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보고서 상세정보

미활용에너지 이용 네트워크 플랜트 최적화 기술개발
Development of the Optimization Technology for Network Plant using Unutilized Energy Resources

  • 사업명

    21세기프론티어연구개발사업

  • 과제명

    미활용에너지이용 네트워크 플란트 최적화 기술개발

  • 주관연구기관

    한국에너지기술연구원
    Korea Institute of Energy Research

  • 연구책임자

    이영수

  • 참여연구자

    윤형기   박성룡   박준택   장기창   이의준   김민성   백영진   나호상   신광호   김지영  

  • 보고서유형

    2단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2008-03

  • 과제시작년도

    2007

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000011926

  • 과제고유번호

    1355049339

  • 키워드

    하수.2단압축열펌프.미활용에너지.네트워크.실증화.최적설계.sewagewater.2-stageheatpump.unutilizedenergy.network.demonstration.optimumdesign.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    In order to comply with the global energy environmental problem, it is necessary to rescarch and develop the engrgy utilization t...

    In order to comply with the global energy environmental problem, it is necessary to rescarch and develop the engrgy utilization technology with the reduction of the primary energy usage. Although the increasing rate of energy consumption started to attenuate, the entire consumption of energy as well as $CO_{2}$ emission rate tends to increase steadily along with an economic growth in Korea. The energy demand in Korea increases by annual 3.7% during the period from 2000 to 2006. And it is expected that we should take a charge of the greenhouse gas reduction obligation by the Climatic Change Convention(Kyoto Protocol) during the 2nd pledge period(2013~2017). According to the IEA report in 2005, the emission amount of carbon dioxide is the 10th place in the world, and the increasing rate is 4.7% annually. Considering the economic scale of Korea, the degradation of energy usage is inebitable when the greenhouse gas reduction obligation come into effect. Therefore, effective energy usage is a very important issue to minimize baneful influence on industrial and economic activities.
    To do this, the various sources of unutilized energy from urban area and industrial sectors should be recovered and recycled into usavle energy. Since the urban area is a highly energy-conecentrated place, it is strongly recommended to maximize the recovery of the unutilized energy for heating and cooling supply with residential and industrial sectors.


    ${\circled}$. 하수처리수를 이용한 미활용에너지 실증플랜트(냉방 382kW, 난방 468kW)를 대구광역시 서부하수처리장에 설치하여 현장적용 및 운전성능평가를 통하여 보급가능성을 파악하였다.
    ...

    ${\circled}$. 하수처리수를 이용한 미활용에너지 실증플랜트(냉방 382kW, 난방 468kW)를 대구광역시 서부하수처리장에 설치하여 현장적용 및 운전성능평가를 통하여 보급가능성을 파악하였다.
    ${\circled}$ 친환경 냉매인 HFC-134a를 사용한 고효율 2단 압축식 열펌프시스템을 개발하였으며, 열교환기 설계 프로그램 개발과 열펌프시스템 신뢰성 향상을 위한 고장진단기법 기술을 통하여 미활용에너지를 이용한 지역냉난방 시스템의 상용화를 위한 기반기술을 확보하였다.
    ${\circled}$ 또한 플랜트의 최적운전을 위하여 운전예측이 가능한 시뮬레이터를 개발하여 실용적 측면에서 활용이 매우 기대된다.
    ${\circled}$ 본 연구에서 개발한 시스템은 국내 최초의 스크류 2단 열펌프시스템으로서 기존 히트펌프의 한계를 뛰어넘어 65℃ 이상의 온수도 안정적으로 제조할 수 있는 특징이 있다. 현재, 대구시 환경시설공단에 하수처리수를 이용한 100RT급 시제품이 실증운전중에 있으며 제품 경쟁력 강화를 위한 성능향상 연구 등을 계획하고 있으므로 지속적인 연구비 지원이 필요하다.
    ${\circled}$ 에너지 가격의 급등에 따라 수열원을 신재생에너지의 범주에 포함시킬 수 있도록 함으로써, 수열원 미활용에너지 이용시스템의 보급 확대를 기대할 수 있으며, 향후 신도시건설 및 도심재개발 사업시 적극적으로 도입함으로서 에너지절약 및 친환경 지역냉난방 설비로서 활용이 기대된다.
    ${\circled}$ 하수 및 하천수를 이용한 열공급시스템은 기존 공기열원 열펌프에 비해 30%이상 에너지절약이 가능하며 하천수 열에너지의 부존량은 192,000Tcal/year이나 그중 이용가능량은 약 2,000Tcal/year로 산출되었고, 국내 243개소 하수처리수 부존량은 35,918Tcal/year로 추정된다. 이를 기준으로 에너지 절약효과를 계산하면 총 3,591,800 TOE로 이는 2005년 가정 및 상업부문 총 에너지소비량(36,859,000 TOE)의 9.7%에 해당하는 막대한 양으로, 향후 하수 및 하천수 열원이용 지역열공급 열펌프시스템의 파급효과는 매우 높을 것으로 판단된다.


  • 목차(Contents) 

    1. 제출문 ...1
    2. 초록 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...6
    5. CONTENTS...9
    6. 목차 ...10
    7. 제1장 연구개발 과제의 개요 ...19
    8. 제1절 연구개발의 필요성 ...19
    9. 제2절 기술의 개요 ...20
    10. 제3절 연...
    1. 제출문 ...1
    2. 초록 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...6
    5. CONTENTS...9
    6. 목차 ...10
    7. 제1장 연구개발 과제의 개요 ...19
    8. 제1절 연구개발의 필요성 ...19
    9. 제2절 기술의 개요 ...20
    10. 제3절 연구목표 및 내용 ...22
    11. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...23
    12. 제1절 국내 기술개발 현황 ...23
    13. 1. 미활용에너지 이용 기술 ...23
    14. 2. 사이틀 기술 ...24
    15. 제2절 국외 기술개발 현황 ...26
    16. 1. 미활용에너지 이용 기술 ...26
    17. 2. 사이클 기술 ...54
    18. 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...55
    19. 제1절 2단압축 열펌프 시스템의 성능해석 및 최적설계 ...55
    20. 1. 열펌프 성능해석 모델 개발 ...55
    21. 2. 사이클 최적설계 ...61
    22. 3. 모드 전환에 따른 용량제어 및 신뢰성 향상기술 ...67
    23. 4. 팽창장치 최적 제어로직 개발 ...69
    24. 제2절 실증화용 2단앞북 열펌프 사이클의 고효율화 및 신뢰성 향상기술 개발 ...70
    25. 1. 시스템 고효율화 방안 제시 및 평가 ...70
    26. 2. 증발기 및 응축기 최적설계 프로그램 개발 ...71
    27. 3. 실증화 열펌프의 성능 분석을 통한 신뢰성 향상 기술 ...73
    28. 4. 2단압축 열펌프 시스템의 고장진단 기술 개발 ...74
    29. 5. 2단압축 열펌프시스템을 이용한 네트워크 시스템 구성 방안 ...74
    30. 제3절 냉난방열공급 실증플랜트 사이트 평가 및 핵신공정 특성분석 ...75
    31. 1. 실증플랜트 사이트 분석 및 평가 ...75
    32. 2. 모델플랜트 혁신공정 특성분석 및 요서기술 실증 ...86
    33. 제4절 100RT 2단압축 시스템 요서 설계 및 제작 ...109
    34. 1. 20RT급 열펌프 시스템 특성 실험 ...109
    35. 2. 100RT급 2단 압축 열펌프 시스템 설계 및 제작 ...115
    36. 제5절 실증 플랜트 성능실험 ...123
    37. 1. 실증 플랜트 모니터링 시스템 구축 ...123
    38. 2. 실증 플랜트 성능실험 결과 ...128
    39. 제6절 플랜트 최적시스템 평가 및 네트워크 플랜트 해석 시뮬레이터의 개발 ...132
    40. 1. 개요 ...132
    41. 2. 미활용에너지이용 플랜트의 최적 시스템 계획 및 평가 ...133
    42. 3. 미활용에너지 플랜트 최적운전을 위한 모의 운전상태 구현 ...154
    43. 4. 결언 ...176
    44. 제7절 실증플랜트 경제성 평가 및 유지관리 기술 개발 ...177
    45. 1. 실증플랜트 선정 ...177
    46. 2. 실증플랜트 부하량 산정 및 시스템 구성 ...181
    47. 3. 실증플랜트 운전효과 분석 ...197
    48. 4. 유지관리 기술 개발 ...201
    49. 제8절 열펌프 플랜트 구성 및 설비운영계획 ...212
    50. 1. 지역열공급 열펌프 플랜트 구성 ...212
    51. 2. 설비운영 계획 및 운영효과 ...213
    52. 제9절 결론 ...230
    53. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...232
    54. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...234
    55. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...235
    56. 제1절 선진국 미활용에너지 이용현황 분석 ...235
    57. 제2절 미활용에너지 해외이용 사례 ...236
    58. 제3절 최신 사이클 및 열교환 기술 ...245
    59. 1. 사이클 기술 ...245
    60. 2. 열교환기 기술 ...247
    61. 제4절 시장전망 ...250
    62. 제7장 참고문헌 ...251
  • 참고문헌

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