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제출문
기술개발사업 최종보고서 초록
목차
제1장 서론 15
제1절 개발기술의 중요성 및 필요성 15
1. 기술적 측면 16
2. 산업·경제적 측면 18
3. 정책적 측면 18
제2절 국내외 관련 기술의 현황 19
1. 국외기술현황 19
가. 일본 19
나. 유럽 및 미국 19
2. 국내기술현황 21
3. 특허현황 22
가. 국내 22
나. 국외 23
4. 현 기술상태의 취약성 24
제3절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 26
1. 기술적 측면 26
2. 산업·경제적 측면 26
3. 정책적 측면 26
4. 활용방안 27
제2장 기술개발 내용 및 방법 28
제1절 최종목표 및 평가방법 28
제2절 단계목표 및 평가 방법 28
1. 연차별 세부 목표, 평가 착안점 및 기준 28
2. 정량적 목표 28
제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 29
1. 1차년도 29
가. 개발목표 29
나. 개발내용 및 개발범위(시스템 구성도, 구조 등은 그림으로 표현) 29
2. 2차년도 29
나. 개발내용 및 개발범위 29
3. 3차년도 30
가. 개발목표 30
나. 개발내용 및 개발범위 30
4. 연구개발 성과물 30
5. 위탁연구개발의 목표 및 내용 31
가. 최종목표 31
나. 연차별 개발내용 및 개발범위 31
1) 1차년도 31
가) 개발목표 31
나) 개발내용 및 개발범위(시스템 구성도, 구조 등은 그림으로 표현) 31
2) 2차년도 32
가) 개발목표 32
나) 개발내용 및 개발범위 32
3) 3차년도 33
가) 개발목표 33
나) 개발내용 및 개발범위(시스템 구성도, 구조 등은 그림으로 표현) 33
다. 연구개발 성과물 33
제3장 결과 및 사업화 계획 34
제1절 연구개발 최종 결과 34
1. 연구개발 추진 일정 34
2. 연구개발 추진 실적 35
가. 소각로 폐열활용 분석 35
1) 국내 생활폐기물 발생 및 처리현황 35
가) 생활폐기물 발생현황 35
나) 생활폐기물의 처리현황 35
2) 국내 생활폐기물 소각시설현황 40
가) 소각방식의 분류와 특징 40
나) 국내 생활폐기물 소각시설 현황 41
3) 생활폐기물 소각기술 동향 42
가) 소각기술의 원리 42
나) 소각방식의 분류와 특징 43
다) 소각시설의 폐열이용방식 45
4) 국내 소각시설의 대형 생활폐기물 소각시설 여열 자원화실태 47
5) 소각시설의 폐열회수를 통한 에너지활용 및 효율 50
나. 중온용 열전재료 개발 52
1) Lead telluride계 열전소재 52
가) Ag 또는 Sb을 첨가한 Pb-Te 3원계 화합물의 미세구조 및 열전특성 55
나) 실험방법 55
다) 결과 및 고찰 56
라) 결론 62
마) 참고문헌 62
2) 중저온용 Bi-Te계 재료 개발 64
가) Bi₂Te₃, Sb₂Te₃고용체의 특징 64
나) Ag₂Te, AgSbTe₂ 화합물의 특징 67
다) 실험방법 71
라) Ag가 첨가된 Bi0.5Sb1.5Te₃ 열전화합물의 열전특성(이미지참조) 73
마) 결론 81
바) 참고문헌 82
3) 산화물계 열전재료 83
가) p-type NaxCoO₂계 산화물 84
나) n-type SrTiO₃계 산화물 91
다. 중온용 열전발전 모듈개발 122
1) 열전발전모듈의 종류와 특징 123
2) 열전발전모듈 설계 124
가) 열전발전모듈의 엘리먼트 높이 설계 124
나) 열전재료 충전율 효과 126
다) 열전발전모듈의 p-n 소자 형상구조 설계 기술 127
3) 프로토타입 중온용 열전발전모듈 130
4) 저온용 열전발전 모듈 133
가) 저온용 열전발전 단위 모듈의 출력 특성 133
5) 중온용 열전발전 모듈의 설계 및 제조 135
가) 열전분말/전극 일체형 소자 제조 136
나) 열전소자 가공 136
다) 모듈화 엘리먼트 구성 및 열적 내구성 평가 138
라) 열전 모듈의 열응력 및 열전달 해석 142
마) 열전발전모듈 지그 조립 151
바) 용사 공정을 이용한 전극 형성 및 표면가공 155
사) 중온용 열전발전모듈의 출력특성 161
아) 산화물계 열전발전모듈 제작 163
라. 복식형 열전발전시스템 설치를 위한 M시 생활폐기물 소각장 사례분석 172
1) M시 소각장 현황 172
2) M시 생활폐기물 소각장의 처리공정별 온도변화 174
3) 소각시설의 대기오염물질 178
가) 산성 유해가스(SOx, HCl) 제거 기술 178
나) 분진(입자상물질) 제거설비 180
다) 질소산화물 제거설비 181
라) 다이옥신 제거설비 184
마. 복식형 열전발전시스템 구성 188
1) 최적 모의소각조건 구현을 위한 소각로의 개조 190
2) 적정 복식열전시스템 설치를 위한 소각로 주요 부위의 열류 유동 해석 192
가) 열전 모듈 장착용 소각로 내부 유동 해석 192
나) 해석 과정 및 결과 193
다) 소각로 단열벽 두께에 따른 단열벽의 열분포 198
3) 방열형 열전발전 모듈 열해석 203
가) 방열형 열전모듈의 온도차 유지특성 203
바. 복식열전발전 시스템을 위한 보상회로 및 고효율 인버터 설계 제작 연구 205
1) MPPT구현 방식 및 알고리즘 209
가) 직접제어방식 209
나) Perturb & Observe (P&O) 210
다) Incremental Conductance (IncCond) 210
라) Hysterisis-band 변동 제어 210
2) 기존 MPPT방법의 장단점 분석 211
사. 복식형 열전발전시스템 및 출력 214
1) 소각로 싸이클론부 폐열 활용부의 구성 및 출력 214
가) 단위 PCB의 출력 특성 216
나) 열전발전 단위스택의 출력 특성 220
다) 열전발전 스택의 열화 특성 224
라) 스택형 열전발전기의 출력 225
2) 중온급(250℃내외) 폐가스 활용부의 구성 및 출력 227
3) 소각로 굴뚝부 자연냉각 방식 및 출력 227
4) 복식형 열전발전기 출력 특성 평가(종합) 228
가) 싸이클론부 열원을 이용한 열전발전기 228
아. 결론 231
제2절 연구개발 추진 체계 232
1. 연구개발 추진전략 232
2. 연구개발 추진체계 233
3. 연구개발팀 편성도 234
제3절 시장 현황 및 사업화 전망 235
1. 연구개발 사업성과의 사업화 가능성 235
2. 시장규모 235
가. 주시장(국가 또는 지역) : 한국, 일본, 미국, 중국 등 235
나. 시장규모 235
다. 세계시장의 성격 235
라. 본 기술을 보유하고 있는 국내외 회사는? 235
3. 사업화 계획 및 무역수지 개선 효과 236
가. 사업화 추진현황 및 향후 추진계획 236
나. 매출실적 및 계획 236
다. 무역수지 개선 효과 236
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