| 연구개발개요 |
현존하는 단열재 중 열전도율이 가장 낮은 진공단열패널(VIP)를 활용한 내장형고성능 단열 시스템(EVIS)적용으로 제로에너지건축물(ZEB) 확산을 위한 기술 개발. ？기술개발 추진 배경 - 국내 건축물소비에너지는 전체 국가에너지소비의 25%로, 저에너지 효율 건물시스템으로 인해 매년 17조원 이상의 낭비 발생. - 정부는 불필요한 에너지 낭비를 줄이고자 녹색건축물 활성화, 한국형 뉴딜정책(그린뉴딜), 에너지절약설계기준 강화, 제로에너지건축물의무화 등의 정책을 제정하여 시행하고 있음. - VIP의 단열성능은 매우 우수하나 두께 90㎛의 필름으로 진공이 유지되고 있어, 핀홀·스 크레치 등 외부 충격 발생시 외부공기가 내부로 침투하여 단열성능 저하가 발생하여 건 설현장에서의 작업시 적용성이 떨어짐. - 또한. VIP 건축물 적용시 연결부위의 단열 약화로 열교현상 (Edge Effect)이 발생하여 단열성능 저하가 발생함. -신재료에 의한 건물 열손실 차단, 건물의 설계 및 운용에 인공지능(AI)알고리즘을 이용한 능동제어 도입 기술 개발 추진 ？기술개발 내용 - VIP를 내장하는 단열시스템으로서 외부를 마이크로진공구 복합재 흄드실리카입자로 혼성 하고 난연혼성폼으로 복합화하여 성능향상 및 시공작업 편의성과 제품 신뢰성 향상 도모. - VIP 엣지를 통한 열전달을 억제하기 위하여 단열성 및 화재저항성을 갖는 친환경 에어로 젤 스트립 제조 및 특성화를 통한 관련 기술 확보 - 내장형 진공단열 시스템(EVIS)에 인공지능 기술을 도입하여 온도, 습도, 열전달율, 진공 단열패널 진공압력 등 시스템 환경을 모니터링하여 예측·진단하고, 클라우드에 축적한 데 이터베이스를 활용하여 향후 빅데이터 분석, 효율적 운전관리 및 건물의 에너지 효율향상 기술을 확보. - VIP 외피 밀봉의 간편성, 단열성 및 화재저항성 강화 기술 개발 - 내장형진공단열시스템(EVIS)의 열전달 개념 설계 및 시스템 해석 - 내장형진공단열시스템(EVIS) 효과 향상을 위한 화재저항 개념설계 및 시스템 해석 - AI기반 내장형진공단열시스템(EVIS) 건물 설계 최적화 및 모델 예측 제어 - 진공단열시스템의 시제품 제작 및 신뢰성 평가 기술 개발 ？기술개발 기대효과 - 내장형진공단열시스템(EVIS)의 개발로 크기에 따른 성능저하 문제, 외부충격으로 인한 진 공 손상 문제 해소로 신뢰성 및 현장 적용의 편리성 향상. - AI기술의 적용을 통한 운전관리의 지능화로 에너지 효율의 획기적 향상, 인공지능기능을 갖는 고성능 진공단열시스템 기술 분야에서 국내 중소기업의 기술경쟁력 향상 가능. - 고성능 단열시스템 개발로 기술 경쟁력 향상 및 다양한 시장 진출 가능. 높은 실내유효공 간 활용율을 요구하는 초고층 빌딩, 에너지 효율향상을 위한 컴팩트 냉방기기 및 냉동설 비차량, 연관 기술의 에너지, 기계, 자동차, 항공우주, 바이오의료 소재분야 등 다양한 산 업에 적용 가능하여 파급효과가 매우 큼.
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| 최종목표 |
내장형진공단열시스템(EVIS)개발 및 인공지능(AI)기술 적용을 통한 건축물에너지 운전관리 지능화 기술 개발.정량목표1. 열전도율 0.002W/mK이하2. 진공 단열 모듈, 열전도계수 4mW/mK 이하3. 열방출(총방출열량) : 7Mj/m2 이하4. 가스유해성: 10min이상5. VIP 신뢰성 시험 (온도순환시험) :0.022W/m·K6. VIP 신뢰성 시험 (내후성시험) : 부풀음, 터짐 없음7. 중금속 (납, 카드뮴, 수은, 6카드롬) : 10mg/kg 이하8. 열저항 성능치 (유효열전도 계수) : 12 R value/in (W/mK)9. 에너지 소비전력 감소율: 15%이상(Wh)10.10. AI 제어 에너지 효율 증가 : 15% 이상
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| 연구내용 및 범위 |
- 인공지능 에너지홈응용을 위한 고성능 내장형진공단열패널시스템(EVIS)개발- 친환경 에어로젤 스트립 개발을 통한 Edge 열전달 억제 및 연소 억제(화재저항성 향상)기술 개발- 마이크로 보이드/나노 입자기술을 이용한 단열 보호막 구조체 제조공정 및 접착기술 개발- 인공지능 예측진단 모니터링을 통한 단열시스템 운전관리기술 개발 및 데이터베이스 축적1. 주관연구기관((주)그린인슐레이터): ？ 진공단열 측정시스템의 기술 분석 및 연구방향 설정 ？ 고성능 내장형 단열 측정시스템의 기술 분석 및 방향, 조건 설정 ？ 기본 필름 및 변경필름 구성에 따른 기초 물성평가 및 성능평가 ？ VM PET와 VM EVOH 성능 비교평가 ？ 밀봉의 다양한 조건 설정 (온도 및 압력 등), 조건에 따른 물성평가 및 비교 ？ 내장형진공단열시스템(EVIS)의 온도 및 습도에 따른 신뢰성 조건 분석 ？ 각각의 신뢰성 조건에 따른 제작 조건 최적화 및 EVIS 신뢰성 조건 선정 ？ 필름에 따른 게터 및 코어 선정 테스트 ？ 필름 성능에 따른 성능 비교 ？ 보호층-패널간의 결합력 향상 방안 검토 ？ 복합재 샘플의 제조공정 설계 및 검토 ？ 현장 조건 평가 시스템 구축 ？ 성능지표 평가 ？ 기존 단열재와 비교평가 ？ 기존 생산 시스템과의 호환 적용 가능성 모색 ？ 원천기술 현장 적용 ？ 내장형진공단열시스템(EVIS)의 개선방안 검토, 성능보완2. 공동연구기관(서울대학교): ？ 중공구 폴리머 소재, 구조 탐색: 사용온도, 압력의 영향, Knudsen 효과 분석 ？ 마이크로/나노 화이버 구조체의 포어분율, 열전달 모델 비교 분석 ？ 보호층의 접촉저항, 마이크로/나노 구조 포어의 디자인 도출 ？ 내장형 진공단열시스템의 복사, 전도 열전달 모델 설정 및 해석 ？ 내장형 코어 스트립 코어 복합재의 제조방법, 인테그레이션 ？ 마이크로중공구/나노화이버/에어로젤 주입 접합기술 검토 ？ 진공단열시스템의 진공도 및 접합성 검토 ？ 내장형진공단열시스템의 인공지능화 측정 및 특성분석 (주관기관에 협력) ？ 내장형 코어의 생산성 향상 대안 검토 3. 공동연구기관(영남대학교): ？ AI기반 건물 설계용 머신러닝을 위한 수치계산 수행 건물 열관리 계산 수행(TRANSYS) [주요 건물 설계 인자 및 변수] 건물의 위치, 크기, 내부구조, 재질, 초단열재를 사용하는 면과 그 면적 [외부조건변수] 기상청 데이터 [내부 열부하 변수] 거주자, 전등, 가전기기 [운전 전략과 스케쥴 변수] 거주자, HVAC ？ 진공단열패널 열효율 향상을 위한 운용성능 최적화 알고리즘 검토 ？ 내장형 코어 스트립의 연소특성 파악 ？ EVIS 설계 최적화 및 열효율에 관한 빌딩 에너지 모델 개발 ？ EVIS 레이아웃과 에너지 수요량의 관계 파악을 위한 기계 학습 모델 구성 ？ 인공지능 예측제어를 활용한 EVIS 열성능 평가 실험 공동 수행 ？ 내장형 진공단열시스템의 인공지능화 구축 및 측정 특성 분석 (주관기관에 협력)
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