보유기술

그린시스템융합센터 딥러닝/기하인식 기술을 이용한 엔지니어링 도면 내 요소 정보 인식 기술

· 기술설명

딥러닝(Deep Learning) 및 기하 특성(Geometry Feature) 인식 기술을 이용하여, 이미지 기반의 복잡한 엔지니어링 도면 내 기록된 각종 정보를 자동으로 인식하는 기술로써, 데이터의 디지털 전환(Digital Transformation)을 지원하는 기술임. 본 기술은 제조, 플랜트, 국방, 항공, 건축 등의 각종 설계도면(배관계장도(P&ID), 공정흐름도(PFD), 전기·계장도면, 기계도면 등)에 범용적으로 적용 가능한 기술임.

그린시스템융합센터 빅데이터/엣지-클라우드 기술을 이용한 플랜트 지능화 기술

· 기술설명

빅데이터·인공지능·엣지-클라우드 기술을 이용하여, 플랜트의 최적 운전조건/생산조건 등을 자동으로 설정하는 기술임. 본 기술은 제조, 플랜트 현장의 고숙련자 인력 대체 및 디지털 전환(Digital Transformation)을 지원하는 기술임.

그린시스템융합센터 인공지능/시뮬레이션 기술을 이용한 디지털 트윈 기술

· 기술설명

인공지능·빅데이터·시뮬레이션 기술을 상호 융합하여, 현실 속 대상과 동일한 가상의 디지털 대상을 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 시뮬레이션하여 결과를 미리 예측하는 기술임. 본 기술은 제조, 플랜트, 국방 등의 분야에서 실제 플랜트와 디지털 플랜트 간의 실시간 동기화를 통해 상황 감시, 진단, 예측 및 운용 최적화 등의 폭넓은 활용이 가능한 기술임.

그린시스템융합센터 CFD 응용 유체기계 최적설계

· 기술설명

- 액화공기에너지저장장치 설계 및 열저장, 활용 설비 최적화를 위한 CFD 해석 모델 개발, 잠열활용을 위한 초저온 PCM 개발 및 상변화를 동반한 열유동 해석 수행 - CFD 활용한 유체기기의 최적설계 기술, 다상유동해석을 통한 유체충격하중 해석기술 - 슬로싱 현상을 동반한 부유체 운동 해석 및 선형·비선형 파랑 모델링 - 원자로 내 열유동 해석 및 열출력 불확도 분석, 증기관 파단사고 해석, 반사체 냉각채널 설계

그린시스템융합센터 부유식 해상풍력시스템 통합연성해석

· 기술설명

- 부유식 해상풍력 시스템은 기존의 바람뿐만 아니라 파도, 조류 등 복합해상환경에 노출되어 이에 대한 통합된 연성해석을 필요로 함. - 부유식 해상풍력의 통합연성해석은 풍력터빈 설계, 부유체 및 계류시스템 설계, 제어시스템 설계 등이 복합되어 고도의 기술을 필요로 함. - 본 연구센터는 풍력터빈 시스템, 부유체 및 계류시스템, 제어시스템 분야의 전문가 그룹으로 구성되어 부유식 해상풍력 시스템 개발의 전문성을 갖추고 있으며, IEC 국제 표준 및 DNV 인증기관의 규정에 근거한 통합하중해석이 가능함.

그린시스템융합센터 부유식 해양구조물 운동 및 계류시스템 안정성 평가

· 기술설명

- 부유식 해양구조물은 20년 ~ 25년이라는 긴 설계수명 동안 바람, 파도, 조류 등의 복합해상환경 하에서 설치 위치를 유지하며 안정성을 확보해야 함. - 부유체의 경우 설치 해역의 파랑 특성에 따른 부유체의 거동 특성을 검토하고, 이를 바탕으로 계류시스템을 설계하여 50년 이상의 재현주기를 갖는 극한환경조건을 견딜 수 있도록 위치유지 성능을 확보해야 함. - 본 연구센터에서는 부유체 운동성능 해석, 계류시스템 설계, 부유체 및 계류시스템의 모형시험 분야의 핵심 기술 및 소프트웨어를 보유하고 있어, 수요처의 요구조건에 부합하는 부유체 및 계류시스템 안정성 검토 기술을 보유하고 있음.

그린시스템융합센터 풍력 발전단지 실시간 시뮬레이션 기술

· 기술설명

2차원 후류모델과 MATLAB/Simulink로 제작된 풍력 발전기 수치모델 등을 이용하여 발전단지의 출력과 추력 등을 실시간 해석하는 기술로서, 발전단지 제어 알고리즘 개발 및 성능 검증에 활용

그린시스템융합센터 에어포일의 성능데이터를 활용한 후류해석 기술

· 기술설명

풍력 발전기 블레이드에 적용된 에어포일의 성능데이터 (Cl, Cd) 또는, 로터(Rotor)의 공력데이터 중 추력계수 (Thrust coefficient) 커브를 이용하여 풍력 발전기의 후류를 해석하는 기술.

그린시스템융합센터 육·해상 풍력발전 단지설계 기술

· 기술설명

- IEC 및 MEASNET 등 국제기준에 적합한 풍력자원측정 및 평가를 수행하여, 개발 후보지에 적합한 시스템 및 단지용량 선정 - 풍력터빈의 후류영향을 고려하여 연간발전량은 최대화하고 난류강도는 최소할 수 있는 최적화 단지배치 수행 - 최적배치된 풍력단지레이아웃을 토대로 기본설계를 수행하고 LCOE, NPV, IRR, BCR, Payback Period 등의 경제성 지표를 분석하여 수익성을 검토

그린시스템융합센터 풍력발전기 제어 알고리즘 설계 및 설계하중케이스(DLC) 해석

· 기술설명

고정식/부유식 풍력발전시스템의 기계적 하중 및 공탄성 해석에 사용되는 상용 소프트웨어 DNV Bladed를 활용하여 공력성능, 모드해석, 캠벨다이어그램, 선형화모델 등을 추출하고 이를 통해 제어 알고리즘을 설계하는 기술로서, 고전/현대 제어를 통한 출력제어와 드라이브트레인 댐퍼, 타워 댐퍼, 피크 쉐이빙, 개별피치제어 등 기계적 하중 저감 제어를 포함하고 있음. 설계된 제어 알고리즘을 통해 풍력발전시스템에 대한 설계하중케이스(DLC) 해석으로 피로/극한 하중을 도출함.

그린시스템융합센터 풍력발전기 Bladed modeling 및 특성 분석 기술

· 기술설명

설계된 풍력발전기 모델을 상용 해석 Software인 DNV Bladed에 Airfoil, Blade, Tower, Nacelle 등 전체적인 형상을 Modeling하고, Cp curve 분석, 정상상태 응답 분석, Campbell diagram 분석, 주파수 분석등을 통하여 풍력발전기 특성을 분석 할 수 있음

에너지·환경연구센터 플랜트 및 에너지시스템의 위험도/신뢰도 분석을 통한 안전도와 경제성 확보

· 기술설명

- 시스템의 위험도기반설계(Risk-based design) 및 신뢰도(Reliability) 평가 기술 - 안전(safety)에 관한 허용기준을 설정하여 체계적인 설계과정을 수행하고, 기준을 만족하도록 설계 도출 - 인명, 재산, 그리고 환경영향에 대한 정성적/정량적 위험도 분석(QRA) - 생애주기 전반에 걸친 투자비용, 운영비용, 그리고 위험도비용을 고려한 경제성 평가 기법

에너지·환경연구센터 경제성기반 공정 최적화 및 기술경제성 분석

· 기술설명

- 발전/재생에너지/환경/화공 플랜트의 정밀한 공정 모사를 통해 최적화, 탈설계점 해석을 통한 성능 예측을 통해 대상 공정에 대한 최적화 수행 - 대상 공정별 최적화 결과를 통해 예상되는 시설투자비를 산정, 산정된 투자비 기반으로 추정 현금흐름도를 작성하며, 이를 토대로 균등화 전력/원료 원가 분석하며, 순현가치분석(NPV), 내부수익률 분석(IRR), 투자비회수 기간(PP)을 산정하여 사업성 분석 수행 - 핵심 경제적 인자의 경제적 불확실성을 확률론적 접근법을 이용하여 경제적 위험도를 분석하여 경제성 확보를 위한 경제적 지침 제공

에너지·환경연구센터 플랜트 타당성 평가 기술

· 기술설명

· 플랜트 산업은 제품을 제조하기 위한 하드웨어, 설치 및 엔지니어링, 시공, 유지보수가 복합적으로 적용된 종합산업으로서 플랜트 구축을 위한 프로젝트 추진시 대규모의 비용이 소요되고 설치시 수십년간 가동되기 때문에 사전에 기술적, 경제적 타당성을 검토하여 프로젝트의 추진여부를 판단하는 과정이 필요함 · 본 연구팀에서는 다양한 플랜트에 대한 기술성, 경제성 분석 실적을 보유하고 있음.

에너지·환경연구센터 수전해-연료전지 융합 기술

· 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

에너지·환경연구센터 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.

에너지·환경연구센터 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 활용 ● 촉매를 사용하는 열화학적 CO2 메탄화 공정 개발 ● CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (ΔHo298 = -165 kJ/mol) ● 열화학적 CO2 메탄화 반응기 및 공정 설계 ● 열화학적 CO2 메탄화 공정 PDP 도출 및 공정 구축, 운전 및 성능평가

에너지·환경연구센터 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.

에너지·환경연구센터 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.

에너지·환경연구센터 수소 전주기 기술 경제성/환경성 평가

· 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.

고등기술연구원

연구정보

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