R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717CTAP-C096424-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | CO2 free 친환경 냉온열전력 삼중에너지 생산 시스템 공동 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2015-06-26 ~ 2018-10-25 | |||||
| 연구책임자 | 이의준 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
7명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
18명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 425,000,000 원 기업 : 141,700,000 원 계 : 566,700,000 원 |
총연구비 | 정부 : 809,000,000 원 기업 : 274,200,000 원 계 : 1,083,200,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국에너지기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
o 국가 현안 친환경 제로에너지건물, 타운 보급을 위한 CO2 free 친환경 신재생에너지 활용 삼중에너지 (온열, 냉열, 전력) 열병합 생산 기술 필요함. o 미래의 건축은 제로 에너지 건물(ZEB; Zero Energy Building)을 넘어서서 에너지 생산이 가능한 에너지플러스 건축이 될 것으로 예상되며, 특히 2016년도에 도입예정인 재생열에너지 의무화제도 (Renewable Heat Obligation; RHO)에 능동적으로 대응할 수 있는 수요자 근처의 CO2 free 친환경 열병합 생산 기술 개발이 요구됨. o 본 기술은 지열, 태양광, 태양열 등 다양한 신재생에너지 열원을 융합하여 단위건물을 대상으로 온열-냉열-전력 에너지를 복합 생산하고, 건물에서 필요로 하는 에너지를 공급하기 위해 수요자-공급자 양방향 정보교환에 의한 퍼지 제어 기술을 기반으로 부하 대응형 CO2 free 친환경 열병합 에너지 생산 시스템 기술을 개발하고자 함. [최종목표] o 본 연구는 건축물에서 필요로 하는 온열, 냉열, 전력 에너지를 태양에너지(온열,전력)와 지열에너지(온열, 냉열)를 융합하여 생산 공급하는 기술인 BIGS-TG 삼중에너지 생산 기술을 개발하고자 함. 결과물로써는 태양열광 열-전기 생산 단위모듈 시작품과 지열-태양열광 하이브리드 시스템 통합 설계 기술, BITG 삼중에너지 생산 시스템 설계/시공 및 성능 평가용 프로그램, BITG 시스템 인공제어 기술 등을 기반으로 BITG 삼중에너지 생산 시스템을 실증 건물을 대상으로 적용하여 타당성 검증을 하고자 함. 3kWe급 PV와 9kWt급 히트펌프를 개별 구비한 기준 건물 대비, BITG 삼중에너지(전력 3kWe, 냉열 6kWt, 온열 9kWt) 생산 시스템을 통합 적용한 실험 건물에서의 에너지 절감량 30%를 정량적으로 달성하고자 함. [연구내용 및 범위] - BIPVT 선행 기술 연구 및 사례조사- BIPVT 국내외 시장 수요 조사 - BIPVT 열-전력 용량 설계- BIPVT 열회수 장치 설계 - BIPVT 단위모듈 특허 출원 - 지열-태양열 융합 기술 자료 조사- 지열-태양열 융합 기술 시장 수요 조사 - 지열-태양열광(PVTG) 융합 시스템 설계 - PVTG 시스템 건물통합화 전략 수립 - 건축물 에너지 절약형 제어 기술 자료 조사 - On/off 제어, ANN 제어, FL 제어 기법 조사 - 양방향 통신에 의한 에너지 절감 기법 설계 - BITG 시스템 스마트 제어 기법 설계 - 건축물에너지 경제성 평가 기술 자료 조사 - 건축물에너지 온실가스 저감량 평가 자료 조사 - 건축물에너지 경제성 평가 모델링 - 건축물에너지 온실가스 저감 평가 모델링 - BIPVT 단위모듈 시작품 개발- BIPVT 단위모듈 성능평가용 장치 개발 - BIPVT 단위모듈 성능평가 방안 개발 - BIPVT 단위모듈 성능평가 방안 보완- BIPVT 단위모듈 열 생산량 평가 (400 Wt/m2) - BIPVT 단위모듈 전력 생산량 평가 (130 We/m2) - BITG 시스템 구성을 위한 하드웨어 개발- BITG 시스템 구성을 위한 모니터링 개발 - BITG 시스템 성능 평가 방안 개발 - BITG 시스템 시험 데이터 수집 분석- BITG 시스템 보완 및 현안 해결 - BITG 시스템 기반 AI FL 제어 기술 정의 - BITG 시스템 기반 AI FL 제어 기술 전략 수립 - BITG 시스템 기반 AI FL 제어 기술 개발 - BITG 프로토타입 대상 AI FL 제어 적용 및 운용 전략 수립 - BITG 프로토타입 대상 AI FL 제어 현안 도출 - 양방향 통신 및 스마트 제어에 의한 건물 에너지 절감량 분석 (냉난방 에너지의 20% 절감 목표) - 프로토타입 대상 경제성 평가 분석 - 프로토타입 대상 온실가스 저감 평가 분석 - BITG 실증 대상 경제성 평가 분석 - BITG 실증 대상 온실가스 저감 평가 분석 - 주거 규모에 PVT 모듈 실증 적용- BIPVT 모듈 실증 적용 평가 분석 - BIPVT 모듈 실증 적용 신뢰성 검증 - BIPVT 모듈의 경제성 분석- BIPVT 모듈 제품화 매뉴얼 작성 - BIPVT 단위모듈 기술 업그레이드 방안 제시- BIPVT 단위모듈 기술 최적화 방안 제시 - BITG 현장시험 운영 계획 수립 - 9kWt급 BITG 실증 현장 구현 (전력 3kWe, 냉열 6kWt, 온열 9kWt, COPh 3.3) - BITG 실증 현장 시험 평가 분석 - 실증 현장 기반 BITG 시스템 보완 - BITG 시스템의 경제성 분석 - BITG 시스템 적용 매뉴얼 작성 - BITG 시스템 기반 AI FL 제어 기술 보완 - BITG 실증 현장 AI FL 적용 및 운영계획 수립 - BITG 실증 현장 AI FL 제어 시험 평가 분석 - 실증 현장 기반 BITG AI FL 제어 기술 보완 - BITG 양방향 통신 및 스마트 제어에 의한 경제성 분석 - BITG 시스템 양방향 통신 및 스마트 제어 적용 매뉴얼 작성 - BITG 시스템 경제성 및 온실가스 저감용 국제호환형 프로그램 등록 - BITG 시스템 경제성 및 온실가스 저감용 국제호환형 프로그램 업그레이드 - BITG 시스템 경제성 및 온실가스 저감용 국제호환형 프로그램 매뉴얼 작성 |
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| 색인어 | 한글 | 건물 일체형 삼중에너지 | 태양열광 | 건물통합형 지열-태양 | 제로에너지건물 | 에너지 4.0 |
| 영문 | BITG (Building Integrated Tri-Generation) | PVT (Photovoltaic Thermal) | BIGS (Building Integrated Geo-Solar) | ZEB (Zero Energy Building) | Energy 4.0 | |
| 최종보고서 | 01-1 최종보고서-국문_표지 및 제출문 포함.pdf 01-2 최종보고서-영문 부록.pdf | |||||