보유기술

· 기술설명

- 재생에너지원의 잉여 전력은 수전해(알칼라인/PEM)를 통해 수소/천연가스(메탄화)로 전환/저장되며, 재생에너지 출력 저하 시 저장된 수소/천연가스를 활용하여 전기에너지로 전환이 필요함 - 기존 P2G와 연계가 고려되고 있는 저온형 연료전지는 간헐적 운전이 가능하나, 발전 효율이 낮고, 간헐적 운전으로 인한 경제성 결여 문제가 있음 - 이를 극복하기 위해 P2G 기술과 연계 가능한 고온형 연료전지 엔지니어링 기술을 개발하고, 전력/경제성 빅데이터 기반 최적 P2G 운영 최적화 방안 도출과 고온형 연료전지 운영 최적화 방안 개발

에너지환경연구팀 PCM 열저장 기술

· 기술설명

- 본 기술은 열이용 효율을 개선하기 위한 기술로써 산업설비 및 발전설비에서 발생하는 폐열을 회수하여 상변화물질(PCM, Phase Change Material)의 상변화 잠열로 저장하는 축열설비, 저장된 열을 농작물 재배 비닐하우스, 수영장 및 야영장 등 공공편의시설과 같은 열수요처에 온수 및 난방을 공급하기 위한 방열설비, 열저장시스템의 열전달매체 등 공정 운영을 위한 제어설비 그리고 열택배 운영을 위한 차량거치설비로 구성됨. - 핵심 기술은 열저장물질인 PCM의 물성에 대한 분석 및 상변화 현상의 CFD 해석기술, 저장탱크 내부 PCM 온도 분포 및 용융도 제어 및 열전달 유체의 유동 균일성을 유지하기 위한 저장탱크 설계기술 및 전산 열유체 해석기술, 축열 및 방열을 위한 시스템 설계 및 운영, 평가 기술로 함. - 4 GJ급 PCM 열저장 시스템을 국내 거창에 설치하여 시운전을 완료하였으며, 이후 폐열회수 및 폐열 이용효율 개선을 통한 사업 추진 예정임.

에너지환경연구팀 액화공기 에너지 저장을 활용한 전력 수요 대응

· 기술설명

- 비첨두 전력, 산업용 압축공기 및 에너지저장시스템(ESS)을 바탕으로, 간헐적 재생에너지원을 가용도 향상을 위한 액화공기에너지저장시스템(LAES) 기술 개발 - 전력 수요 및 부하변동을 고려한 액화공기 활용 수요 대응 시스템(DROPLET)의 최적 공정 사이클 개발 - 열매체유 순환 시스템을 활용한 고온 및 저온 에너지 저장 기술을 개발 - 상변화물질을 적용한 잠열저장장치 Pilot Test 기반 구축 - 극저온 유체(LNG, 액화공기 등)를 활용한 공정시스템 개발 - 시스템의 위험도기반설계(Risk-based design) 및 신뢰도 평가 기술

에너지환경연구팀 Power to gas 기술

· 기술설명

● Power-to-Gas 기술은 에너지 저장 방법 중의 하나로 태양광, 풍력과 같은 재생에너지원으로부터 생산된 전기에너지를 수소 또는 메탄으로 전환하는 기술임 ● 저장이 어려운 전기를 대용량, 장기간 저장이 가능하며 재생에너지원의 출력 변동성과 간헐성을 보완하여 수요 공급의 균형을 위한 수단으로 활용될 수 있음 ● 본 연구팀에서는 촉매를 사용하는 열화학적인 CO2 메탄화 공정 및 미생물을 사용하는 생물학적 CO2 메탄화 공정 설계기술을 보유하고 있음

에너지환경연구팀 부유식 해상풍력발전 시스템 설계 기술

· 기술설명

- 환경조건(바람/파도/해류)의 통계적 분석을 바탕으로 설계하중조건(DLC) 결정 - 부유식 해상풍력발전 통합연성해석(Fully Coupled Analysis)을 통해 풍력터빈 및 부유체의 설계하중 평가 - 부유체 형상에 따른 운동저감 기술 개발 및 계류라인 최적 설계

에너지환경연구팀 풍력발전 제어시스템 설계 기술

· 기술설명

- 대형 풍력터빈 신뢰성 향상 및 경량화를 위한 하중저감 제어알고리즘 개발 - 네거티브 댐핑 현상을 완화한 부유식용 제어알고리즘 개발

에너지환경연구팀 풍력발전 시스템 하중 해석 기술

· 기술설명

- Bladed S/W 기반 통합수치모델 구축 및 국제표준에 따른 통합하중해석 수행 - 50년 주기 극한하중 및 20년 생애주기 등가피로하중을 바탕으로 풍력터빈 강도 및 피로수명 평가

에너지환경연구팀 육·해상풍력 풍력발전단지 기술

· 기술설명

- IEC 및 MEASNET 등 국제기준에 적합한 풍력자원해석을 수행하여 개발 후보지에 적합한 시스템 및 단지용량 선정 - 풍력발전 시스템의 후류영향을 고려하여 연간발전량은 최대화하고 난류강도는 최소할 수 있는 최적화 단지배치 수행

에너지환경연구팀 수소 생산, 이송, 활용 분야 경제성, 환경성 분석

· 기술설명

● LNG 액화 공정 중 C3MR 공정의 공정 설계 및 제어 전략 수립을 통해서 안정적으로 운영할 수 있는 기술 ● 1ton/day급 C3MR BSU 설계 및 제작에서 핵심 단위 설비인 압축기, 열교환기, 팽창 밸브 등을 설계 및 선정하고 상세설계 기술 ● 플랜트의 startup, 정상운전(케스케이드 제어전략 적용), shutdown까지 운전 절차 수립 및 연속운전 가능 기술 보유

에너지환경연구팀 수소 저장/운송 기술에 대한 경제성/환경성 분석

· 기술설명

● 수소의 공급 비용은 생산-저장/이송-활용 단계에서 산정되는 비용의 합으로 결정되며, 생산 및 활용 부분에 비해 이송 부분의 비용은 수송량, 수송방법(고압기체수송, 액화수송, 배관수송), 수송 거리 등 다양한 조건에 따라 달라짐 ● 수소의 저장/이송 방법의 적용에 따라 수소 공급 비용 및 온실가스 배출량이 달라지기 때문에 경쟁력 있는 수소 공급 모델 도출을 위해 다양한 저장/수송 조건에 대한 객관적인 분석이 필요함 ● 본 연구팀에서는 다양한 수소 저장/이송 방법에 대한 경제성 및 환경성 분석 기술을 보유하고 있음.

에너지환경연구팀 천연가스 기반 수소스테이션 설계 기술

· 기술설명

● 수소충전소에 수소를 공급하는 방법은 충전소 사이트에서 수소를 생산하고 공급하는 분산형(On-site) 방식과 수소 생산기지에서 생산된 수소를 수소충전소까지 이송하여 공급하는 집중형(Off-site) 방식이 있음. 분산형 방식의 수소스테이션은 이송비용을 절감할 수 있기 때문에 이송에 소모되는 비용이 높거나 소용량의 수소 공급 지역에 적합한 모델이 될 수 있으며 수소경제 기반 구축 및 확산기에는 천연가스 기반의 수소충전소 보급이 필요함. ● 본 연구팀에서는 수소충전소용 천연가스기반 수소제저 설비 설계 기술을 보유하고 있음.

에너지환경연구팀 수소 생산, 이송, 활용 분야 경제성, 환경성 분석

· 기술설명

● 수소는 다양한 방법으로 생산될 수 있으며, 화석연료기반 생산시 이산화탄소 포집 기술을 연계하거나 재생에너지원 기반으로 생산할 경우 온실가스를 저감할 수 있고 미세먼지 등 오염물질 배출이 없어 미래의 에너지원으로 여겨지고 있음 ● 수소의 생산방법, 수송방법, 활용방법에 따라 수소 공급비용 및 온실가스 배출량이 달라지기 때문에 수소공급의 경쟁력 있는 공급 시나리오를 위해서는 다양한 조건에 대한 객관적인 분석이 필요함 ● 본 연구팀에서는 다양한 수소 생산방법에 대한 경제성 및 환경성 분석 기술을 보유하고 있음.

에너지환경연구팀 폐기물가스화 기반 수소 생산 기술

· 기술설명

● 폐기물/바이오매스 혼합 가스화를 통한 합성가스 생산 ● 합성가스의 오염물질 정제 (촉매공정 연계 수준) ● 5t/d급 폐기물/바이오매스 혼합 가스화-합성가스 정제 시스템 보유 ● 100 Nm3/hr급 합성가스내 CO의 수소 전환 WGS 시스템 보유 ● 50t/d급 및 100t/d급 폐기물/바이오매스 가스화-합성가스 수소/CO 분리 생산 설계 기술보유

에너지환경연구팀 바이오매 활용 수소 생산 기술

· 기술설명

● 바이오매스는 재생 가능한 에너지원이고 바이오 가스화에 의한 수소 생산과 함께 고부가가치 물질이나 화학물질의 생산이 가능하며, 바이오매스에 의한 수소생산을 통해 가스엔진을 연계하여 전력생산 가능 기술공정을 제안할 수 있음

에너지환경연구팀 수소에너지 제조기술

· 기술설명

● 수소경제란 수소를 에너지원으로 사용하여 석탄, 가솔린, 가스 등의 화석연료를 대체하는 것을 의미하며, 수소를 에너지원으로 활용하는 것은 에너지의 탄소의 수가 적어지는 탈산소화의 개념과 연동할 수 있으며, 수소에너지 기술의 활용을 위해 궁극적으로 재생에너지 전력을 기반으로 하는 수소의 생산과 이에 대한 대용량 장기에너지 저장기술의 활용이 중요함. 이에 카본프리 중심의 수소에너지 기술 개발 공정의 구현이 필요함

에너지환경연구팀 열화학적 수소 생산 기술

· 기술설명

● 기체 또는 액상탄화수소를 열화학적으로 개질하여 합성가스(CO+H2)를 생산하는 기술임 ● 본 연구팀에서는 천연가스의 스팀개질과 플라즈마 개질을 통해 수소를 생산하는 연구를 수행한 바 있음 ● 액상탄화수소는 디젤이나 휘발성 유기화합물(VOCs)을 스팀개질 또는 자열개질을 통해 수소를 생산하기 위해 촉매와 개질기를 개발하였으며, 후단에 연료전지(3kW급)와 가스엔진(30kW급)과 연계하여 고효율의 개질공정을 개발하였음

에너지환경연구팀 해양미생물을 이용한 바이오수소 제조 기술

· 기술설명

● 해양 미생물(Thermococcus onnurineus NA1)을 이용하여 생물학적 수성가스전환공정 (CO + H2O → H2 + CO2)을 통해 수소를 생산하는 기술임 ● 수소를 생산하는 매질은 해수와 NA1 미생물로 구성되며, 최적 운전온도는 80℃임 ● 본 연구팀에서는 상용급(1만톤/년 수소 생산 규모) 수소 생산 플랜트를 설계를 완료하였으며, 2019년 9월부터 서부발전 태안화력발전소 내에서 실증급(250 Nm3/h 수소 생산 규모) 수소 생산 플랜트 운전이 시작됨

에너지환경연구팀 질소산화물 환원 및 분해 촉매공정 기술

· 기술설명

● 발전소, 연소설비 및 각종 화학공정에서는 NOx 및 N2O가 다양한 농도로 배출됨. NOx는 대기 중에서 화학적 결합에 의해 미세먼지 형성의 원인이 되며, N2O는 온실가스로 CO2에 비해 지구온난화지수가 100배 이상 높아 이를 처리하기 위한 촉매 공정 기술이 필요함. ● 본 연구팀에서는 NOx 및 N2O 환원 또는 분해 촉매 설계와 제조연구를 수행해왔으며, NOx SCR 기술 뿐 아니라 NOx와 N2O 동시 분해 기술, 환원제 미주입 N2O 직접분해 촉매 설계 기술을 보유하고 있음.

에너지환경연구팀 미세먼지 저감 기술

· 기술설명

● 최근 정부의 초미세먼지 저감을 위한 이슈화로 현 발전설비에 설치되어 있는 환경설비는 SOx, NOx, 먼지에 대한 감툭이 점차적으로 강화되고 있으며, 수도권 석탄화력발전소의 환경오명 배출 기준치 강화로 설비에 대한 개선이 지속적으로 요구되고 있음. 이에, 국내 석탄화력 발전소의 미세먼지 배출억제와 강화된 환경규제를 만족하기 의하여 탈질, 탈황, 집진 등의 환경설비에 대하여 실시간 정밀 계측 가능한 센서 개발과 센서로부터 데이터를 수잡하여 빅데이터 적용을 통해 사전 진단예측하여 환경설비를 실시간 능동으로 제어할 수 있는 시스템이 필요함.

에너지환경연구팀 폐수처리 및 물 재이용 기술

· 기술설명

● 하수 및 산업폐수에는 각종 유・무기 화합물이 포함되어 있으며, 방류수 또는 재이용수 수준으로 처리하기 위해서는 처리수질의 목표 수준에 적합한 수처리 공정을 설계해야 함. ● 본 연구팀에서는 유기물 분해, 각종 이온성 물질의 선택적 분리 뿐 아니라 폐액 내 포함되어 있는 유가금속을 회수할 수 있는 기술을 보유하고 있으며, 광화학반응을 포함한 고도산화공정 설계 및 운전 기술을 보유하고 있음.

연구정보

보유기술

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