EV 배터리 재활용 공정을 한 폐루프형 히트펌프 하이브리드 열풍 건조 공정 시뮬레이션 연구 (Numerical Analysis of Closed Loop Hot Air Dryer and Heat Pump Hybrid System for EV Battery Recycling Process)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 27권 / 5호 / 50 ~ 59페이지
· 저자명 : 이정길

초록

전 세계적인 탄소 배출량 규제 강화로 인해 기존 내연기관 자동차 시장이 전기 자동차 시장으 로 급격하게 전환되고 있다. EV 배터리의 핵심 원자재인 리튬, 코발트, 망간 등은 우리나라에서 채 굴되지 않으며 세계적으로도 채굴량이 한정되어 있기 때문에 소재 확보를 위한 국제적 무역 긴장이 팽배해지고 있다. 따라서 우리나라뿐만 아니라 국제적으로 폐 EV(Electric Vehicle) 배터리 재활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 기존 산업용 보일러의 열원을 활용하는 습식 제련을 포함 하는 EV 폐 배터리 재활용 공정의 건조공정 에너지 소비량 및 탄소 배출량을 획기적으로 저감시킬 수 있는 폐루프형 히트펌프 하이브리드 열풍 건조 공정을 제안하고 세 가지 서로 다른 HFO (HydroFluoro-Olefin) 계열 Low-GWP(Low-Gobal Warming Potential) 냉매 적용한 폐루프형 히트펌프 하 이브리드 열풍 건조 공정 시스템 성능을 분석하여 최적 냉매와 최적 운전조건을 선정하였다. R1233zd(E) 냉매를 적용하고 증발기 및 응축기 온도를 각각 38℃ 그리고 82℃로 설정했을 때, 최대 COP(Coefficient Of performance)와 SMER (Specific Moisture Extraction Rate)값은 각각 5.42와 1.51이었다.

영어초록

Due to tightening global regulations on carbon emissions, the existing internal combustion engine vehicle market is rapidly converting to the battery vehicle market. Since lithium, cobalt, manganese, etc., which are the core raw materials of EV batteries, are not mined in South Korea and the amount of mining is limited, the international trade tensions to secure materials are increasing. Therefore, the interest in recycling waste electric vehicle (EV) batteries is increasing. This study proposed a closed-loop heat pump hybrid hot air drying process that can drastically reduce energy consumption and carbon emissions in the EV waste battery recycling process, including wet smelting using the heat sources from industrial boilers. The optimal refrigerant and optimal operating conditions were selected by analyzing the system performance with three different HFO (hydrofluoro-olefin) and low-GWP (low-gobal warming potential) refrigerants. When the R1233zd (E) refrigerant was applied in the proposed system and the evaporator and condenser temperatures were set to 38℃ and 82℃, respectively, the maximum value of COP (coefficient of performance) and SMER (specific moisture extraction rate) were 5.42 and 1.51, respectively.

참고자료

· 없음