[표지] 1
제출문 2
환경기술개발사업 단계보고서 요약서 3
요약문 4
목차 6
1. 연구개발과제의 개요 10
가. 연구개발 목적 10
1) 연구개발의 개요 10
2) 연구개발 대상의 국내·외 현황 10
나. 연구개발의 필요성 11
1) 연구개발의 중요성(필요성) 11
2) 기술개발의 차별성 13
다. 연구개발 범위 14
1) 연구개발의 목표 및 내용 14
2) 평가의 착안점 및 기준 16
3) 연구개발의 추진전략·방법 및 추진체계 17
2. 연구수행내용 및 성과 25
가. 연구 내용 25
1) 연구개발의 목표 및 내용 25
2) 연구 최종 목표 25
나. 연구개발 성과 25
1) Site 선정 25
2) 1차년 공정 시스템 구성 : Land Fill Gas / 충주 실증 사이트 32
3) 2차년 공정 시스템 구성 : Bio-Gas / 정읍 실증 사이트 32
4) Raw Feed Gas & Mass-Balance Data 33
5) Raw Feed Gas Purification System 34
6) O₂ Removal System 35
7) CO2 Removal System 36
8) CH₄ Decomposition Reactor & Heat Exchanger(EX-301) 38
9) Process system M&S Case Study 39
10) M&S Flow Sheet 기관별 연구 데이터 및 Vendor dwg 반영 41
11) 상용화 시스템 M&S 추친 48
12) 기존제품과의 경쟁력 조사 48
13) 산출물 시장과 국내외 판로 분석 55
14) 경제성 분석 58
3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 66
가. 목표 66
1) 최종목표 66
2) 상세 목표 66
3) 연구개발의 목표 및 내용 66
나. 목표 달성여부 66
1) 연도별 연구개발 목표 달성 여부 66
다. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) 67
1) 실증사이트 선정 지연에 따른 통합시스템 최적화 설계 지연: 9월 계약 / 전북 정읍(축산분뇨) 67
2) 중소·형 바이오를 포함한 바이오가스화 시설의 조사 필요 67
3) 사업성, 기술검증 및 시장진입을 위한 상세 경제성 분석 추가 진행 필요 67
4. 연구개발성과의 활용 계획 등 68
가. 연구개발결과의 활용방안 68
1) 태양열 활용 바이오메탄 개질시스템 플랜트 공급판매 68
2) 태양열 집광 및 반응기(furnace, reactor)의 설계제작 기술제휴 68
3) 수소생산 스테이션의 시스템 설계 엔지니어링 68
4) 수소가스의 연료전지와 고압압축탱크(tube trailer) 판매 공급 68
나. 사업화계획 및 효과 68
1) 사업화계획 68
2) 사업화 전략 69
별첨[내용없음] 71
1. 자체평가 의견서(주관연구기관)[내용없음] 71
2. 자체평가 의견서(참여기업)[내용없음] 71
3. 성과활용보고서[내용없음] 71
4. 성과목표달성도[내용없음] 71
[뒷표지] 72
[표 31] 1-2 차년 Law Feed Gas(Land Fill Gas&Bio-Gas) Data 33
[표 32] 1-2차년 시스템 구성별 Product(H2&Carbon Black&Steam) 비교 34
[표 33] Raw Feed Gas Purification System Skid 구성 관련 1-2차년 PFD 34
[표 34] O₂ Removal System By-pass Flow 변경 관련 1-2차년 PFD 35
[표 35] O₂ Removal System 포함여부(Case#01:공정 포함/Case#02:공정 제외) 관련 Case Study 35
[표 36] 폐열 활용 시스템 포함여부(Case#01:공정 포함/Case#02:공정 제외) 관련 Case Study 36
[표 37] 2차년 최적화 CO₂ Removal System Type 선정 기준 36
[표 38] 반응기 후단 열교환기 M&S 이상 데이터 관련 Case Study PFD 38
[표 39] CH₄ 반응 폐열 방안 활용 시스템 관련 Case Study PFD 39
[표 40] M&S(Modeling&Simulation) Case Study 선정 기준 39
[표 41] Raw Feed Gas Purification System 구성 Flow Sheet 반영 41
[표 42] Raw Feed Gas Purification System Spec 반영 데이터 : 이엔켐 회신 자료 기준 42
[표 43] O₂ 제거 촉매 반응 데이터 M&S Flow Sheet 반영 43
[표 44] O₂ 제거 시스템 포함여부 관련 M&S Case Study 43
[표 45] O₂ 제거 반응 폐열 활용 시스템(Case#!:공정 포함/Case#02:공정 제외) 관련 M&S Case Study 44
[표 46] CO₂ 제거 방식(Case#01:Membrane/Case#02:MEA-Solvent) 관련 M&S Case Study 44
[표 47] CH₄ 분해 반응 및 후단 열교환 시스템 데이터 M&S Flow Sheet 반영 45
[표 48] 반응기 후단 온도 조건 관련 Heat Exchanger M&S Case Study 46
[표 49] Heat Exchanger 상세설계 관련 자료 47
[표 50] Heat Exchanger 최적화 관련 Type 변경 검토 데이터 47
[표 51] 상용화 M&S(Modeling&Simulation) Case Study 선정 기준 48
[표 53] 특허 조사 검색식 49
[그림 1] 자연에너지 시스템 kW급의 Capital cost에 대한 전체시스템 비용 13
[그림 2] 바이오 바이오메탄 가스 활용 시스템 개념 구성도 14
[그림 3] 바이오 바이오메탄 가스 활용 시스템 P&ID 17
[그림 4] 반응기에 투입 가스량에 따른 온도분포 17
[그림 5] 반응기 내부에서 복사/대류/전도 열 전달 영향 평가 18
[그림 6] 반응기 내부에서 열응력 평가와 설계검증 19
[그림 7] 반응기를 제외한 나머지 기기들에 필요한 에너지와 사양 20
[그림 8] 시스템 내 잉여열 활용 열교환 시스템의 개념 20
[그림 9] 수소생산시스템의 PFD와 P&ID의 구성형태 21
[그림 10] 시스템 효율계산에 관한 개념 22
[그림 11] 충주위생 바이오 현장 평면도 26
[그림 57] 1차년 연구과제 Process Flow Diagram 32
[그림 58] 2차년 연구과제 Process Flow Diagram 32
[그림 59] Raw Feed Gas Data(Bio-Gas/Flow Rate: 9N㎥/hr) 반영 최적화 시스템 구성 관련 공정 흐름도 33
[그림 68] CO₂ Removal PFD Case #01 : CO₂ Membrane System 구성 37
[그림 69] CO₂ Removal PFD Case #02 : CO₂ Membrane Systme 구성 37
[그림 70] CO₂ Removal PFD Case #03 : DEPG(Physical Solvent) Sysemt 구성 38
[그림 15] M&S Flow Sheet Case Study #01 : 최적화 파일럿 공정 시스템 구성 Case Study 40
[그림 16] M&S Flow Sheet Case Study #02 : 공정 시스템 구성 40
[그림 17] M&S Flow Sheet Case Study #03 : O₂ 제거 공정 제외 구성 검증을 위한 Case Study 40
[그림 18] M&S Flow Sheet Case Study #04 : MEA-Solvent 구성 검증을 위한 Case Study 41
[그림 136] 바이오가스 수율 52
[그림 137] 국내 수소시장 현황 55
[그림 138] 수소 저장 및 운송 56
[그림 139] 수소차량 충전 56