[표지]

제출문

목차

I. AMTEC용 요소기술 및 시스템 기술 개발(Development of Core and System Technology for AMTEC) 4

요약문 6

SUMMARY 9

제1장 서론 20

제1절 기술의 개요 및 필요성 20

제2절 국내외 연구동향 22

제3절 주요 핵심 요소기술 28

1. Na 이온전도성 고체전해질 28

2. 고효율 전극 소재 및 코팅 공정 31

3. 밀봉 및 접합 공정 35

제2장 연구 개발 결과 37

제1절 핵심소재 및 공정기술 개발 37

1. AMTEC 용 고효율 전극소재 기술 37

2. AMTEC 용 전극 코팅 최적화 기술 38

3. Na 휘발 방지 기술 41

4. AMTEC 셀 성능 최적화 기술 42

제2절 AMTEC 모듈 성능예측 46

1. 이론 해석 46

제3절 AMTEC 모듈 제작 및 평가 55

1. 반응기 열구조체 55

2. 접합 및 절연 기술 58

3. AMTEC 모듈 제작 59

4. 금속유체 순환 기술 63

5. AMTEC 모듈의 출력 평가 69

6. AMTEC 모듈의 장기 신뢰성 운전 70

제3장 결론 73

참고문헌 74

II. 분리막이용 환경친화적 제습공조 시스템 기술개발(The environmet-friendly dehumidification air conditioning system technology development by membrane use) 78

요약문 80

SUMMARY 82

제1장 서론 92

제1절 과제개요 92

1. 기술의 개요 92

2. 기술개발의 필요성 94

3. 기술개발 현황 96

제2장 분리막 이용 제습공조 기술 99

제1절 분리막 개요 99

1. 중공사막 개요 99

2. 중공사막을 이용한 수분회수 원리 100

3. 중공사막 성능향상 방안 103

4. 저압차 분리막 모듈 제조 방안 105

제2절 복합막 제조기술 106

1. MPD/TMC 계면중합 복합막 106

2. cTiO₂ 나노복합막 111

3. OH-TiO₂ 나노복합막 113

제3절 저압차 복합막 모듈 제조기술 115

1. 복합막 모듈 제조 115

2. 복합막 모듈의 수분투과 성능평가 116

제4절 제습공조용 분리막 성능시험장치 119

1. 덕트형 성능시험장치 119

2. 성능시험 부대장치 123

제5절 제습공조용 분리막 성능시험결과 125

1. 선택도 및 투과도 125

2. 분리막 제습성능 131

3. 분리막 캡처율 134

4. 분리막 신뢰성 시험 136

제3장 결론 138

참고문헌 139

III. 초음파 이용 바이오 고품위 물질 생산을 위한 분리공정기술 개발(Development of separation/drying technology via ultrasonic treatments for producing the high-grade bio-materials) 142

요약문 144

SUMMARY 145

제1장 기술개발 개요 및 목표 156

제1절 기술의 개요 156

제2절 기술개발의 필요성 162

1. 기술적 측면 162

2. 경제·산업적 측면 163

3. 정책적 측면 166

제3절 연구개발 목표 167

1. 최종 목표 167

2. 핵심 기술 목표 167

3. 최종 성과물 및 특징과 우수성 168

제2장 연구개발 추진전략 169

제1절 주요개발 이슈 및 실용화 계획 169

1. 주요개발 이슈 169

2. 타개 전략 170

3. 기업연계(실용화) 계획 172

4. 기술개발 결과 활용방안 172

제2절 연구개발 추진전략 및 체계 173

1. 연구개발 추진전략 173

2. 연구개발 추진체계 174

제3장 기술 개발 결과 175

제1절 초음파 이용 분리기술 및 요소기술 개발 175

1. 시료 물성 분석 175

2. 초음파 발생장치 선정 및 실험장치 제작 178

3. 초음파 가진 실험 및 세포벽 파괴 분석 181

4. 초음파 처리에 따른 탈수 특성 분석 186

5. 초음파 이용 파쇄 장치 개발 및 탈수성능 평가 188

제2절 탈수장치 설계 및 개발 191

1. 탈수 이론 191

2. 탈수장치 설계 및 염분제거 평가 196

제3절 건조장치 설계 및 개발 200

1. 고중점도 건조장치 설계 200

제4절 통합 시스템 성능 평가 및 최적 운전조건 도출 204

1. 초음파 이용 에너지 비교 204

2. 건조에너지를 고려한 초음파 최적운전조건 도출 205

3. 건조효율 평가 208

제5절 초음파에 의한 미세기포의 거동 및 세포벽 파괴에 따른 탈수/건조 공정의 최적조건 도출 211

1. 초음파에 의한 미세기포의 거동 및 최적인자 도출 211

2. 초음파에 의한 세포벽 파괴 및 탈수/건조 공정 최적조건 도출 216

제4장 결론 222

IV. 하이브리드 열관리 기술 적용 마이크로 모빌리티 EV 배터리팩 시스템 개발(Development of a battery pack system using hybrid battery thermal management for micro-sized EV) 224

제1장 서론 232

제2장 전기자동차 배터리 열관리 기술 개발 동향 238

제1절 전기자동차 기술 개발 및 보급 현황 238

제2절 승용 전기자동차 배터리 열관리 기술 개발 동향 245

제3절 초소형 전기자동차 배터리 열관리 기술 개발 동향 256

제3장 마이크로 모빌리티 EV 배터리팩 개발 258

제1절 기존 배터리팩 제작 방법 및 문제점 258

제2절 모듈형 72 V 배터리팩 시스템 개발 260

1. 마그네슘 및 알루미늄 히트싱크 적용 대용량 모듈 개발 260

2. 마그네슘 및 알루미늄 히트싱크 적용 무듈의 열유동 해석 및 실험결과 268

3. 모듈 적층 방식 배터리팩 제작 기술 개발 275

4. 모듈 적층 방식 72 V 배터리팩 개발 283

제3절 72 V 배터리팩 성능평가 289

제4장 차량 적용성 평가 293

제1절 시험장치 및 방법 293

제2절 시험결과 및 분석 298

제5장 결론 302

참고문헌 304

V. 팔라듐막을 이용한 0.5Nm³/h급 수소제조공정 핵심기술 개발(Development of core technologies for 0.5Nm³/h capacity hydrogen production system using Pd membrane) 306

요약문 308

SUMMARY 310

제1장 서론 320

제1절 연구배경 320

1. 기술의 개요 320

2. 기술개발의 필요성 321

제2절 연구개발 목표 및 내용 325

1. 최종목표 325

2. 정량적 기술목표 325

3. 연차별 연구목표 및 내용 326

제2장 국내외 기술개발 현황 327

제1절 국외 기술개발 현황 327

제2절 국내 기술개발 현황 330

제3장 연구개발 수행내용 및 결과 331

제1절 연구개발 최종 결과 331

1. 계획대비 진도율 331

2. 계획대비 목표 달성도 331

제2절 연구개발 결과 332

1. 단위 분리막 제조공정 332

2. 단위 분리막 반응기 복수 모듈화 기술 339

3. 분리막 반응기 공정 설계 347

4. 정량적 성과 목표 및 실적 353

제4장 결론 355

참고문헌 356

VI. 플랙시블 에어로겔 블랑켓 기술 개발(Development of Technology of Flexible Aerogel Blanket) 358

요약문 360

SUMMARY 361

제1장 서론 366

제1절 기술개발의 배경 및 필요성 366

제2절 국내외 기술개발 현황 367

1. 국외 현황 367

2. 국내 현황 368

제3절 세계 시장 규모 및 현황 369

1. 세계시장 규모 369

2. 주요업체 현황 369

제4절 최종 및 년차별 목표 370

1. 최종 목표 370

2. 연차별 목표 370

3. 연차별 주요 연구내용 370

제2장 연구개발 결과 371

제1절 에어로겔 블랑켓 제조기술 개발 371

1. 직조 섬유내의 소수화겔 최대 충진 기술 371

2. 직조 섬유와 소수화겔과의 복합화 기술 373

3. 에어로겔 블랑켓 제조 375

제2절 에어로겔 복합화 기술 개발 376

1. 소수화겔 및 섬유가 분산된 혼합용액을 이용한 에어로겔 복합체 제조 376

2. 소수화겔 제조와 섬유 및 분산 용매 선정 377

3. 용내의 섬유 분산조건 최적화 379

제3장 결론 380

I. AMTEC용 요소기술 및 시스템 기술 개발(Development of Core and System Technology for AMTEC) 18

〈표 1-1〉 Ion conductivities of various type of the β-alumina 30

〈표 1-2〉 Summary of AMTEC metal electrode research 32

〈표 1-3〉 Summary of AMTEC ceramic electrode research 32

〈표 2-1〉 Composition of raw materials for Mo/TiN composite powder 37

〈표 2-2〉 Composition of raw materials for Mo/TiN dip-coating slurry 39

〈표 2-3〉 Thermal property of BASE 50

〈표 2-4〉 Thermal property of sodium vapor 50

〈표 2-5〉 Thermal property of Stainless Steel 50

〈표 2-6〉 Radiative effect 51

〈표 2-7〉 소결윅 사양 67

II. 분리막이용 환경친화적 제습공조 시스템 기술개발(The environmet-friendly dehumidification air conditioning system technology development by membrane use) 90

〈표 2-1〉 계면중합에 대한 모노머 농도 106

〈표 2-2〉 분리막의 접촉각 및 상대 비표면적 110

〈표 2-3〉 OH-TiO₂ 나노복합막의 제조 조건 114

〈표 2-4〉 KS C 9317:2013 시험조건 119

〈표 2-5〉 센서 사양 124

〈표 2-6〉 cTiO₂ 나노복합막의 제조 조건 127

III. 초음파 이용 바이오 고품위 물질 생산을 위한 분리공정기술 개발(Development of separation/drying technology via ultrasonic treatments for producing the high-grade bio-materials) 155

〈표 1〉 유럽의 폐기물 고형연료 시장 현황 (2005년도) 164

〈표 2〉 미세조류의 물성 178

〈표 3〉 환경분야에서의 초음파 활용 180

〈표 4〉 초음파 가진 강도 182

〈표 5〉 시료별 초기 무게 및 초음파 투입 총 에너지 182

〈표 6〉 초음파이용 수분제거율 191

〈표 7〉 Primary difference between the operational characteristics of membrane... 192

〈표 8〉 다양한 탈수장치 194

〈표 9〉 Cross flow filtration 응용 분야 198

〈표 10〉 염도 측정실험 상세 결과 200

IV. 하이브리드 열관리 기술 적용 마이크로 모빌리티 EV 배터리팩 시스템 개발(Development of a battery pack system using hybrid battery thermal management for micro-sized EV) 231

〈표 2-1〉 세계 마이크로 모빌리티 시장 240

〈표 2-2〉 전 세계 전기 골프카트 시장 242

〈표 2-3〉 세계 골프카트 배터리 시장 242

〈표 2-4〉 세계 골프카트 배터리 종류별 시장 점유율 243

〈표 2-5〉 세계 골프카트 리튬이온 배터리 시장 243

〈표 3-1〉 72 V 배터리팩 에너지밀도 292

〈표 4-1〉 유럽의 L 카테고리 구분하는 기준 294

〈표 4-2〉 자동차관리법 입법 예고안(국토교통부 공고 제2017-1727호) 295

〈표 4-3〉 차대동력계 제원 297

〈표 4-4〉 1회 충전 주행거리 결과표 298

〈표 4-5〉 1회 충전 주행거리 결과표 299

〈표 4-6〉 차대동력계 등판 성능평가 결과표 301

V. 팔라듐막을 이용한 0.5Nm³/h급 수소제조공정 핵심기술 개발(Development of core technologies for 0.5Nm³/h capacity hydrogen production system using Pd membrane) 319

〈표 2-1〉 팔라듐계 치밀분리막 연구현황 (1) 327

〈표 2-2〉 팔라듐계 치밀분리막 연구현황 (2) 328

〈표 3-1〉 확보된 튜브형 다공성 금속 지지체들의 직경, 길이, 소재 및 단면적 332

〈표 3-2〉 PSS 지지체의 형상 및 특성에 따른 표면 전처리 공정 선정 334

VI. 플랙시블 에어로겔 블랑켓 기술 개발(Development of Technology of Flexible Aerogel Blanket) 365

〈표 2-1〉 에어로겔 분말 및 블랑켓내 분말 물성과 소수화겔 함유량 371

〈표 2-2〉 에어로겔 블랑켓내 분말 물성과 에어로겔 블랑켓 열전도율 376

I. AMTEC용 요소기술 및 시스템 기술 개발(Development of Core and System Technology for AMTEC) 16

[그림 1-1] AMTEC의 작동 개념도 20

[그림 1-2] PX Series AMTEC 셀 22

[그림 1-3] Principle of Liquid electrode 24

[그림 1-4] TUBE BUNDLE SYSTEM 25

[그림 1-5] Crystal Structure of Na-β" alumina 29

[그림 1-6] Molecular Dynamics simulations of Sodium beta-Alumina 29

[그림 1-7] (a)plasma coating (b)thermal spray coating (c)arc spary coating 34

[그림 1-8] Experimental method for dip-coating process 35

[그림 2-1] (좌) 습식 코팅(Mo/TiN), (우) 열융사 코팅(Mo) 38

[그림 2-2] Experimental flow chart for Mo/TiN dip-coating slurry 39

[그림 2-3] 열융사코팅법을 이용한 Mo 전극 출력 40

[그림 2-4] Dip coating법을 이용한 Mo/TiN 복합분말 전극 출력 40

[그림 2-5] Na 조성에 따른 beta "-to-beta' alumina 구조 전이 41

[그림 2-6] Contents of Na in β"-Al₂O₃ solid electrolyte... 42

[그림 2-7] SEM images of fracture of Mo/TiN electrodes dip-coated (a) 1 time,... 43

[그림 2-8] Variation of area specific resistance of AMTEC unit cells manufactured by... 43

[그림 2-9] SEM images of top surface of Mo/TiN electrodes heat treated at (a) 800,... 44

[그림 2-10] 코팅조건 및 열처리온도에 따른 결과 45

[그림 2-11] 해석을 위한 형상 52

[그림 2-12] 대칭면에서의 온도분포 52

[그림 2-13] 운전 및 환경조건 53

[그림 2-14] 소디움중기의 체적분율 53

[그림 2-15] 가열부 및 냉각부 온도에 따른 출력 예측 54

[그림 2-16] 가열부 및 냉각부 온도에 따른 변환효율 예측 54

[그림 2-17] Manufactured Upper plate of AMTEC reactor 56

[그림 2-18] Design of AMTEC reactor and their assembly 56

[그림 2-19] Illustration of AMTEC reactor and applied heat source 57

[그림 2-20] AMTEC reactor and heater assembly 57

[그림 2-21] Power output of AMTEC reactor depending on electrodes 58

[그림 2-22] Electrode coated BASE after joining of metal 59

[그림 2-23] Assembly procedure for modules manufacture 60

[그림 2-24] Inner and outer structure of AMTEC module 61

[그림 2-25] Design of high efficiency AMTEC module 61

[그림 2-26] Design of upper structure of module 62

[그림 2-27] Design of flange and lower structure of module 62

[그림 2-28] Control volume for liquid flow 64

[그림 2-29] 금속유체 순환 구조체(윅) 제작 도면 66

[그림 2-30] Liquid anode형 AMTEC용 금속유체 순환 구조체 67

[그림 2-31] SEM Image 68

[그림 2-32] 기공크기 측정결과 68

[그림 2-33] Cuurent-Voltage characteristic of AMTEC module 69

[그림 2-34] 정전류 조건 장기운전용 AMTEC 모듈 70

[그림 2-35] AMTEC test modules and test facilities 71

[그림 2-36] 정전류 조건 장기운전 성능 (230시간 이상) 72

[그림 2-37] Type A, B and C of AMTEC modules after the experiment 72

II. 분리막이용 환경친화적 제습공조 시스템 기술개발(The environmet-friendly dehumidification air conditioning system technology development by membrane use) 88

[그림 1-1] KIER 복합막 구성도 93

[그림 1-2] 제습로터 방식 95

[그림 2-1] 중공사막 사진 및 중공사막 필터 원리 99

[그림 2-2] 중공사막 공정을 이용한 수분회수 모식도 100

[그림 2-3] 용해확산이론 설명 모식도 101

[그림 2-4] 중공사막의 용해확산이론 모식도 102

[그림 2-5] 다양한 고분자 소재의 수분투과 특성 102

[그림 2-6] 상용 중공사막 모듈 및 카트리지 현황 103

[그림 2-7] MPD 및 TMC 모노머를 이용한 계면중합 모식도 104

[그림 2-8] KIER 나노복합막 특징 105

[그림 2-9] MPD/TMC 사이에서의 계면중합 반응 모식도 107

[그림 2-10] 실험실 규모 수분투과도 측정 장치 107

[그림 2-11] 분리막의 SEM 이미지(왼쪽) 및 AFM 이미지(오른쪽) 110

[그림 2-12] MPD 및 TMC 농도별 분리막의 투과도 및 선택도 성능 111

[그림 2-13] c-TiO₂ 나노입자 합성 모식도 112

[그림 2-14] DABA/TMC 계면중합 모식도 113

[그림 2-15] OH-TiO₂ 나노입자 합성 모식도 113

[그림 2-16] MPD/TMC 계면중합 모식도 114

[그림 2-17] 분리막 코팅 모식도 및 열처리 효과 모식도 115

[그림 2-18] 커튼형 저압차 모듈 및 카트리지 116

[그림 2-19] 복합막 카트리지의 수분투과 성능 측정 장치 117

[그림 2-20] 카트리지 성능평가 장치에서의 수분 투과 흐름 모식도 117

[그림 2-21] 운전변수에 따른 커튼형 복합막 모듈의 물 투과유속 118

[그림 2-22] 복합막의 반경험식 이론값/측정값 비교 118

[그림 2-23] 덕트 삽입형 분리막 120

[그림 2-24] 컴팩트 분리막 제습기(左: 원형 덕트형, 右: 사각 더트형) 120

[그림 2-25] 분리막 성능시험용 챔버 규모 121

[그림 2-26] 분리막 이용 제습능력 시험장치 구조도 122

[그림 2-27] 분리막 이용 제습능력 시험장치 122

[그림 2-28] 수분취득장치 123

[그림 2-29] 전체 시스템 모니터링 장치(左) 및 실시간/적산 수분량 계측장비(右) 124

[그림 2-30] 상대습도에 따른 cTiO₂ 복합막의 투과도 및 선택도 125

[그림 2-31] 다양한 분리막에 대한 수분 투과도 및 선택도 126

[그림 2-32] cTiO₂ 복합막의 수분 제거 효율 126

[그림 2-33] cTiO₂ 나노입자의 장점 127

[그림 2-34] cTiO₂ 복합막의 수분투과도 및 선택도 128

[그림 2-35] 다양한 분리막에 대한 수분 투과도 및 선택도 128

[그림 2-36] OH-TiO₂ 나노복합막의 SEM-EDX 분석 129

[그림 2-37] TFN-1 및 TFN-4 나노복합막의 AFM 이미지 129

[그림 2-38] OH-TiO₂ 나노복합막의 수분투과도(왼쪽) 및 선택도(오른쪽) 130

[그림 2-39] OH-TiO₂ 나노복합막의 수분 제거 효율 130

[그림 2-40] 분리막 카트리지 유로 변경 131

[그림 2-41] 유로 증가에 따른 제습성능 변화 132

[그림 2-42] 유로 증가에 따른 속도분포 변화(左: 1-path, 右: 3-path) 133

[그림 2-43] 2차 측 출구압력에 따른 제습성능 변화 133

[그림 2-44] 건구온도 및 상대습도 변화에 따른 제습성능 변화 134

[그림 2-45] 1차 측 유체와 2차 측 유체 개념도 135

[그림 2-46] 분리막 캡처율 135

[그림 2-47] 분리막 제습능력 장기성능 시험 결과 136

[그림 2-48] 분진발생기 구조 137

[그림 2-49] 분진 종류에 따른 제습능력 변화 137

III. 초음파 이용 바이오 고품위 물질 생산을 위한 분리공정기술 개발(Development of separation/drying technology via ultrasonic treatments for producing the high-grade bio-materials) 153

[그림 1] 초기함수율에 다른 에너지화율 비교 156

[그림 2] 초음파를 통한 세포벽 파괴 매커니즘 157

[그림 3] 초음파에 의한 단일 세포의 파괴형상 158

[그림 4] 초음파이용 전·후 식물세포의 건조특성 159

[그림 5] 시스템의 구성도 160

[그림 6] 초음파 이용 분리기술(탈수/건조) 개발 161

[그림 7] 가연성 유기 폐기물의 에너지 잠재량 165

[그림 8] 미세기포를 이용한 초음파 충격에너지 밀도 증대 관련 기술 개념도 170

[그림 9] 시료 세포크기 175

[그림 10] 시료의 초기 함수율 / 밀도 / 세포크기 176

[그림 11] 미세조류 사진 및 미세조류의 활용 177

[그림 12] 미세조류 점도 측정 결과 178

[그림 13] 초음파에 의한 공동화 기포의 성장 과 붕괴 179

[그림 14] 초음파 발생장치 상세사양 180

[그림 15] 초음파 기초실험장치 181

[그림 16] 초음파 가진에 따른 세포벽 및 유기성 물질의 파괴 (Khanal et al. 2006) 183

[그림 17] 초음파 가진 후 세포 형상 183

[그림 18] 시료별 초음파 처리에 따른 탈수 후 물의 양 및 투입 에너지 185

[그림 19] 시료별 초음파 처리 vs 증발에너지 비교 185

[그림 21] pH에 따른 미세조류의 zeta potential 변화 (Hadjoudja, 2010) 188

[그림 22] 시작품 설계도 및 장치 사진 189

[그림 23] 초음파 이용 파쇄장치 실험 결과 190

[그림 24] Cross flow filtration 원리, Cross Flow Filtration Method Handbook, 2014, G.E 196

[그림 25] CFF 도면 및 탈수 시스템 199

[그림 26] 고중점도 건조장치 도면 201

[그림 27] 고중점도 건조장치 제작품 203

[그림 28] 초음파 vs 증발에너지 비교 205

[그림 29] 시료별 투입 에너지 고정 시 초음파 진폭에 따른 제거된 수분의 증발에너지 비교 208

[그림 30] 고중점도 건조장치 이용 건조전후 시료 208

[그림 31] 고중점도 건조장치 실험 진행 209

[그림 32] 초음파 가진 조건에 따른 건조효율 변화 210

[그림 33] 계산영역 및 조건 212

[그림 34] 초음파 가진기 주변 증기 농도장 및 압력장 213

[그림 35] 진폭에 따른 기포체적 및 압력 214

[그림 36] 주파수에 따른 기포체적 및 압력 215

[그림 37] 유체밀도에 따른 기포체적 및 압력 215

[그림 38] 유체온도에 따른 기포체적 및 압력 216

[그림 39] 가진 방향에 따른 계산 영역 218

[그림 40] 축 방향 가진기 주위의 기포 및 압력장 219

[그림 41] 반경 방향 가진기 주위의 기포 및 압력장 219

[그림 42] 축 방향 가진 주파수에 따른 효과 220

[그림 43] 축 방향 가진 진폭의 변화에 따른 효과 220

[그림 44] 반경 방향 가진 주파수(f)에 따른 효과[이미지참조] 221

[그림 45] 반경 방향 가진 진폭(A)에 따른 효과 221

IV. 하이브리드 열관리 기술 적용 마이크로 모빌리티 EV 배터리팩 시스템 개발(Development of a battery pack system using hybrid battery thermal management for micro-sized EV) 228

[그림 1-1] 판매 및 개발 진행 중인 마이크로 모빌리티 EV 232

[그림 1-2] 중협급(2 ~ 10 kWh) 배터리팩 적용 제품 233

[그림 1-3] 기존 배터리팩 제작기술의 문제점 233

[그림 1-4] 배터리 사용 온도에 따른 배터리 성능 및 수명 234

[그림 1-5] 배터리 온도에 따른 내부 저항 및 효율 그래프 235

[그림 1-6] 골프카트 적용 배터리팩 제작 기술(스폿용접 + 볼트 체결 방식) 236

[그림 1-7] 골프카트 적용 배터리팩 제작 기술(스폿용접 방식) 236

[그림 1-8] 배터리팩 셀/모듈의 열발생율 비교 237

[그림 1-9] 모듈 적층 방식의 배터리팩 제작 기술 237

[그림 2-1] 2005년부터의 전기자동차 누적판매량 238

[그림 2-2] 국내 전기자동차 보급 현황 239

[그림 2-3] 국내외 주요 초소형 전기자동차 개발 사례 241

[그림 2-4] 국내 주요 골프카트 및 배터리 현황 244

[그림 2-5] 냉난방장치 가동 시 전기자동차의 주행거리에 미치는 영향(Mitsubish i-MiEV) 245

[그림 2-6] 승용 전기자동차 종류 및 사양 246

[그림 2-7] 승용 전기자동차의 배터리 열관리 방식 246

[그림 2-8] Chevrolet Volt 배터리와 실내 냉난방 시스템 개략도 247

[그림 2-9] i-MiEV의 실내 및 배터리 냉난방 시스템 개략도 248

[그림 2-10] Nissan Leaf의 실내 및 배터리 냉난방 시스템 개략도 249

[그림 2-11] TESLA의 실내 및 배터리 냉난방 시스템 개략도 250

[그림 2-12] 공기/유체 직접 배터리 냉각방식 251

[그림 2-13] 방열판을 이용한 공기/유체 배터리 간접 냉각 방식 252

[그림 2-14] PCM을 이용한 배터리 열관리 기술 253

[그림 2-15] TEG(thermo-electric module) 열관리 기술 254

[그림 2-16] 히트파이프(heat pipe)를 사용한 열관리 기술 255

[그림 2-17] 마이크로 모빌리티 EV 배터리팩 열관리 특성 256

[그림 2-18] 르노 트위지의 배터리팩 및 열관리 방식 257

[그림 2-19] 골프카트 배터리팩 및 열관리 방식 257

[그림 3-1] 마이크로로 모빌리티 EV 및 기존 소형 ESS 배터리팩 제작 기술 258

[그림 3-2] 기존 배터리팩 제작 기술 및 안전성 문제 259

[그림 3-3] 배터리팩 온도에 따른 출력 및 사이클 수명 259

[그림 3-4] 기존 스폿용접에 의한 배터리팩 제작 기술 260

[그림 3-5] 마그네슘합금 압출성형으로 개발한 배터리 셀 히트싱크 261

[그림 3-6] 공기냉각방식 마그네슘 히트싱크 4P 기본 셀 조립도 261

[그림 3-7] 공기냉각방식 마그네슘 히트싱크 4P 기본셀 단면도 262

[그림 3-8] 기본 4P 셀을 활용하여 대용량 8P 및 16P 모듈 및 배터리팩 제작 263

[그림 3-9] PCM 및 공기냉각방식 마그네슘 히트싱크 5P 기본 셀 264

[그림 3-10] 기본 5P 셀을 활용하여 대용량 10P 및 20P 셀 제작 265

[그림 3-11] 마그네슘 히트싱크 적용 7S16P 배터리 모듈 265

[그림 3-12] 알루미늄 히트싱크 266

[그림 3-13] 히트싱크 적용 모듈 홀더 267

[그림 3-14] 알루미늄 히트싱크 적용 대용량 모듈 267

[그림 3-15] 기본 모듈(W/O 히트싱크) 열유도 해석 결과 268

[그림 3-16] 구리 히트싱크 적용 모듈(W/O 팬) 열유동 해석 결과 269

[그림 3-17] 구리 히트싱크 적용 모듈(With 팬) 열유동 해석 결과 270

[그림 3-18] 알루미늄 히트싱크 적용 모듈(With 팬) 열유동 해석 결과 271

[그림 3-19] 마그네슘 히트싱크 적용 모듈(With 팬) 열유동 해석 결과 272

[그림 3-20] 마그네슘 히트싱크 적용 모듈(With fan and PCM) 열유동 해석 결과 273

[그림 3-21] 마그네슘 히트싱크 적용 모듈의 실험결과 274

[그림 3-22] 원통형 리튬이온 셀 구조 275

[그림 3-23] 원통형 리튬이온 셀 측면 하중에 의한 변형 276

[그림 3-24] 원통형 리튬이온 셀 축 방향 하중에 의한 변형 277

[그림 3-25] 스폿용접에 의한 배터리팩 제작 방법 278

[그림 3-26] 배터리 셀의 온도 편차 279

[그림 3-27] 배터리 셀의 TR(Thermal Runaway) 279

[그림 3-28] 히트싱크 적용 모듈 적층방식 결합 도면 280

[그림 3-29] 니켈플레이트를 이용한 모듈 연결 281

[그림 3-30] 메탈폼을 이용한 모듈 연결 282

[그림 3-31] 알루미늄 히트싱크 적용 7S 배터리팩 282

[그림 3-32] 스마트윈도우 시스템 적용 72 V 배터리팩 283

[그림 3-33] 배터리 히팅시스템 적용 72 V 배터리팩 283

[그림 3-34] 72 V 배터리팩 조립 도면 284

[그림 3-35] 72 V 배터리팩 상하 커버 플레이트 285

[그림 3-36] 72 V 배터리팩 좌우 커버 285

[그림 3-37] 72 V 배터리팩 PCB 및 도어 브라켓 286

[그림 3-38] 72 V 배터리팩 전극판 및 홀더 287

[그림 3-39] 72 V 배터리팩 BMS 288

[그림 3-40] KIKUSUI 배터리 충방전 시험설비 289

[그림 3-41] 환경챔버 연동 배터리팩 충방전 시험설비 290

[그림 3-42] 1 C 조건에서의 사이클 수명 291

[그림 3-43] 2 C 조건에서의 사이클 수명 291

[그림 4-1] 유럽의 L 카테고리 대표 차종 294

[그림 4-2] 초소형 전기자동차 시험장치(차대동력계 미 환경챔버) 296

[그림 4-3] 배터리 방전 및 충전 전압/전류 측정 시험장치 구성도 296

[그림 4-4] 차대동력계주행모드 (ECE 15 Test Cycle) 299

[그림 4-5] 차대동력계 최고 속도 성능평가 결과 300

[그림 4-6] 차대동력계를 등판 성능평가 그래프 301

[그림 5-1] 배터리 열관리 기술의 차별성 및 우수성 302

[그림 5-2] 연구소기업 설립 업무협력 약정서 및 등록증 303

[그림 5-3] 연구소기업 사업화 방향 303

V. 팔라듐막을 이용한 0.5Nm³/h급 수소제조공정 핵심기술 개발(Development of core technologies for 0.5Nm³/h capacity hydrogen production system using Pd membrane) 317

[그림 1-1] 셰일가스 매장량 분포 [1] 320

[그림 1-2] 분리막 반응기를 이용한 고순도 수소생산 및 이산화탄소 포집 동시공정 321

[그림 1-3] 합성가스 제조 및 이용 322

[그림 1-4] 용량별 수소공급 방법 [3] 322

[그림 1-5] 개발 중인 중·소형급 수소플랜트 323

[그림 1-6] 전통방식의 개질기와 분리막 개질기 비교 324

[그림 2-1] 팔라듐계 치밀막을 이용한 수소생산 공정 연구현황 329

[그림 2-2] KIER 분리막 개발현황 330

[그림 3-1] 분리막 수소투과도 별 분리막 길이에서의 반응물과 생성물의 물농도 및 온도 변화 333

[그림 3-2] 확보된 분리막용 지지체 종류 및 특성 334

[그림 3-3] Mott Corp.의 튜브형 PSS 지지체 표면 사진 335

[그림 3-4] 지지체 전처리 적용에 따른 표면 기공크기 및 평탄도 336

[그림 3-5] 확산방지막 코팅 장치 구성 및 사진 337

[그림 3-6] 확산방지막 코팅 시스템 공정도 및 지지체 성분 확산방지 성능 337

[그림 3-7] 4단의 다목적 열처리 장치 338

[그림 3-8] 다중 무전해도금 시스템 개요도 339

[그림 3-9] 고효율 분리막 반응기 모듈 최적화 설계를 위한 분리막 반응기의 온도 분포 및... 340

[그림 3-10] 자체 제작한 분리막 반용기 모률 사진 및 특성 340

[그림 3-11] 분리막 반응기 성능 측정 시스템 341

[그림 3-12] 분리막의 수소투과·선택 특성 342

[그림 3-13] 분리막의 장기간 내구실험 결과에 따른 수소투과·선택 특성 및 표면... 343

[그림 3-14] 분리막 적용에 따른 SMR 반응의 공정 효율 향상 결과 및 전산모사 결과:... 344

[그림 3-15] 분리막 반응기의 SMR 반응의 메탄전환율 및 수소제조용량 결과 345

[그림 3-16] 분리막 반응기의 메탄전환율 및 permeate, retentate stream의 가스조성 분석 결과 346

[그림 3-17] 분리막 반응기의 메탄전환율, 수소회수율 및 가스 조성에 대한 장시간... 347

[그림 3-18] 전산모사를 위한 분리막 반응기 구조 348

[그림 3-19] 고정도니 분리막 반응기 온도(527℃)하에서 다양한 열원 온도(777℃, 827℃,... 349

[그림 3-20] 분리막 반응기에서의 열원 온도 변화에 따른 반응기 내부에서의 (a) 메탄과 (b)... 350

[그림 3-21] 분리막 반응기에서의 열원 온도 변화와 유속 변화에 따른 반응기의 내부... 351

[그림 3-22] 분리막 반응기를 이용한 수소생산 및 연소전 CCS 공정에 대한 전체... 352

[그림 3-23] 충전층 반응기와 분리막 반응기 각각을 이용한 메탄 수증기 개질 반응의 수소... 353

VI. 플랙시블 에어로겔 블랑켓 기술 개발(Development of Technology of Flexible Aerogel Blanket) 364

[그림 2-1] 실리카 에어로겔 분말 미세구조 SEM 사진 372

[그림 2-1] 실리카 에어로겔 분말 미세구조 SEM 사진 372

[그림 2-2] 에어로겔 분말 제조공정 373

[그림 2-3] 초음파 전처리 공정 조건에 따른 소수화겔 미세구조 SEM 사진 374

[그림 2-4] 이동식 소수화겔 분무장치 374

[그림 2-5] 소수화겔 분무장치 개략도 374

[그림 2-6] Aerogel Blanket 미세구조 SEM 사진 375

[그림 2-7] 에어로겔 블랑켓 시료 376

[그림 2-8] 에어로겔 복합체 혼합용액 제조공정 및 제조된 복합체 377

[그림 2-9] 비직조 세라믹화이버 및 세라믹화이버 성분 378

[그림 2-10] 비직조 섬유가 첨가된 다양한 분산용매 378

[그림 2-11] 소수화겔/이소프로판알코올 용액 378

[그림 2-12] 최적화된 조건으로 제조된 섬유 분산용액 379