The expected effect and utilization plan of the developed process are as follows.
ㅇ Ensure high efficiency eco-friendly wastewater treatment process using vacuum distillation process
ㅇ Ammonium sulfate can be used as a raw material for fertilizer through immobilization and recycling to avoid expensive waste treatment costs and raw material imports.
ㅇ Competitiveness due to reduction of the process cost
ㅇ Sales of developed technology to similar industries through R&D and process development
ㅇ Expansion of utilization of sewage treatment plant, manure and livestock wastewater fiber, paper, seawater desalination, chemical plant, plating plant, steel industry, refinery, and pharmaceutical fields by vacuum distillation spin-off technology


태양광 유지보수를 위한 다채널 I-V 측정분석 장치 개발
Ⅳ. Result and Recommendations
Using the developed I-V measurement device, performance evaluation and Operation & maintenance

유기 액상 화합물 건조공정 최적화
Ⅳ. Result and Recommendations
With the extractive distillation process using ethyleneglycol as an extracting agent, moisture in isopropanol, ethanol, and acetone was removed to 10 ppm. In case of adsorption process was applied, moisture was removed further. The developed program to simulate adsorption process is expected to be used for the simulation of various adsorption processes.


초미세먼지/NOx/SOx 동시 저감을 위한 초청정 플랫폼 기술 개발 및 실증
Ⅳ. Results and Recommendations
We developed a system to reduce ultrafine particles as a pre-treatment section of an all-in-one scrubber using electrostatic spray cyclones at high efficiency and also developed a system for selectively NO-absorbing solution and regeneration technology for simultaneous reduction of NO-SO₂ in the first year of this project. In more detail, the Energy Saving Technology Laboratory has designed a simultaneous removal scrubber, which has a pre-treatment section with ultrafine dust (PM2.5) collection efficiency of more than 95%, Total Solid Particles (TSP) of less than 3.0 mg/m³. When the flue gas is moving into the modified electrospray cyclone, it circulates 4-5 times inside a cyclone and then is washed by the electrosprayed water droplet. We also have observed and secured a basic database for the variation of the liquid droplet size for the operating conditions with electrostatic spray visualization setup with single- and multi- nozzles. As a result, the spraying droplet size was turned out to be smaller as the ionic conductivity of the solution was higher, the viscosity was higher, the surface tension was higher, the nozzle size was smaller, the flow rate of water supplied was lower and the applied voltage was higher. It was also found that among all operating conditions, the applied voltage and the flow rate of the water dominates the water droplet size. Based on this data, in the second year of this project we will apply to various fields and automatic control of the system by deriving empirical formulas including the properties of the solution and the various operating parameters based on the databases collected so far in relation to the visualization studiesIs expected. On the other hand, in the case of the electrostatic spraying cyclone, the electrode distance between the nozzle tip and the dust collecting plate is 75-80 cm, the supply amount of water for spraying is 0.5-1.0 LPM, the inlet exhaust gas amount is 10 CMM, the applied voltage is 50 kV,The reduction efficiencies of PM10, PM2.5 and PM1.0 were 99%, 95% and 91%, respectively, at the concentration of 100-130 mg / m³. The efficiency of dust collection can be further improved by redesigning water supply piping, multi-nozzle part, and flue gas inflow part.On the other hand, the efficiencies of PM10, PM2.5 and PM1.0 were measured as 93.5%, 75.2% and 51.4%, respectively, when no water was supplied under the same applied voltage condition (only dry corona between the fin and the dust collector was used)Considering that the ionic droplet ejection through electrostatic spraying has a great effect on the removal of ultrafine dust below PM2.5.It is shown that the effect of PM on NO absorption and SO₂ conversion can be minimized in an all-in-one scrubber, and it can be used as an essential pretreatment part when applied to the recycling technology of air pollutants.

In the first year, a total of eleven chelate ligand candidates were selected through a literature review, and basic evaluation experiments were conducted on the absorption capacities of NO and SO₂. We have constructed a device for measuring the equilibrium constant of reaction between NO and chelate compounds and have conducted experiments and selected Kier-A material with NO absorption capacity much higher than the reference material Fe2+-EDTA as the target material. We have constructed a device for measuring the equilibrium constant of reaction between NO and chelate compounds and have conducted experiments and selected Kier-A material with NO absorption capacity much higher than the reference material Fe2+-EDTA as the target material.In order to theoretically verify the experimentally confirmed results, modeling based on computational science was performed. The prediction results of the NO adsorption energy properties of the candidate materials were consistent with the experimental results. The continuous removal of NO from the packing column using Kier-A solution was carried out. When 0.01 M concentration solution was injected at 0.08 L / min flow rate, 85.4% of 500 ppmv NO gas at 5 vol%Removal efficiency. When the 0.01 M Ca (OH) 2 solution was injected at 0.02 L / min flow rate using the same packing column, the removal efficiency was 99.1% for 1000 ppmv SO₂ gas.In addition, the possibility of electrochemical regeneration of the Kier-A absorbing solution absorbing NO was evaluated. In the first year, reduction experiments were carried out for NO and SO₂, respectively, and a sorbent with high removal efficiency was obtained.

Based on this, in the second year, a sorbent for simultaneous abatement was developed and a mixed gas of NO and SO₂We are going to carry out an experiment on. The regeneration mechanism of the chelate compound oxidized by oxygen and the chelate compound absorbed NO was identified, and the spectroscopic method was established and it was confirmed that it was chemically or electrochemically reduced and regenerated. In order to construct a continuous process, it is necessary to search for electrolyte and electrode material that can be regenerated quickly in the second year.

The results of the first year experiment were obtained by supplying the fly ash that was collected at the rear end bag filter of the thermal power plant at the room temperature condition. As a result, it is confirmed that the commercialization of the wet electrostatic precipitator I think I can. In addition, the company will be selected early for technology transfer and will prepare various matters such as applying for license for air emission business, obtaining economic evaluation data, and financing facility and operation for commercialization through IP R&D consulting. This technology will have a great effect on reducing pollution of surrounding residents, prevention of air pollution and improvement of quality of life through the substantial reduction of ultra fine dust and acid gas in social aspect. And cope with the regulations on PM2.5 that will come soon, so that the health rights and quality of life of the people can be guaranteed from the lungs and bronchial diseases, thereby enhancing the competitiveness of the environment in the country and reducing the social cost accordingly It will be possible.

In addition, it contributes to the prevention of air pollution by solving the problem of fine dust and acid gas emission at various business sites such as smelter, dyeing industry and marine vessel as well as power plant, industrial, And it is expected that it will be able to advance into overseas markets in the industrial sectors in the developed and developing countries. By replacing the existing three processes with an all-in-one system, it is possible to reduce the burden on small and medium-sized industries such as installation cost and installation site, while at the same time, it can reduce the electricity use by 30% and reduce the solution usage by 50% Through this project, it is possible to standardize the module according to the concentration of exhaust gas and pollutant, making it possible to reduce the production cost and installation cost by making at least one all-in-one system pilot plant to be manufactured, installed and optimized. Finally, the simultaneous NOx-SOx adsorbent can be reused while maintaining high denitrification performance and possessing proprietary technology in the field of exhaust gas treatment, it is possible to break the structure of proprietary market structure based on SCR in strengthening domestic competitiveness and denitrification process.

In short, the proposed technology is aiming at world-class performance in ultra-fine dust, NOx, and SOx reduction. If it succeeds in development, １）it will be able to recover the　waste heat of the exhaust gas after the combustion from 350℃ to 100℃, 2) removal of ultrafine dust by electrostatic spraying of water in the pretreatment unit, and 3) removal of 95% or more by spraying the absorption solution, which is to be developed in the flue gas containing SO₂-NO into the structure-optimized modular scrubber by electrostatic spray technique. And small and medium-sized businesses and marine vessels that can be replaced by a single unit in the existing high temperature denitrification process (SCR), desulfurization process (FDG) and wet electrostatic precipitator (Wet ESP). After the completion of the research and development by 2020, we will establish an MOU with small and medium-sized enterprises operating a real industrial road or using a 10,000 kW class container ship by actively using prototypes, patents and technical know-how.

(출처 : SUMMARY 12, 70, 102, 137, 190, 272, 334, 392, 441, 480, 561, 610, 668p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 총목차 ... 5
• 세부과제 Ⅰ. 합성가스 내 CO2 포집 기술 개발 ... 7
• 표지 ... 7
• 요 약 문 ... 9
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 16
• 그림목차 ... 18
• 표목차 ... 19
• 제 1 장 서 론 ... 21
• 제 2 장 기술 개발 내용 및 목표 ... 27
• 제 3 장 연구 수행 결과 ... 33
• 제 4 장 결 론 ... 62
• 참 고 문 헌 ... 63
• 부 록 (기술이전문건) ... 65
• 세부과제 Ⅱ. 상용급 고온 고분자연료전지 스택 범용 설계기술 개발 ... 67
• 표지 ... 67
• 요 약 문 ... 69
• SUMMARY ... 70
• CONTENTS ... 71
• 목차 ... 72
• 그림목차 ... 74
• 표목차 ... 75
• 제 1 장 서 론 ... 77
• 제 2 장 기술개발 추진 전략 ... 78
• 제 3 장 기술개발 결과 ... 82
• 제 4 장 결 론 ... 95
• 세부과제 Ⅲ. 다채널 연료전지 성능평가 스테이션 개발 (II) ... 97
• 표지 ... 97
• 요 약 문 ... 99
• SUMMARY ... 101
• CONTENTS ... 103
• 목차 ... 104
• 그림목차 ... 105
• 표목차 ... 106
• 제 1 장 과제의 목표 및 내용 ... 107
• 제 2 장 연구내용 ... 112
• 제 3 장 종합 및 요약 ... 132
• 세부과제 Ⅳ. 바이오디젤 상용 플랜트 고효율화를 위한 고체 산 촉매 전처리 실증 기술 개발(II) ... 133
• 표지 ... 133
• 요 약 문 ... 135
• SUMMARY ... 137
• CONTENTS ... 139
• 목차 ... 140
• 그림목차 ... 142
• 표목차 ... 143
• 제 1 장 서 론 ... 145
• 제 2 장 연구목표 및 추진전략 ... 146
• 제 3 장 성과목표 및 기술목표 달성도 ... 150
• 제 4 장 연구결과 ... 152
• 제 5 장 결론 및 향후 계획 ... 183
• 세부과제 Ⅴ. 타워형 태양열발전용 헬리오스타트 상업화 모델 개발 ... 185
• 표지 ... 185
• 요 약 문 ... 187
• SUMMARY ... 189
• CONTENTS ... 191
• 목차 ... 192
• 그림목차 ... 193
• 표목차 ... 197
• 제 1 장 서 론 ... 199
• 제 2 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 206
• 제 3 장 결 론 ... 265
• 참 고 문 헌 ... 266
• 세부과제 Ⅵ. 사물인터넷(IoT) 기반 스마트 공업로 자동화 시스템 개발에 관한 연구 ... 267
• 표지 ... 267
• 요 약 문 ... 269
• SUMMARY ... 271
• CONTENTS ... 273
• 목차 ... 274
• 그림목차 ... 275
• 표목차 ... 277
• 제 1 장 서 론 ... 279
• 제 2 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 286
• 제 3 장 결 론 ... 327
• 세부과제 Ⅶ. 리튬이차전지 음극소재용 SiOx 나노분말 사업화 연계기술 개발 ... 329
• 표지 ... 329
• 요 약 문 ... 331
• SUMMARY ... 333
• CONTENTS ... 335
• 목차 ... 337
• 그림목차 ... 339
• 표목차 ... 341
• 제 1 장 서 론 ... 343
• 제 2 장 연구개발 목표 및 추진전략 ... 356
• 제 3 장 주요 연구 개발 내용 ... 363
• 제 4 장 결 론 ... 387
• 참 고 문 헌 ... 388
• 세부과제 Ⅷ. 결로 저감 창호 및 건물에너지 요구량 기반 최적 창호 선정 프로그램 개발 ... 389
• 표지 ... 389
• 요 약 문 ... 391
• SUMMARY ... 392
• CONTENTS ... 393
• 목차 ... 394
• 그림목차 ... 395
• 표목차 ... 396
• 제 1 장 기술개발 개요 ... 397
• 제 2 장 기술개발 추진전략 ... 398
• 제 3 장 기술개발 결과 ... 402
• 제 4 장 결 론 ... 433
• 참 고 문 헌 ... 434
• 세부과제 Ⅸ. 음식폐기물(100kg/일) 이용 2단 바이오가스 생산 상용화 기반 시스템 ... 435
• 표지 ... 435
• 요 약 문 ... 437
• SUMMARY ... 440
• CONTENTS ... 443
• 목차 ... 444
• 그림목차 ... 445
• 표목차 ... 446
• 제 1 장 서 론 ... 447
• 제 2 장 연구목표 및 내용 ... 453
• 제 3 장 연구과제 수행 현황 ... 456
• 제 4 장 결 론 ... 471
• 참 고 문 헌 ... 472
• 세부과제 Ⅹ. 진공증류 공정을 이용한 에너지절감형 암모늄 폐자원 회수활용 기술개발 ... 473
• 표지 ... 473
• 요 약 문 ... 475
• SUMMARY ... 478
• CONTENTS ... 481
• 목차 ... 482
• 그림목차 ... 483
• 표목차 ... 484
• 제 1 장 서 론 ... 485
• 제 2 장 진공증류 방법을 이용한 폐수처리 공정 개발 ... 488
• 제 3 장 황산암모늄 특성 평가 ... 510
• 제 4 장 결 론 ... 554
• 참 고 문 헌 ... 555
• 세부과제 Ⅺ. 태양광 유지보수를 위한 다채널 I-V 측정분석 장치 개발 ... 557
• 표지 ... 557
• 요 약 문 ... 559
• SUMMARY ... 560
• CONTENTS ... 562
• 목차 ... 563
• 그림목차 ... 564
• 표목차 ... 566
• 제 1 장 서 론 ... 567
• 제 2 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 588
• 제 3 장 결 론 ... 606
• 세부과제 Ⅻ. 유기 액상 화합물 건조공정 최적화 ... 607
• 표지 ... 607
• 요 약 문 ... 609
• SUMMARY ... 610
• CONTENTS ... 611
• 목차 ... 612
• 그림목차 ... 613
• 표목차 ... 614
• 제 1 장 서 론 ... 615
• 제 2 장 전 산 모 사 ... 618
• 제 3 장 파일럿 플랜트 설치 및 운전 ... 625
• 제 4 장 결론 및 토의 ... 627
• 참 고 문 헌 ... 628
• 부록. 파일럿 플랜트 설계를 위한 전사모사 결과 파일 ... 629
• 세부과제 ⅩⅢ. 초미세먼지/NOx/SOx 동시 저감을 위한 초청정 플랫폼 기술 개발 및 실증 ... 655
• 표지 ... 655
• 요 약 문 ... 657
• SUMMARY ... 664
• CONTENTS ... 672
• 목차 ... 674
• 그림목차 ... 676
• 표목차 ... 682
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 685
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 696
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 732
• 제 4 장 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의 ... 834
• 참 고 문 헌 ... 840
• 끝페이지 ... 840