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요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 16
제1절 서론 16
1. 연구의 배경 및 국내외 관련분야 환경변화 17
2. 연구개발의 필요성 22
제2장 국내외 기술개발 현황 23
제1절 목재 펠릿 보일러 23
제2절 국내 기술개발 현황 26
제3절 국외 기술개발 현황 31
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 41
제1절 가정용 목재 펠릿 보일러 단품 개발 41
제2절 펠릿 보일러 제어시스템 개발 149
1. 펠릿보일러의 연소 제어논리 개발 150
2. 배기가스 농도에 따른 최적 연소조건 구명 및 표준형 콘트롤러 개발 175
제3절 국내가정용 펠릿 보일러 인증시스템 구축 209
1. 국내·외 보일러 인증체계 및 평가 기술 벤치마킹 209
2. 실험방법 및 설치방법 기초 문헌조사 221
3. 인증 평가기술 및 인증체계 구축 247
4. 펠릿보일러 실험방법 및 설치방법 검토 251
제4절 가정용 목재 펠릿 보일러 표준 부품(안) 268
1. ①② 펠릿이송모터, ④ 역화방지모터, ⑧ 연관자동청소모터, ⑬ 화격자자동청소모터 271
2. ③ 역화감지 온도센서, ⑫ 과열방지센서 (온도 리미트 스위치) 278
3. ⑤ 저수위 감지센서 281
4. ⑥ 수온센서 ⑭ 외기온도 센서 (온도센서(써미스터)) 282
5. ⑦ 풍압스위치 287
6. ⑨ 송풍기 289
7. ⑩ 점화기 291
8. ⑪ 착화감지센서 CDS 센서 294
9. 입출력 단자 295
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 308
제5장 연구개발결과의 활용계획 310
제1절 추가연구의 필요성 310
제2절 타 연구에의 응용성 311
제3절 기업화 추진방안 311
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 312
제7장 참고문헌 339
초록보기 더보기
I. 제목
목재펠릿 보일러 열효율 향상 및 한국형 보일러 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
- 현재 해외선진국에 비해 낮은 기술력의 국내 펠릿 보일러 보급으로 인한 민원 및 사고 증가
- 국내 펠릿 보일러업체는 대부분 중소기업으로 기술 개발 여력이 없으며, 제작 및 판매에 집중되어 있음
- 국내 펠릿 보일러에 대한 연구개발 또한 미미하며, 특히 고체 연소 시스템에 대한 국내 원천 기술은 미미함
- 다수의 소규모 펠릿보일러 업체가 보일러를 보급하여 보일러 문제발생시 AS 처리가 어려움
- 2013년까지 39,000대 가량(2010년 4,000대, 46억원)의 가정용 펠릿 보일러 보급사업에 성능이 우수하고 내구성이 높은 보일러 보급예정
- 펠릿 보일러에 대한 인증체계를 구축하여 소비자에게 성능이 우수한 보일러 공급
- 한국형 펠릿보일러 개발과 관련된 보일러의 제어기술 확립과 부품 표준화를 위한 펠릿보일러의 표준형 및 고급사양의 제어시스템 개발
III. 연구개발 내용 및 범위
- 기름보일러나 가스보일러에 버금가는 수준의 신뢰성, 안정성, 편리성 등이 보장되는 목재 펠릿 보일러 기술이 절실히 요구되고 있지만, 이 펠릿 보일러에 대한 연구나 기술축적이 거의 전무하기 때문에 다음 기술에 대한 연구가 필요함
- 가정용 목재펠릿 보일러 연소 성능 향상을 위한 연소기 부품개발
: 목재펠릿 전용 고효율 연소기 개발
- 가정용 목재펠릿 보일러 표준 부품 개발 및 표준 모델 구축
: 표준형 펠릿 보일러 기본 부품 개발
-펠릿 전용 연소기, 연료공급장치, 연료저장소, 역화방지장치, 점화장치, 송풍시스템
: 목재펠릿 보일러에 대한 기본형 표준 모델 선정
: 보일러 가격 적정화를 고려한 기술 적용
- 펠릿보일러의 제어시스템 개발
: 펠릿보일러의 연소제어논리개발
: 배기가스 농도에 따른 최적연소조건 규명 및 표준형 콘트롤러 개발
- 가정용 목재펠릿 보일러 인증체제 구축을 위한 기술기반
: 국내·외 보일러 인증체계 및 평가 기술 벤치마킹
: 실험방법 및 설치방법 기초 문헌조사
: 인증 평가기술 및 인증체계 구축
: 펠릿보일러 실험방법 및 설치방법 검토
- 한국형 표준형 보일러 성능
: 보일러 용량 - 출열량 기준 23kW 이상 (20,000kcal/h)
: 보일러 열효율 - 85~90% (저위발열량 기준)
- EU에서 생산되는 가정용 펠릿 보일러 평균열효율은 약 89%이며, 연료특성상 높은 열효율 구현 어려움.
(현 국내 펠릿 보일러 평균효율 ~ 80% 내외)
: 보일러 배기가스 특성 - O₂ : 12% 이내
- CO : 200ppm 이내 (@12%O₂)
- NOx : 150ppm 이내 (@12%O₂)
- 위 조건은 보일러 정상 운전상태 기준임
IV. 연구개발 결과
- 가정용 목재펠릿 보일러 연소성능 향상을 위한 연소기 부품개발
: 벤치마킹 등을 통한 연소기 개념설계
: 시제품 연소기 설계, 제작 및 시험을 통한 최적 설계 형상 도출
: 시제품 한국형 보일러에 설계된 연소기를 적용하여 연소성능 확인. 결과는 우수함
: 국내외 보일러 벤치마킹을 통한 보일러 표준 부품 도출
: 보일러 부품에 대한 단품시험 및 성능시험을 통한 성능 확인
: "가정용 목재 펠릿 보일러 표준 부품(안)"을 도출하여 표준모델 구축함
- 가정용 목재펠릿 보일러 제어 시스템 개발
- 가정용 목재펠릿 보일러 인증체제 구축을 위한 기술 기반 구축
: 국내 · 외 보일러 인증체계 및 평가 기술 벤치마킹
- 국내에는 현재 국립농업과학원에서 고시된 『농업용 고체연료난방기에 대한 인증 및 실험기준』과 지식경제부 고시 제2011-177호의 『목재펠릿 보일러 성능인증 기준』이 있음
- 유럽의 경우 펠릿보일러에 대한 세분화된 인증기준을 가지고 다른 유럽 국가들과 공통으로 적용하고 있는 실정
- 국내 펠릿 보일러의 성능실험 및 설치방법은 기존 보일러들의 기준들을 펠릿 연료에 맞게 수정 · 보완하여 적용하거나 외국의 기준들을 적용하는 형태
- 목재펠릿보일러 보급사업의 주체가 산림청인 만큼 임업분야에서의 품질인증기관을 허가받아, 품질인증 된 고품질의 목재펠릿 보일러를 소비자가 구매할 수 있도록 권장해야 할 것임
- 임업분야 자체의 품질인증기관에서 산림청의 목재펠릿 보일러 보급 이후의 사후 관리와 인증의 갱신을 담당함으로써, 보급되는 목재펠릿 보일러제품을 지속적으로 관리·감독하여 보급사업의 신뢰성을 유지·보장할 수 있는 역할분담 시스템이 구축되어야 할 것임
- 현행 목재펠릿 보일러 시공기준은 전열면적에 대한 구분이 없기에, 새로이 제정된 인증기준의 전열면적별 구분에 맞추어 시공기준 검토
- 목재펠릿 보일러의 성능시험을 위한 전용 실험실을 구축하였으며, 보일러 3기를 동시에 운전할 수 있도록 급·배수 및 온수순환시스템을 구성
-한국형 표준형 보일러 성능
- 출열량 20,000kcal/h 이상임.
- 저위발열량 기준 89%
시험 결과
- O₂ : 8~9%
- CO : 5~70ppm (4~56ppm(@12%O₂))
- NOx : 130~140 ppm (98~105ppm(@12%O₂))
V. 연구결과 활용에 대한 건의
- 연구과제를 통해 개발된 가정용 목재 펠릿 보일러
: 개발된 기술에 대한 국내 목재 펠릿 보일러 제조업체에 대한 기술 지원이 필요함.
: 자체 연구개발이 어려운 기업 위주로 기술 확산
: 기술지원 협력사업 등을 통한 가정용 목재 펠릿 보일러 제조업체에 대해 주기적인 기술 지원 필요
: 신규 보급사업에 개발된 가정용 목재 펠릿 보일러를 일정대수 보급하여 주기적인 모니터링이 필요함 - 모니터링 지원이 필요
: 가정용 펠릿보일러의 인증시스템을 만족하는 제어시스템을 가정용 펠릿보일러의 보급 지원 사업에 적용하도록 건의
- 가정용 목제 펠릿보일러 표준 부품(안)
: 향후 AS가 용이할 수 있도록 가정용 목재 펠릿 보일러 제조업체의 펠릿 보일러 표준 부품(안)에 대한 공감대 형성이 필요하며, 펠릿 보일러 표준 부품(안)을 확정하여 그 내용을 서로 공유함.
: 펠릿 보일러 표준 부품(안)을 보일러 설명서, 보일러 명판 그리고 펠릿 관련 협회 등에서 표기 또는 관리하여 보일러에 대한 AS가 발생하였을 때 효과적으로 대응.
: 가정용 목재 펠릿 보일러 보급사업에 펠릿 보일러 표준 부품(안) 사용을 권장하여, 향후 발생할 수 있는 AS발생 시 빠르고 저렴한 비용으로 AS 처리함.
: 가정용 목재 펠릿 보일러 보급사업에 참여한 업체에 대해서는 펠릿 보일러 표준 부품(안)에 대해 일정 비율의 수량을 펠릿 관련 협회 등에 반드시 공급하도록 유도함. 특히, AS가 빈번하게 발생하거나 고치기 어려운 부품(예를 들어 컨트롤러, 점화기 또는 그 회사만이 사용하고 있는 부품들)
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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