• 제목/요약/키워드: 태양열 저장

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식.의약품 저온 저장을 위한 $H_2O$-NaOH 혼합형 잠열재의 냉축 열특성 (Thermal Characteristics of $H_2O$-NaOH Mixtures Type PCM for the Low Temperature Storage of Food and Medical Products)

  • 송현갑;노정근;문영모
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.7-12
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    • 2004
  • Mixtures type PCM, $H_2O$-NaOH that has relatively large capacity of the latent heat and long duration of phase change temperature was developed and experimentally analyzed for the low temperature storage of the food and medical products. The results could be summarized as follows; 1. Borax as nucleating agent and acrylic polymer as thickening agent were added to $H_2O$ to prevent the supercooling and phase separation. 2. Phase change (solid$\leftrightarrows$liquid) duration of $H_2O$ added with NaOH was prolonged longer 50% than that of pure $H_2O$. 3. Phase change temperature of the latent heat material, $H_2O$-NaOH was $1.5\sim2^{\circ}C$ the maximum latent Heat was 279 kJ/kg at the NaOH addition of 1.3 wt.%. 4. The specific heat of $H_2O$-NaOH at the solid and liquid state was increased in proportion to the wt.% of NaOH, when NaOH of $1.15\sim1.60$ wt.% was added to $H_2O$, the specific heat of the solid state was increased from 3.19 kJ/kg to 5.84 kJ/kg and that of liquid state from 7.8 kJ/kg to 10.28 kJ/kg. 5. When NaOH of $1.15\sim1.60$ wt.% was added to $H_2O$, the total heat storage capacity composed of sensible and latent heat was $313\sim331.3$ kJ/kg and the maximum heat storage capacity was occurred at NaOH addition of 1.30 wt. %.

스마트그리드 BESS용 500kWh BCS 개발 (A Development of 500kWh Battery Conditioning System for BESS in Smart Grid)

  • 인동석;김상현;한종희;임창진;김광섭
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2011년도 추계학술대회
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    • pp.275-276
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    • 2011
  • 본 논문은 풍력과 태양광 등의 신재생 에너지 전력저장뿐만 아니라 계통 안정화 및 전력품질 관리에 적용 가능한 BESS(Battery Energy Storage System)에서 대용량 에너지를 안정적으로 충전하고 방전할 수 있는 BCS(Battery Conditioning System) 개발에 대해 기술하였다. 충 방전시 배터리 냉각을 고려한 열유동 해석, 외부 환경조건 및 국내외 운송을 고려한 구조해석 등의 과정을 거쳐 설계 제작하였으며, 충 방전 성능시험을 수행하였다.

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구역전기 사업시 CHP와 신재생에너지 하이브리드 시스템의 최적공정 모델 (Optimization Process Models of CHP and Renewable Energy Hybrid Systems in CES)

  • 이승준;김래현
    • 에너지공학
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    • 제26권2호
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    • pp.99-120
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    • 2017
  • 한국지역난방공사 SS지사에서는 시설용량 전기 99MW, 열 98Gcal/h 규모의 열병합(Combined Heat & Power) 발전소를 구역전기사업으로 운영하고 있다. 이 지역은 경기불황과 수요감소로 하절기 6~9월 사이에 잉여열 처리문제가 발생하여 발전기를 가동하기 곤란한 상황이므로 경제성 있는 에너지 신사업모델 개발이 절실하다. 본 연구에서는 이곳의 실제 운영자료를 기반으로 신재생 에너지 하이브리드 시스템을 도입하여 최적화 운영모델을 개발하고자 한다. 특히 신재생에너지 중에서도 입지제약이 작고 열과 전기를 동시에 생산할 수 있는 연료전지(Fuel Cell)발전과 대표적인 신재생에너지인 태양광(Photovoltaic)발전과 심야발전시 전력을 저장하여 주간에 전력을 방출 할 수 있는 ESS(Energy Storage System)의 조합을 검토하였다. 이에 따른 최적화 모델 선정은 HOMER(Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) 프로그램을 활용하였다. 경제성 분석을 수행한 결과, 순 현재비용(NPC) 측면에서는 기존의 99MW 열병합발전이 가장 경제적이지만 신재생에너지를 사용하여 발생되는 탄소배출권 거래와 REC(Renewable Energy Certificate) 거래를 포함한 측면에서는 99MW의 CHP와 5MW의 연료전지, 521kW의 태양광을 하이브리드 시켜서 전력과 열을 공급하는 것이 99MW의 CHP 열병합발전만으로 전력과 열을 공급하는 것보다 최대 2,475억원 경제적인 것으로 나타났다. 구역전기사업에서 최적화 공정모델로 연료전지와 신재생에너지 하이브리드 시스템을 도입함으로써 경제성을 개선시킬 수 있는 결과를 확인하였다.

소형실험태양(小型實驗太陽)연못에서 열저장층(熱貯藏層)의 두께에 관(關)한 실험적(實驗的) 연구(硏究) (Experimental Study on Thicknesss of Heat Storage Zone in Small Solar Pond)

  • 박이동;서지원
    • 태양에너지
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    • 제7권2호
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    • pp.22-29
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    • 1987
  • This paper dealed with thickness variation of bottom heat sotrage zone due to salinity and flow rate of extration hot brine in small test solar pond (0.5m wide, 0.5m high, 1.0m long). Testing apparatus and situation were follows: 7.1 cm of height of suction diffuser and 1.8cm of height of discharge diffuser above the test pond respectively, 0.3cm of slot size of suction diffuser, 1.0cm of slot size of discharge diffuser, 47cm of length of the slot; heating of hot water ($75^{\circ}C$) through separated hot water tank, discharge of the brine into storage zone through discharge diffuser, the extration of the brine through suction diffuser, circulation of the extracted brine through a heat exchanger (cooler). Following results were obtained through the experiments. 1. In small test solar pond, the typical three zone which showed up in real solar pond were established. 2. Richardson Number was used more effectively to confirm hydrodynamic stability of the stratified flow. 3. The thickness of non convective layer had a great effect on the heat storage of the bottom convective layer, then the temperature of bottom convective layer had a relation to that of upper convective layer. 4. Optimum operating condition in the test pond was on 10%-15% of salt concentration and $0.05m^3/hr$ of flow rate of extraction hot brine. 5. Following thickness of 3 zones were available to obtain under optimum operation condition: o bottom storage zone: $30%{\pm}10%$ of total pond depth o non-convective zone: $40%{\pm}10%$ of total pond depth o Upper surface zone: $20%{\pm}10%$ of total pond depth.

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신재생에너지 발전 출력 예측과 경제성 종합평가 기술개발 (Development of Economic Evaluation Solution and Power Prediction of Renewable Energy System)

  • 전대성;김진영;김현구;김종현;염기웅;신기열
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제39권6호
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    • pp.93-112
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    • 2019
  • In this paper, a very new web-based software for renewable energy system (RES) design and economic evaluation was introduced. This solution would provide the precise RES estimation service including not only photovoltaic (PV), wind turbine (WT) and fuel cell (FC) individually but also energy storage system (ESS) as combined forms with PV or WT. The three reasons why we ought to develop it are: First, the standardized tool suitable to the domestic environment for estimating power generation from RES facilities and economic evaluation is required. Secondly, the standardized tool is needed to spread domestic RES supply policy and to promote the new industry in the micro-grid field. The last, the reliability of economic evaluation should be enhanced more for new facilities. To achieve those aims, the weather database of one hundred locations have established and the RES facility database has also constructed. For the energy management, mathematical models for PV, WT, ESS and FC were developed. As a final phase, the analytical process to evaluate economics has performed with field data verification.

특허분석을 통한 국내외 에너지기술 활용도 분석 - 태양전지, 연료전지, CCS를 중심으로 - (An Analysis of Energy technology utilization through Patent Analysis at domestic and abroad)

  • 구기관;이덕기;홍성준;홍종철;박수억
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.151-151
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    • 2011
  • 오늘날 에너지문제는 인류가 직면한 가장 중요한 당면과제 중 하나이다. 석유, 석탄과 같은 화석에너지는 점점 고갈되어 가고 있으며, 이산화탄소 배출로 인한 기후변화도 해결이 시급한 문제이다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안으로 신재생에너지의 중요성이 부각되고 있다. 특히 신재생에너지 기술 중 태양전지는 미국, 일본, 유럽, 중국 등 많은 국가에서 기술개발 및 보급에 앞장서고 있으며, 시장선점을 위한 기술개발 경쟁이 치열하다. 또한 연료전지의 경우 전기와 열을 동시에 생산 가능하며, 다른 에너지 변환기보다 훨씬 높은 효율을 가지고 있어 신에너지원으로서 주목받고 있다. 이와 함께 기후변화에 실질적인 해결책으로 세계는 CCS에 기대하고 있으며, 기술개발 및 실증을 위한 국제공동연구도 활발하게 진행 중이다. 본 논문에서는 이러한 중요성을 인식하여 태양전지, 연료전지 그리고 CCS에 대하여 국내외 에너지기술 활용도를 분석하였다. 활용도 분석을 위하여 특허등록건수, 특허의 피인용 정보와 이를 활용한 CPP지수를 산출하였다. 오늘날 특허는 국가나 기업 등 특정 주체에 대한 기술력 또는 혁신성을 측정하거나, 기술개발 동향을 파악하기 위한 중요한 정보로 사용된다. 특히 CPP지수(특허당 피인용지수)는 분석대상(국가, 기업 등)의 특허가 이후의 기술혁신 활동에 어느 정도의 활용되어 영향을 미쳤는가를 보여주는 지표로써, 특정 국가나 기업의 기술혁신 활동의 수준 및 혁신성과의 가치를 살펴 볼 수 있다. 이를 통하여 국내의 에너지기술 경쟁력을 살펴보고 시사점을 도출하였다. 우선 특허데이터 수집을 위하여 톰슨 이노베이션을 활용하여 2001년부터 2010년까지 미국, 일본, 유럽, 한국에 등록된 특허를 검색하였으며, 특허등록번호를 중심으로 중복데이터를 제거하였다. 또한 특허명칭, 요약정보를 통하여 노이즈를 제거하였다. 노이즈가 제거된 특허를 활용하여 기술별, 국가별 기술개발 동향을 살펴보았으며, CPP지수를 통하여 기술별, 국가별 활용도를 분석하였다. 분석 결과, 태양전지의 경우 대부분의 국가에서 특허건수가 매년 증가함에 따라, 지속적으로 기술경쟁이 심화되고 있는 것으로 분석되었다. 또한 한국의 CPP지수는 미국, 일본 등 주요 경쟁국가에 비해 상당히 낮게 나타나 기술 활용 수준이 낮은 것으로 분석되었다. 따라서 핵심기술 개발과 같은 에너지기술의 질적수준을 높이기 위한 대책마련이 필요한 실정이다. 본 논문의 결과를 통하여 특허를 위한 기술개발이 아닌 보다 활용성이 높은 기술개발이 이루어지기를 바라며, 나아가 국가에너지기술 경쟁력을 높이는데 기여할 것으로 기대한다.

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성층 축열 시스템에서의 열 저장 특성에 관한 실험적 연구 (An experimental study on thermal storage characteristics in the thermally stratified water storage system)

  • 고재윤;김영기;이채문;임장순
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제21권4호
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    • pp.37-46
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    • 2001
  • This study describes the experimental study that focuses on the effects that distributor shapes and flow rate variations have an influence on the stratification in a rectangular thermal storage tank. Experiments were carried out under the conditions that the flow rates of working fluid are 20, 10 and $5\ell$/min. The storage tank is initially filled with chilled water of $1^{\circ}C$, and is extracted through the bottom at the same rate as the return warm water from load is entered through the distributor at the top of the tank. The thermo-cline forms at the top of the storage tank as the warm water enters the tank from the load through the distributor and the thermo-cline thickness increases with time. Emphasis is given to the effects of mixing at the inlet that increases the thermo-cline decay Flow rate variation and inlet distributor shapes are the important parameters in deciding the performance of a storage system. Stratification degree increases with decreasing in inlet flow rate under $10\ell$/min. Experiments shows that better thermal stratification can be obtain using the distributor to limit momentum mixing at the inlets and outlets. Also, 12% of improvement in the thermal energy usage has been achieved using the modified distributor discharging same flow rate in each lateral ports.

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수소 스테이션의 연구개발 동향 및 단위공정 기술 (R&D Trends and Unit Processes of Hydrogen Station)

  • 문동주;이병권
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제43권3호
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    • pp.331-343
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    • 2005
  • 연료전지와 수소를 사용하는 연료전지 자동차의 상용화를 위해서는 수소 공급용 수소 스테이션(hydrogen station)의 개발이 중요한 핵심 기반기술이다. 일반적으로 수소 스테이션은 탈황반응, 개질반응(reforming), 수성가스전환(WGS) 반응 및 수소분리(PSA) 장치로 구성된 수소제조 공정과 압축, 저장 및 분배 장치로 구성된 후처리(post-treatment) 공정으로 구성되어 있다. 본 총설에서는 수소 경제(hydrogen economy) 사회로의 진입을 위해 국내외에서 연구개발 중인 수소 스테이션에 대한 연구 개발 동향과 전망을 고찰하였다. 그리고 향후 풍력 및 태양열 등 재생 가능 에너지(renewable energy)원으로부터 물의 분해에 의한 수소제조 기술이 확립되기 전까지는 화석연료의 개질 반응이 수소를 제조하는 핵심기술이 될 것으로 판단된다. 따라서 화석연료의 탈황반응, 화석연료의 개질 반응에 의한 수소제조, CO 농도 저감을 위한 수성가스 전환반응 및 수소의 분리기술 등 수소 스테이션의 상용화에 필수적인 단위공정개발에 대한 최근의 연구동향을 정리하였다.

혐기성 소화액에서 일산화탄소 소비특성 분석과 그 활용 방안 (Carbon Monoxide Consumption in Digestate and its Potential Applications)

  • 홍성구
    • 한국농공학회논문집
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    • 제51권2호
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    • pp.1-6
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    • 2009
  • Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

온실보온(溫室保溫)을 위한 상변화(相變化) 물질(物質)의 축열특성연구(蓄熱特性硏究) (Study on the Thermal Storage Characteristics of Phase Change Materials for Greenhouse Heating)

  • 송현갑;유영선;김영복
    • 태양에너지
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    • 제13권2_3호
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    • pp.65-78
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    • 1993
  • 자연적인 기후조건하에서 농산물을 생산하는 재래식 농업으로부터 계절을 초월하는 시설 농업이 파생 발전함에 따라 태양에너지이외의 화석에너지 사용이 급증하고 있으며, 이로 인한 농산물 가격상승과 품질저 하는 물론이고, 농촌환경을 오염시키고 있다. 이와 같은 문제를 근원적으로 해결하기 위해서는 태양에너지 농업이용을 극대화 하여야 하며, 이를 실현하기 위해서는 동적이며, 순간적 공급의 특성을 갖는 태양에너지를 정적이며, 조절이용이 가능한 에너지로 전환하여야 한다. 이런 필요성에 부응하여 본 연구에서는 태양에너지를 저장할 수 있는 상변화 잠열재를 선택하였으며, 축열특성을 분석하므로서 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 유기 잠열재, $C_{28}H_{58}$은 안정된 물성을 가지고 있기 때문에 400 사이클의 상변화 후에도 열특성 변화가 없었으나, 무기 잠열재($CH_3COONa{\cdot}3H_2O,\;Na_2SO_4{\cdot}10H_2O$)는 불안정한 물성을 가지고 있기 때문에 조핵제와 농화제를 사용하여 $400{\sim}600$ 사이클의 상변화 후에 나타나는 열특성 변화를 최소화 하였다. 잠열량이 최대가 되는 결정핵의 임계반경을 수식으로 정리하므로서 잠열량 감소현상을 억제할 수 있는 방법을 찾는데 도움을 줄 수 있었다. 유기 잠열재, $C_{28}H_{58}$의 상변화 온도는 $62^{\circ}C$였으며, 잠열량은 $50{\sim}52$ kcal/kg이었고, 고상비열, $C_{ps}$$0.572{\sim}0.750kcal/kg^{\circ}C$였으며, 액상비열, $C_{pL}$$0.540{\sim}0.690kcal/kg^{\circ}C$였다. 무기 잠열재, $CH_3COONa{\cdot}3H_2O$의 상변화 온도는 $61{\sim}62^{\circ}C$였으며, 잠열량은 $64.9{\sim}65.8$ kcal/kg이었고, 고상 비열, $C_{ps}$$0.510{\sim}0.520kcal/kg^{\circ}C$였으며, 액상비열, $C_{pL}$$0.83kcal/kg^{\circ}C$였다. 무기 잠열재, $Na_2SO_4{\cdot}10H_2O$는 물성안정제를 가한 상태의 시약수준에서는 상변화 온도가 $29.72^{\circ}C$였고, 잠열량은 53.0 kcal/kg이었으며, 고상비열, Cps는 $0.742kcal/kg^{\circ}C$이었고, 액상비열, $C_{pL}$$1.002kcal/kg^{\circ}C$였다. 공업용 수준에서는 상변화 온도가 시약수준의 경우보다 약간 높은 $30{\sim}30.9^{\circ}C$였으며, 비열은 고상에서 $0.50{\sim}0.7kcal/kg^{\circ}C$였고, 액상에서 $0.78{\sim}0.89kcal/kg^{\circ}C$였다. SSD($Na_2SO_4{\cdot}10H_2O$)에 urea를 첨가함으로서 상변화 온도와 잠열량이 변하였으며, urea 함량을 $0{\sim}7.5wt%$로 변화시킴에 따라 상변화 온도는 $29.72^{\circ}C$에서 $25.18^{\circ}C$로 낮아졌으며, 잠열량은 53.0 kcal/kg에서 38.5 kcal/kg으로 감소하였다. Greenhouse 보온용으로 urea를 21.85% 첨가하고, 상변화를 $0{\sim}600$ 사이클까지 반복한 경우 상변화 온도는 $16.7^{\circ}C$에서 $16.0^{\circ}C$로 낮아졌고, S.V를 첨가하지 않은 경우 잠열량은 46.22 kcal/kg에서 36.30 kcal/kg으로 감소하였으나, 비열은 큰 변화가 없었다. 상변화 사이클의 증가에 의한 열특성의 감쇠현상을 줄이기 위하여 S.V를 $0{\sim}1.5wt%$ 첨가한 결과 S.V 0.5wt% 이하에서는 약간의 효과가 있었으나, 그 이상에서는 효과적인 증후가 없었다.

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