R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152061-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 전력 및 열에너지 복합 생산을 위한 모듈화형 방음 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 강은철 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
15명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 326,000,000 원 기업 : 108,700,000 원 계 : 434,700,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 200,100,000 원 계 : 800,100,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국에너지기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
- 태양광 발전 기술은 집광시간 및 이용시간의 불일치와 과열로 인한 발전효율 저하 등이 발생되며, 이러한 문제점을 해결하고자 신재생 융합 기술들이 개발되고 있음. 태양광열(PVT, Photovoltaic and Thermal) 기술은 전력과 열에너지를 복합 생산하는 기술로써, 기존 태양광 시스템 대비 높은 발전효율과 함께 열 생산/이용이 가능하기 때문에 태양에너지 이용율을 3배 이상 높일 수 있는 기술임. - 따라서, PVT 기술을 활용함으로써 기존의 교통 소음 저감형 방음벽을 대체할 수 있으며, 추가적으로 태양에너지로부터 전력과 열에너지를 복합 생산함과 더불어 기존 PV 보다 발전량을 더 높일 수 있는 다기능성 모듈화 방음벽 기술 개발이 요구됨. - 개발하고자 하는 다기능성 모듈화 방음벽은 기존의 방음벽 대비 방음 성능이 향상될 뿐만 아니라, 태양광 방음벽에서 생산되는 전력량보다 더 많은 전력을 생산할 수 있음. 또한 추가적으로 방음벽으로부터 열을 회수하여 대합실, 공중화장실, 휴게실, 흡연실 등 공공장소에 난방 및 환기 예열(춘추, 동계)로 활용이 가능하고, 여름철에는 온수 예열로 활용할 수 있음. [최종목표] 전기-열 복합 생산이 가능하고, 발전 성능 및 방음 성능을 향상시키는 다기능성 PVT 방음 패널을 개발함. 또한 이 다기능성 PVT 방음 패널을 이용한 방음벽 시스템 시공 기법 및 실증 적용을 통한 사업화 모델을 제시함. o PV와 태양열 집열기를 통합한 형태의 최적 전열 구조 개발 o 흡음과 차음 성능을 확보하는 다기능 방음 패널 구조 개발 o 전기-열 복합 생산 다기능성 PVT 방음 패널 시제품 개발 o 다기능성 PVT 패널의 전기, 온열 생산 및 방음 성능 시험 o PVT 방음 패널 직렬 연계 방식의 방음벽 시스템 시공 기법 개발 o 다기능성 PVT 패널을 적용한 실증 기술 및 사업화 모델 개발 [연구내용 및 범위] 1) 1차 연도 o PV 패널의 열 회수를 위한 최적 전열 구조 설계 - 국내외 방음벽 설치 환경 및 방음벽 대체 기술 분석 - PV와 태양열 집열기를 통합한 형태의 최적 전열 구조 설계 o PV와 태양열 집열기를 통합한 형태의 PVT 단위 패널 구조 개발 - 크기 : 1.0 m×2.0 m×0.1m (가로× 세로× 두께) - 용량 : 전력 150 We/m2, 열 400 Wt/m2 (STC 조건 기준) o 다기능성 방음 패널 및 시스템 기술 검토 - 다기능성 방음 패널 및 시스템에 대한 이론적 특성 파악 - 발전량, 온열 생산량 등을 고려한 시스템 적용 가능성 검토 o 흡음과 차음 성능을 확보하는 다기능 방음 패널 구조 개발 - 흡음형 방음재와 차음형 방음재에 대한 기술 검토 - PVT 패널과 연계하는 흡음+차음 형태의 방음 패널 구조 설계 및 제작 - 구조 개발을 통한 PVT 패널의 설치 각도 범위 제안 2) 2차 연도 o 전기-열 복합 생산 다기능성 PVT 방음 패널 시제품 개발 - 전력 및 열 생산, 방음 성능 향상을 위한 다기능성 PVT 방음 패널 시제품 개발 - 다기능성 PVT 방음 패널 제작을 위한 가이드라인 개발 - 다기능성 PVT 방음 패널 경제성 분석 기반 DB 조사 o 다기능성 PVT 패널의 전기, 온열 생산 및 방음(흡음, 차음) 성능 시험 - 흡음 계수 : 0.7 이상, 차음 성능 : 30dB 이하 - 전기 생산량 5% 이상 향상, 온열 생산량 400 Wt/m2 이상 (STC 조건 기준) - PVT 설치 각도에 따른 전력생산량 비교 및 최적 각도 제안 o PVT 방음 패널을 활용한 Bench scale의 방음벽 시스템 설계 - 3 kWe급 PVT 방음벽 시스템 Bench scale 설계 변수 검토 - 3 kWe급 PVT 방음벽 시스템 설치를 위한 구조물 설계 검토 - 3 kWe급 PVT 방음벽 시스템 실증 장치 설계 원가 계산 (경제성 분석용) o PVT 방음 패널 직렬 연계 방식의 방음벽 시스템 시공 기법 개발 - 공기 유동이 원활한 형태의 PVT 직렬 연계 방식의 시스템 시공 기법 개발 - PVT 패널 성능 대비 90% 이상 성능 유지를 위한 시스템 시공 기법 개발 3) 3차 연도 o PVT 방음벽 시스템 실증 현장용 PVT 방음 패널 시제품 제작 - 300 We급 다기능성 PVT 방음 패널(10 장) 시제품 제작 - PVT 방음 패널 적용을 위한 실증 현장 기술 지원 o 3 kWe급 PVT 방음벽 시스템 Bench scale 실증 기술 적용 현장 지원 - Bench scale 실증 현장 PVT 방음벽 시스템 설치를 위한 기술 지원 - Bench scale 실증 현장 전력, 온열 생산량 모니터링 기술 지원 - Bench scale 실증 데이터 기반 PVT 방음벽 시스템의 실용화 규모 경제성 분석 - PVT 방음벽 열 활용 기술(환기, 온수예열 등) 제안 o 3 kWe급 PVT 방음벽 시스템 Bench scale 실증 기술 구현 - 3 kWe급 PVT 방음벽 시스템 실증 현장 구조물 설계 및 제작 - 3 kWe급 PVT 방음벽 시스템 실증 현장 구현 및 성능 평가 수행 o 다기능성 PVT 패널을 적용한 중·소규모형 시스템 사업화 모델 개발 - 중·소규모형에 적합한 형태의 PVT 방음벽 시스템 열-전기 사업화 모델 개발 - 실증 데이터를 바탕으로 적용가능한 실용화 시설 규모 제안 - 다기능성 PVT 방음벽 시스템 설계, 시공 가이드라인 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 태양광열 | 방음벽 | 태양에너지 | 다기능 | 모듈화 |
| 영문 | Photovoltaic Thermal | Soundproof wall | Solar Energy | multifunction | Modularization | |
| 최종보고서 | 최종보고서(보완본)_PVT 방음벽.pdf | |||||