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우레아 열분해 시스템 개발 (도약과제) - 학생과 함께 이룬 성과물조회수 663
이창희 (leemech)2017.08.14 10:08
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연구과제는 성공리에 개발이 완료되어 현재는 대기업에서 생산되는 질소산화물 저감시스템에 장착될 예정이며 다양한 수행한 연구결과를 실제품에 적용되고 있다.

송원대학교 기계자동차공학과 이창희교수는 이렇게 다양한 연구를 비록 많은 연구를 하지 않은 학부학생들이지만 많은 경험과 연구 수행능력을 함양하여 드 넓은 대양을 훨훨 날 수 있는 그날 까지 저는 그대들과 항상 함께 할 것입니다.


 

산업용/선박용 저온 배기가스를 활용한 우레아 열분해 시스템 개발


1. 최종목표

산업용/선박용 우레아 열분해 시스템의 개발

- 질소산화물 저감을 위한 산업용 우레아 노즐 및 dosing 시스템 개발

- 산업용 버너 노즐 및 열분해 시스템의 개발

시스템 및 모듈 최종 시제품 개발 및 성능 평가

- 구성품 모듈화 및 compact

- 구성품와 모듈의 line-up 구축을 위한 설계 및 성능 인자 검증

 

2. 개발내용 및 결과

우레아 열분해 메커니즘 검증

- 우레아 열분해 이론적 검증

- 열분해 시스템 전체 개략도를 통한 열분해 해석적 검증

- 열분해 시스템 mass heat balance(열정산 방법) 방법을 이용한 각 부품의 이론적 검증 및 실증 검증

우레아 열분해 시스템의 설계 및 제작

- 우레아 열분해 시스템을 통한 Blower Burner Specification 검증

- mass heat balance 방법을 통한 시스템의 P&ID 구성

- 열분해시스템의 버너 내부 유동 해석 및 검증

열분해 시스템의 제어시스템 제작/설치

- 열분해시스템의 제어로직 및 시스템 구성

- heat balance 계산 및 각 구성품의 시스템 최적 제어로직 구현

- 엔진 부하에 따른 우레아 분사량에 따른 Burner 열량 최적제어

열분해 시스템 성능평가 및 최종 성능 공인 인증

- 우레아 열분해 시스템을 활용한 우레아 열분해 성능 실험 및 평가

- 공인인증기관을 통한 열분해용 버너의 열효율 성능평가 및 우레아 열분해 효율 검증

 

3. 사업성과

기술적 성과

- “선박용 요소수 열분해 장치 및 이를 포함하는 시스템특허 출원 및 등록 (출원번호:10-20160018571, 등록번호: 10-1743549(2017.05.30.)

- 본 과제를 통해 개발된 제품은 선박용 SCR 시스템 중 우레아 열분해 시스템으로서 공간적 축소 및 시간적 반응시간 단축을 통해 시스템의 안정성 입증

- 현재 대형 선박용 SCR 시스템의 수주의 증가로 인하여 해당 과제에서 도출된 결과물을 적용 가능하며 우레아 열분해 효율 안정성 확보됨으로 개발품의 적용이 가능할 것으로 판단됨.

경제적 성과

- 대형 선박의 SCR시스템 수주가 증가함에 따라 본 연구개발품 채택을 통해 개발품의 인증과 더불어 경제적 시너지 효과가 증대가 예상 됨.

- 개발 시스템의 대기업의 SCR 시스템에 적용되면 국내외 조선기자재의 주목을 통해 수요처의 증대와 더불어 제품의 성능 인증 확보 됨.

- 제품의 품질관리 및 품질보증을 위한 전담부서 및 인력충원 통해 경제적 시너지 효과가 예상됨.

사회적 성과(일자리 창출 등)

- 본 연구개발을 통해 기술인력 육성 및 다각적인 인재양성을 통해 일자리 확대가 예상됨.

- 설계 및 시스템 패키지를 위한 설계인력 확보를 통해 인력 창출이 예상됨.

- 201611일부로 IMO Tier3의 발효로 인하여 SCR 시스템 수요의 증대로 개발시스템의 장착에 따른 개발 인원의 증가가 필요 함.

 

4. 기술개발결과 활용계획

기존 SCR 시스템의 열분해 시스템의 구성은 버너와 열분해 장치가 서로 분리되어 있고 공간적 설치와 열분해 시간이 증가로 인해 설치 영역이 증가의 단점을 가지고 있다. 본 개발품이 SCR 시스템의 열분해 시스템이 적용되면 공간적 축소와 우레아 열분해 시간단축으로 인해 협소한 공간 설치가 가능하다.

현대중공업, 두산엔진, 삼성중공업 및 STX 엔진에 본 개발품 홍보 및 실증 검증을 통해 열분해 시스템 적용이 증가될 것으로 판단됨.

 

5. 기술개발자료의 보안관리

보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술

- 본 연구개발품은 연구개발에 따른 특허 출원 및 등록을 통해 특허의 보호를 받을 수 있도록 제품을 보호할 수 있도록 구성함.

연구개발의 기술임치 및 특허 출원등록 실적

- 특허등록번호 10-1743549 (2017.05.30.) : 선박용 요소수 열분해 장치 및 이를 포함하는 시스템

- 특허등록번호 10-1700407 (2017.01.25.) : 선박 엔진 배기가스 처리용 요소수 열분해 버너 장치 및 상기 선박 배기가스 처리용 요소수 열분해 버너 장치를 포함하는 선박엔진 배기가스 처리 시스템

- 특허등록번호 10-1698750 (2017.01.17.) : 선박 보기엔진용 배기가스 처리 시스템 및 상기 선박 보기엔진용 배기가스 처리 시스템에 적용되는 혼합 챔버

- 특허등록번호 10-1678836 (2016.11.17.) : 선박 보기엔진 배기가스 처리용 요소수 주입장치

 

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