R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C077510-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 제로에너지 건물·도시 구현을 위한 나노 다공질 매체 이용열전 에너지 흡수 및 변환 기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-11 ~ 2016-07-10 | |||||
| 연구책임자 | 박대효 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
3명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
5명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 200,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 200,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 400,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 400,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한양대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001527-01 | |||||
| ISBN | 978-89-7218-505-5 | |||||
| 주요 내용 |
현재 우리 사회에서 사용되는 전체 에너지양 중 약 1/4이 사회기반시설물에서 소모되고 있으며, 이는 구조물이 운영 및 유지되는 동안 엄청난 양의 에너지가 낭비되고 있는 것임. 오늘날 환경파괴에 영향을 미치지 않고 지속적인 에너지 수확에 관한 사회기반 시설물들을 개발 및 유지하기 위해서는 낭비되고 있는 에너지를 고효율로 변환할 수 있는 기술이 필요함. 따라서 본 연구에서는 사회기반 시설물에 상시 존재하고 있는 에너지 소스들을 효율적으로 전기에너지로 변환하기 위해 나노 다공질(Nanoporous) 소재를 이용 하고자 함. 즉, 고성능 에너지변환(High Performance Energy Harvesting) 기술이 개발됨. [최종목표] 1. 제로에너지 사회기반시설물 구현을 위한 고효율 에너지 수확 기술 개발 -사회기반 시설물 내 다중으로 발생할 수 있는 에너지 소스 해석을 위한 프로그램을 개발한다. 이를 위해 C++ 기반의 컴파일러를 통하여 에너지수확 해석이 가능한 in-house 코드를 개발하게 된다. -고효율 나노 다공질 매체의 열전 에너지 흡수 및 변환 기술을 개발한다. 건설구조물에서 발생할 수 있는 열에너지의 흡수와 변환을 나노다공질 매체 관점에서 이론적으로 규명과 수치해석적으로 개발 하는 것이 최종목표이다. [연구내용 및 범위] 1차년도: - 다중 에너지 수확 해석 프로그램 개발 (다양한 에너지 소스를 수확할 수 있는 다중 에너지 수확 해석 프로그램을 개발하고 검증하는 것을 목표로 함) ？ 다양한 형태의 에너지 소스를 하베스터 할 수 있는 구조 컨셉/사양 도출한다. ？ 조각전류 포집을 위한 고효율의 에너지 포집/저장 메커니즘 규명한다. ？ 도출 사양별 발전량 검증 해석 시뮬레이션 프로그램 개발한다. - 고효율의 나노 다공질 매체의 열전 에너지 흡수 및 변환 기술 (저비용？고효율의 지속가능한 에너지 수확을 위해 나노 다공질 매체를 이용한 열전 에너지 흡수 및 변환 기술 개발을 복표로 함) ？ 실리카 나노 다공질 매체 입자를 이용한 유체이동과 열 발생에 관한 연구를 수행한다. ？ 나노 다공질 매체의 Nanopore속을 통과하는 액체를 통한 열전 에너지에 관한 연구를 수행한다. ？ 양자 및 분자(QM/MM) 결합 시뮬레이션을 통한 이온 분포 및 이동에 관한 연구를 MD 시뮬레이션을 통하여 수행한다. ？ 나노 다공질 매체에서의 에너지 변환과 표면 이온 거동과의 관계에 대한 연구를 수행한다. 2차년도 : - 다중 에너지 수확 해석 프로그램 개발 (다양한 에너지 소스를 수확할 수 있는 다중 에너지 수확 해석 프로그램을 개발하고 검증하는 것을 목표로 함) ？ 개발된 해석 프로그램을 이용한 최적화 기술 연구를 수행한다. ？ 에너지 저장 망 구성 및 에너지 배분 기술에 대한 최적화 연구를 수행한다. ？ 해석 시뮬레이션 프로그램의 적용에 관한 검토를 수행한다. - 고효율의 나노 다공질 매체의 열전 에너지 흡수 및 변환 기술 (저비용？고효율의 지속가능한 에너지 수확을 위해 나노 다공질 매체를 이용한 열전 에너지 흡수 및 변환 기술 개발을 복표로 함) ？ 에너지 변환 능력 증폭을 위한 이온의 배열 및 이온의 열과 시간의존성에 대한 연구를 수행한다. ？ 나노 다공질 매체의 온도편차를 활용한 열전(thermoelectric) 에너지 수확에 관한 연구를 수행한다. ？ 역분석을 통한 주요설계인자 확인 및 설계 변수의 최적화 연구슬 수행한다. 위 연구범위를 수행하기 위해서는 다음과 같이 3가지 주요 연구내용으로 요약할 수 있다. - 다중에너지 수확 해석 프로그램 개발 (Finite element Code 개발) - 나노다공질 매체의 열전 에너지 흡수 및 변환기술 개발 (나노다공질 매체의 입자간 연성 해석) - 나노다공질 매체의 열전 에너지 흡수 및 변환기술 개발 (운동량 에너지를 전기에너지로 변환해석) |
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| 색인어 | 한글 | 에너지하비스팅 | ||||
| 영문 | Energy Harvesting | |||||
| 최종보고서 | 최종보고서.pdf | |||||