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과제기본정보

대형 수소전기 트럭(10톤급)의 수소전지를 이용한 Low GWP친환경 냉매 적용 -30℃이하 초저온 트럭용 7kw급 냉동기 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C160782-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | 달리 분류되지 않는 원자로 노심기술 | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | 달리 분류되지 않는 원자로 노심기술 | None 실용화대상여부 실용화
3순위 원자력 | 달리 분류되지 않는 원자로 노심기술 | None 과제유형 개발
과제명 대형 수소전기 트럭(10톤급)의 수소전지를 이용한 Low GWP친환경 냉매 적용 -30℃이하 초저온 트럭용 7kw급 냉동기 개발
주관연구기관 써멀마스터(주)
총괄연구 책임자 성명 홍원종
소속 써멀마스터(주) 직위 -
전화번호 031-355-4097 FAX -
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2023-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 440,000,000 25,000,000 225,000,000 250,000,000 690,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ◈ 10톤 이상 대형 수소 전기트럭의 수소전지를 기반으로 친환경 냉매를 사용하며, 외기온도 30℃에서 고내온도 ？30℃이하로 유지 할수 있는 초저온 친환경 대형 트럭용 7kw급 냉동기 개발
◈ 대형트럭용 냉동기 구동에 있어서 트럭 주행용 수소전기를 이용하므로 최대한 고효율이 필요하여 PF방식의 열교환기, 전자밸브를 이용한 온도제어기, 낮은 열관류율의 냉동탑, 태양광 발전 및 충전 등 다양한 고효율의 기술을 개발
◈ 10톤이상의 대형 수소트럭의 상용화로 인하여 이에 대응한 냉동기의 필요성이 증가함에 따라 수소연료전지를 기반으로 구동되며, ？30℃이하 온도유지가 가능한 냉동기 구현
◈ 친환경을 위한 Low GWP냉매 사용, 친환경 냉매용 전자밸브 제어기, 또한 고효율을 위한 PF형 및 친수/발수 열교환기, 낮은 열관류율의 냉동탑, 태양광 패널을 이용한 보조 충전 기술을 개발
최종목표 10톤 이상 대형 수소 전기트럭의 수소전지를 기반으로 친환경 냉매를 사용하며, 외기온도 30℃에서 고내온도 ？30℃이하로 유지 할수 있는 초저온 친환경 대형 트럭용 냉동기 개발
◈ 수소트럭의 수소전기를 이용한 10톤 이상 트럭용 7,000w급 냉동기 개발
◈ 기존의 핀튜뷰형 구조의 단점을 보완한 PF구조로 된 응축기(Condenser), 멀티형의 증발기(Evaporator), 연속제어 알고리즘을 내장한 전자식 밸브형 냉동. 온도 제어기 등 시스템 고효율을 위한 부품 개발
◈ 10톤이상 수소 트럭을 위한 전기 냉동기용의 전도율이 낮은 단열패널을 이용하여 낮은 열관류율 갖고 최소 무게를 위한 냉동탑 개발
◈ 다중 압력/온도 센서, 속도가변형 압축기, PF형 응축기, 멀티 증발기, 연속제어형 팬 및 전자식 밸브, 냉동제어기를 이용한 10톤 이상 수소전기 냉동기 통합
◈ 대형트럭용 냉동기의 국제 규제분석 및 대응/ 제품의 사용자 니즈 분석 및 사업화 지원
연구내용 및 범위 ◈ 7톤급 차량용 단열재 선정 및 냉동탑 기본 설계 및 제작
- 기본형 냉동탑 요소부품 설계기술 개발
- 기본형 냉동탑의 단열 구조(예 : 허니컴) 제작 기술개발
- 보조충전형 태양광 패널 모듈 기본 기술개발
◈ PF형 구조의 응축기/Fin Tube 멀티 증발기 구조 설계 기술개발
- 7톤 트럭용 냉동탑 시스템의 성능평가 기술개발
◈ 7톤급 대형트럭용 수소 냉동기 시스템 통합 기술개발
- 요소 컴포넌트의 기본 성능 평가 기술개발
- 7톤급 테스트 차량용 냉동 시스템 통합 및 성능평가 기술개발
◈ 센서 입력 및 전자밸브 기반의 냉동 시스템 제어기의 설계 기술개발
- 7톤급 수소 냉동기 사이클 제어기의 회로 설계 기술개발
- 마이컴 기반의 제어기 H/W설계 기술개발
◈ 7톤급 트럭용 냉동기 제어알고리즘의 제작 기술개발
- 마이컴 기반의 차량용 냉동기 제어 기본 알고리즘 개발
- Low GWP냉매용 전자밸브 과열도 제어 알고리즘 개발
◈ 차량용 냉동 시스템의 규제 분석 및 대응 전략 수립 보고서 작성
- 유럽 F-gas규제 관련 냉동차량에 적용되는 내용 분석
- 자동차관리법, 자동차 및 자동차부품 자기인증요령 등 안전규정 조사
- 차량용 냉동 시스템 관련 TBT 통보문 분석 조사
- 세계 냉동 트럭 시장 조사 및 예측 보고서 발간
◈ 10톤 수소트럭용 냉동탑 최적화 설계 및 제작
- 최적의 단열 구조형 냉동탑 고도화 및 10톤 트럭용 냉동탑 설계 및 제작
◈ PF 구조 및 연속제어 10톤 트럭용 열교환기 모듈 최적화 기술개발
- 10톤 트럭을 위한 최적응축 및 증발 기구부 설계 기술개발
- 최적 증발 효율을 위한 응축기/증발기 일체형 모듈 탑내 고정 방법 개발
◈ 10톤 수소트럭의 수소연료전지를 이용한 압축모듈 개발
- Low GWP냉매를 이용한 압축 모듈 개발
- 10톤 트럭 탑고정 태양광 충전모듈 개발
◈ 10톤 차량용 요소 컴포넌트를 이용한 7kw급 냉동기 통합 및 성능평가 기술개발
- 배관 계통 및 전기/전자 시스템 제작 , 5톤 시스템 통합기술 개발
- 수송용 기계식 냉동 유닛 성능 시험방법 KS B 6359기준 인증평가
- 성능평가를 위한 센서 및 구동기 세팅 기술개발
- 성능 및 내구성 시험을 통한 신뢰성 및 성적서 확보
◈ 10톤 트럭용 냉동기의 전자밸브 기반 냉동 온도제어기의 최적 설계 제작 기술개발
- 온도, 압력센서 입력, 전자식 팽창밸브 출력 기반의 10톤 트럭용 냉동 컨트롤러 보드 최적 제작 기술개발
- 압축기, 팬 모터 속도명령 지령 제어 및 냉동 온도 컨트롤 최적 알고리즘 설계 기술개발
◈ 사용자 편의를 고려 10톤 트럭용 유저제어기 최적화 개발
◈ 10톤 트럭용 냉동기의 전장 구동을 위한 DC-DC컨버터 개발
◈ 냉동차 시장 및 수소연료전지 스택 시장 통합 보고서 발간
◈ 개발 제품에 대해 사업화 지원
◈ 환경분석과 현재 R&D수준의 갭을 분석하여 장기적인 친환경 냉매 사용 냉동차량 시스템의 중장기 R&D전략을 수립
◈글로벌 수출을 위한 CE, ATP 인증관련 전략수립, 보고서작성 및 인증업무 지원
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ◈ 수소전지 기반의 테스트용 냉동기 요소 기술개발
◈ 테스트 차량용 단열재 선정 및 냉동탑 기본 설계 및 제작
◈ PF형 구조의 응축기/Fin Tube 멀티 증발기 구조 설계 기술개발
◈ 충전보조형 태양광 패널 기본 모듈 개발
◈ 온도, 압력센서 입력 및 전자밸브 기반의 냉동/온도 제어기의 기본 설계 기술개발
◈ Low GWP냉매용 전자밸브 제어 및 온도제어 기본 알고리즘 제작 기술개발
◈ 차량용 냉동 시스템의 규제 분석 및 대응 전략 수립 보고서 작성
◈ 요소 컴포넌트의 성능평가 및 테스트 시스템 통합 기술개발 		◈ 테스트 차량용 단열재 선정 및 냉동탑 기본 설계 및 제작
- 기본형 냉동탑 요소부품 설계기술 개발ㅍ
- 기본형 냉동탑의 단열 구조 제작 기술개발
◈ PF형 구조의 응축기/Fin Tube 멀티 증발기 구조 설계 기술개발
- 기본형 응축기, 증발기 설계 제작 기술개발
- 증발열량, 압축열량, 응축열량 계산에 의한 기본형 최적 면적 추출기술개발
◈ 냉동기 구동용 배터리 및 압축모듈 개발
- 냉동기 구동용 배터리 및 BMS(Battery Management System)개발
- 속도가변 인버터형 압축기 선정 및 모듈설계 개발
◈ 충전보조형 태양광 패널 기본 모듈 개발
- 고효율 태양광 패널 선정 및 구매
- 태양광 패널용 전력 변환 장치 개발
◈ 요소 컴포넌트의 성능평가 및 테스트 시스템 통합 기술개발
- 개별 요소 컴포넌트의 기본 성능 평가 기술개발
- 테스트용 냉동 시스템 통합 기술개발
◈ 온도, 압력센서 입력 및 전자밸브 기반의 냉동/온도 제어기의 기본 설계 기술개발
- 기본형 사이클 온도 제어기의 회로 설계 기술개발
- 마이컴 기반의 제어기 H/W설계 기술개발
◈ Low GWP냉매용 전자밸브 제어 및 온도제어 기본 알고리즘 제작 기술개발
- Low GWP냉매의 과열도 제어를 위한 알고리즘 제작
- 온도 센서 기반의 냉동/온도제어 알고리즘 제작
◈ 차량용 냉동 시스템의 규제 분석 및 대응 전략 수립 보고서 작성
- 유럽 소음규제 관련 냉동차량에 적용되는 내용 분석
- 유럽 F-gas규제관련 문헌조사 및 분석
연구성과 기술적 기대성과 - 본 제안 기술은 수소 트럭용 뿐만 아니라 향후 수소연료전지를 이용한 냉동컨테이너, 자동창고 시스템에 활용이 가능하며 또한 엔진을 탑재한 대형 서브형 냉동차량에도 냉동탑 기술, 사이클 제어기 기술은 그대로 이용이 가능하여 냉동차량의 에너지 절감효과를 이룰 수 있음
- 기존 단순한 트럭용 냉동시스템 제어방식만을 최적 제어 방식으로 도입하여 제어 기술을 향상시켜 제어기 부분 시장 선도 가능
사회 경제적 파급효과 - 본 과제 개발제품 대체시 기존 제품 대비 10%이상 에너지 절감효과가 있음
- 향후 수소경제시대에 맞는 수소전기트럭용 고효율 트럭용 냉동기를 개발하여 기존 환경오염을 유발하는 시스템 및 성능이 부족한 축냉식, 디젤엔진식을 대체하는 신사업화 모델화 가능
- 환경오염에 특히 민감한 유럽, 미국, 일본과 대기 오염에 대한 규제가 강한 중국에서도 비즈니스 창출 가능
- 본사의 기존 제품인 주행엔진에 밸트로 압축기를 구동하는 메인형, 별도의 디젤엔진을 사용하는 서브형 트럭용 냉동기에서 미래 제품인 수소연료전지 기반의 전기식 냉동기를 개발함 으로써 과제종료 후 20%이상의 매출증대가 기대됨
- 냉장·냉동식품의 택배수요가 날로 증가됨에 따라 냉동차량의 수요도 증가되는 최근에 정확한 온도유지에 의한 유통품의 품질보장이 가능하고 고유가 시대에 에너지 절감 효과가 있음
- 차량의 대기오염 및 CO2 배출 저감의 관심이 높아져 가고 있는 시대에 효율이 증대되는 측면뿐만 아니라 친환경 냉동차량의 시장선점이 가능할 것으로 기대됨
활용방안 ○ 본 개발성과는 첫 번째는 국내 현대자동차의 수소전기트럭의 탑차 냉동기로 활용될 것이며 또한 수소경제 시대에 개발이 되고 있는 일본, 미국, 중국 등의 수소전기 트럭에도 활용됨

○ 본 제안 기술은 수소 트럭용 뿐만 아니라 향후 수소연료전지를 이용한 냉동컨테이너, 자동창고 시스템에 활용이 가능하며 또한 엔진을 탑재한 대형 서브형 냉동차량에도 냉동탑 기술, 사이클 제어기 기술은 그대로 이용이 가능하여 냉동차량의 에너지 절감효과를 이룰 수 있음
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 수소전기트럭 트럭용 냉동기 태양광 냉동기 초저온 냉동 전자밸브제어
영문 Hydrogen electric truck Refrigerator for truck Sunlight refrigerator Ultra low temperature freezing Electronic valve control
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