[최종목표]□ 급속충전 열관리 시스템 능동제어 다면 냉각 기술 개발(양면시스템) - 다면 냉각 적용 부품 설계/해석 및 부품 제작 : 급속 충전 요구특성에 따른 배터리 열 영향 분석 : 배터리 모듈 및 배터리 케이스 열관리 최적화 구조 및 방열 설계 : Thermal Management 해석 모델 개발 및 최적화 : 급속 충전 ...
본 연구의 목표는 극한 조건에서 고에너지밀도 배터리의 열관리를 위해 성능을 유지하면서 열관리 시스템의 부피를 최소화하기 PCM-그라파이트 복합소재, 히트파이프, 고효율 열교환기를 복합적으로 활용한 “통합 상변화 열전달 패키지 (Integrated Phase-chagne Heat transfer Package)” 적용을 통해 배터리 열관리 시스템의 최적화 연...
① 1차년도 연구내용: 문헌 및 플랫폼 구성요소 수요조사, 통합 플랫폼 구성을 위한 데이터 베이터 구축, 통합 설계 툴의 구성요소 결정, 통합 설계 툴의 구성요소 결정, 지열 및 공기열 에너지 시스템 평가방법 비교
② 2차년도 연구내용: 수열시스템 세부 모델링 및 툴 개발, 수온변화 등 하천 환경시스템 모델링 및 툴 개발, LCCP 모델링 및 툴 개발, LCC 모델링 및 툴 개발
③ 3차년도 연구내용: 건물특성별, 열원별, 지역별 전공정 수열 시스템 개발, 집단에너지, 열 네트워크 방식의 전공정 수열 시스템 개발, 개별 프로그램 간 인터페이스 개발, 맞춤형 별 입력데이터의 데이터베이스화
④ 4차년도 연구내용: 개발 통합 설계 플랫폼 활용 환경영향을 고려한 수열에너지 잠재량 평가기준 마련, 개발 통합 설계 플랫폼 활용한 수열시스템 이격거리 결정, 제로에너지 건축물 규정 설계 프로그램 적용방안 도출, 통합설계 프로그램의 수열설계 프로그램 표준화 및 사용자 편의성 강화(GUI)
본 센터의 목표를 달성하기 위해 3개의 연구그룹으로 센터를 구성함.
1그룹 : 신재생에너지 생산/변환 성능 고도화 기술개발
건물일체형 태양광/열 발전(BIPVT) 성능을 극대화(열에너지 변환율 100% 향상, 생산량 350 W/m2)하고, 잉여전력 연료화 (수소 변환 효율 75%) 및 연료전지 발전기술을 통하여 에너지 생산량을 향상시키고 (0.3 W/cm2), 위 두 기기에서 발생하는 중-저온 폐열을 통해 전기에너지를 생산하는 열-전기화학 전지(30 mV/K, ZT>3.3 이상)를 개발하여 신재생에너지 생산/변환 성능 고도화를 실현함.
2그룹 : 고밀도 건물에너지 저장/활용 기술을 적용한 냉난방 겸용 혼합축열 기술 개발
냉매/이온성 액체 혼합물을 활용한 열에너지 저장기술(저장밀도 550 kJ/kg)과 H2O/LiBr 용액의 상온 농도차 포텐셜을 이용한 열에너지 저장(SSA) 기술을 개발. 또한 SSA를 통한 냉난방 동시 활용 시스템(COP 0.5)과 솝션 열배터리 시스템(COP 0.4)을 개발하여 건물 냉난방 부하변동에 유동적으로 대응. 고효율 혼합축열조를 개발(축열밀도 50 kWh/m3)하고 부하 특성을 고려한 운용기술을 개발하여 고밀도 건물에너지 저장/활용 기술을 적용한 냉난방 겸용 혼합축열 기술을 개발함.
3그룹 : 패시브/액티브 핵심 원천기술 및 건물유형별 통합시스템 최적설계 기술개발
패시브 디자인과 액티브 시스템 핵심기술 개발을 통해 건물에너지 부하를 저감하고 건물유형별 통합시스템 설계를 최적화함. 실증데이터 기반 통합 최적화 플랫폼을 구축하여 최종적으로 주거 및 비주거 건물에 대하여 플러스에너지 20%를 달성함.
본 과제는 고온다습한 열대 기후에 특화된 리튬이온 배터리 기반의 차세대 에너지 저장 시스템(ESS)과 분산 ESS 제어 기술을 개발하는 연구임. 특히 동남아시아와 같은 열대 지역 시장에 진출하기 위해 현지 실증과 사업화를 목표로 함.
연구 목표는 1~2차년도에 배송된 ESS 4대(3kWh 2대, 50kWh 1대, 18kWh 1대)의 현지 실증(SIT 지원), 목표 시장 진출을 위한 각종 인증 획득, ESS 양산 체계 준비, 그리고 동남아 ESS 사업화 추진에 있음. 또한 최적화 알고리즘을 적용한 최적의 열관리 시스템 설계와 ESS 열관리 시뮬레이터 개발(시스템 레벨)을 목표로 함.
핵심 연구 내용은 배송된 ESS 4대의 현지 설치 및 운영에 대한 기술 지원을 수행하고, 데이터 수집 및 원격 모니터링 시스템을 구축하여 화재안전성, 구동안정성, 에너지변환효율 등을 분석하는 것임. 싱가포르 및 동남아시아 수출에 필요한 인증을 획득하고, 말레이시아 등 동남아시아에 생산 설비 구축을 고려하며, BMS with SDM, PCS, EMS 등 요소기술의 자체 생산 및 개별 사업화를 추진함. 현지 사업화를 위해 Regentech, Climateasia와 MOU를 체결하고 마케팅 킷을 제작함. 고려대학교는 다목적 유전 알고리즘을 활용한 열관리 시스템을 설계하고, 배터리 실험 및 시뮬레이션 해석을 통해 오차율 10% 이내의 ESS 배터리 열관리 시뮬레이터를 개발함.
기대 효과는 신재생 에너지 확대에 따른 ESS 및 전기자동차 적용 시 고에너지 밀도 배터리 기술 확보에 기여하고, 복합 상변화 열전달 패키지 기술 적용으로 관련 시장 전망을 밝히는 데 있음. ESS 배터리 열관리 모듈 시뮬레이터 개발을 통해 신속한 시스템 분석 및 효율적 관리가 가능하며, 고온다습한 환경에 효율적으로 대응하는 ESS 배터리 열관리 시스템 기술 확보 및 전고체 배터리 열관리에도 적용 가능한 미래 원천 기술 확보가 예상됨. 이를 통해 ESS 배터리 산업 시장 활성화 및 글로벌 인재 육성, 동남아시아 등 신시장 개척을 통한 고용 창출 효과를 가져올 것으로 전망됨.