IGCC 석탄가스화 복합 발전 - CO2 회수 - 미래를 위한 유망 신기술 신 재생에너지 기술목차 1. IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) 란 ? 2. IGCC 필요성 3. IGCC 기술 동향 4 . IGCC 의 CCS(Carbon dioxide Capture and Sequestration) 기술 5. CCS 의 기술 동향 6 . IGCC 관련 특허출원 현황 1) 국가별 특허출원 동향 2 ) 기술분류 별 특허출원 동향 3 ) 상위 출원인 ( 기업 ) 현황 4 ) 국가 - 기술 별 특허출원 현황 5 ) 상위 출원인 ( 기업 )- 기술 별 특허출원 현황 7. 주요 ( 핵심 ) 특허 및 기술대비 1 ) 연료전지응용기술 2 ) 기타기술 8 . 참고자료IGCC 란 ? ( Integrated Gasification Combined Cycle) 석탄 및 중질잔사유 , 바이오 매스 등과 같은 저급의 고체 및 액체 시료를 불완전연소 및 가스화반응 시켜서 CO 와 H2 가 주성분인 가스를 만든 후 가스터빈에서 1 차 발전 , 증기터빈으로 2 차 발전을 하는 방식을 말한다 1.IGCC 필요성 - 한국 에너지 자원 97% 수입 에 의존 - 국내 전체 발전량의 1/3 이 석탄 발전 - 기존 석탄 발전소 SOx , NOx , CO2 배출량이 다른 발전 원보다 많다 - 한국 온실가스 배출량 세계 9 위 - CO2 감축 의무 부담국 될 가능성 높음 - 국제 에너지 기구 (IEA) 예측 2030 년 아시아 지역 석탄수요 34 억톤 2000 년 대비 1.8 배 ( 인도 제외 ) - 천연가스 (LPG) 로 대체하려면 매년 11 조 엔 이상의 연료비용 추가 부담 - 전 세게 산업부문 발생하는 CO2 중 30% 가 전력생산에서 발생 ( 석탄화력발전이 가장 큰 발생원 ) - 전기를 생산하는데 사용되는 석탄의 비중 한국 31% 일본 28% 미국 50% 독일 57% 인도 70% 중국 80% 호주 82% ( 국제에너지기구 2005 년 ) - IGCC 근본적인● 신 석탄 발전 방식 연구에 대한 세제지원 가장 적극적 ● SAFE ACT OF 2001 과 ENERGY POLICY ACT OF 2002 신 석탄 발전기술 도입 활성화를 위한 기술발향과 인센트브 내용 명시 ● COOL WATER PROJECT 1984~1988 추진 ( 최초의 석탄가스화 전기 생산 프로젝트 ) ● 이후 정부의 50% 자금 지원 300MW 급 석탄 IGCC 발전소 를 GE 에너지사 가스화 기술과 CONOCO PHILLIPS 사 가스화 기술을 실증 설비 건설 2) 일본 ● SUNSHINE 프로젝트 1983 년 시작 정부의 수조원 지원 2 톤 / 일급 설비 ● 1997 년 200 톤 / 일급 IGCC 시험 플랜트 가동 ( 90% 비용 정부 지원 ) ● 250MW IGCC 발전플랜트 건 설 2008 년 ( 자체 기술 30% 비용 정부 지원 ) ● 20 년 이상 정부의 지원 300MW 급 IGCC 자체 기술 보유 ( 2008 년 ) ● 공기를 사용하는 독자적 방식 실증 성공 ● 10 배의 기술 SCALE-UP 도전 200 톤 / 일과 2000 톤 / 일 규모 의 실증을 통해 ● IGCC 기술 실증 능력 보유 3 .IGCC 기술 동향 (5) - 국내 정부 ● 2004 년 12 월 제 2 차 전력수급기본계획 300MW 급 CCT(CLEAN COAL TECHNOLOGY) 1 호기 반영 ● 제 2 차 신재생에너지 기본계획에서 12 년까지 총 발전량의 7% 를 IGCC 를 포함한 재생에너지로 대체 계획 수립 ● 제 14 차 과학기술관계 장관회의에서 석탄가스화 복합발전 실용화 추진계획 ( 안 ) 을 의결 ● 서부발전과 두산중공업이 태안에 300MW 급 석탄 IGCC 발전소 건설 추진 중 ● 2006 년 12 월 IGCC 사업단 조직 2010 년 3 월까지 1 단계 사업 진행 ● 2011 년 2 단계가 재 시작되어 본격적인 건설 진행 민간 부문 ● 2009 년부터 SK 에너지와 POSCO 가 석탄가스화 기술 보유 추진 ● 2010 년 6 월 SK 에너지가 KBR에 의해 CO 를 CO2 로 전환하여 분리하는 방법 화학적 흡수법 물리적 흡수법 막분리법 순산소 연소 철강 , 암모니아 등의 생산 중에 발생하는 CO2 를 분리하는 방법 표 .2 CO2 분리 및 회수 기술 분류 4 .CCS 기술 동향 - 국외 2010 년 말 기준 총 74 개의 대형 CCS 프로젝트가 각국에서 추진 중 대부분 미국 , 유럽 , 호주 및 중국에 집중 . 미국 2007 년 에너지 부 (DOE) 주관으로 탄소격리기술 로드 맵 발표 국가차원의 기술개발과 실용화에 착수 이후 2010 년 2 월 오바마 대통령의 지시로 체계적인 R D 추진을 위한 마스터 플랜 수립 동년 9 월 보급을 고려한 CCS 연구 및 로드 맵을 발표 . 일본 1980 년대 말부터 CCS 연구 시작 1990 년대 중반 이후 국가차원의 R D 프로젝트로 운영 경제산업성 산하의 NEDO 가 프로그램을 관리 지구환경산업기술연구기구에서 R D 를 수행 , 2015 년부터 약 1 억 t 의 이산화탄소를 심해에 저장 하기 위한 계획을 추진 , 대규모 실증시험을 통해 2020 년까지 관련 기술을 실용화 하는 것을 목표로 하고 있다 . 또 해양분사 및 해양저류 기술의 실용화에 요구되는 국제사회의 합의를 유도하기 위한 해양생태계 영향평가기술 개발을 병행 중이다 . 유럽 2020 년까지 화력발전소의 이산화탄소 무 배출을 목표 로 하는 EU Zero Emission Power Plant Platform 을 설치 운영 중 15 개의 실증 프로젝트 진행 특히 노르웨이는 Sleipner Snohvit CCS 프로젝트를 통해 오랜 기간 CCS 를 연구 . 5 .구분 추진주체 추진목표 추진전략 주요 프로그램 미국 ● 에너지부 주관 ● NETL 이 주요 프로그램 운영 ● 2012 년 까지 , 10% 이하의 에너지 비용 추가로 , 발생 CO2 의 90% 를 포집하고 , 포집 CO2 의 99% 를 영구 저장하는 화석연료 전환 시스템 개발 ● 연구소요 발굴에서부터 상용화까지 체계적인 일련의 프로세스를 구축 전주기 , 전CCS 기술 장착 고효율 석탄 발전소 운영 ● 기후변화법안 제정을 통한 CCS 기술개발 공식화 단기 내 조기상용화가 가능한 연소 후 포집기술에 주력 신규 및 기존 화력발전소 모두에 CCS 기술 적용 추진 ● 상업규모 CCS 실증 프로젝트 적극 지원 ● 탄소저감 기술 (CAT) 프로그램 표 .3 국가별 CCS 기술 R D 전략 비교표CCS 기술 동향 - 국내 1998~2003 년 에 걸쳐 과학기술부의 중점 국가연구 개발사업의 일환으로 8 개 과제에 대한 연구로 시작 이후 21 세기 프론티어 연구 개발 사업으로 2002~2012 년에 걸쳐 해양 및 지중저장 기술개발과 실증사업을 추진 . 해양수산부는 2015 년 이후 해양퇴적층에 연간 1 천만톤의 이산화탄소를 처리하기 위해 이산화탄소 해양처리기술개발 사전타당성 기획연구 수행 . 2000 년부터 2009 년 까지 CCS 기술 개발에 투입된 총 정부 예산 1069 억원 전체 예산의 80% 인 854 억원이 포집기술 개발에 투자 . 그림 .5 우리나라의 연도별 CCS R D 예산 5 .IGCC 관련 특허출원 현황 (1) 그림 .6 국가별 특허출원 동향 6 .IGCC 관련 특허출원 현황 (2) 그림 .7 기술 분류별 특허출원 동향 6 .IGCC 관련 특허출원 현황 (3) 그림 .8 상위 출원인 ( 기업 ) 현황 동향 6 .IGCC 관련 특허출원 현황 (4) 석탄액화 이산화탄소포집 기타 그림 .9 국가 - 기술 별 특허출원 현황 동향 6 .IGCC 관련 특허출원 현황 (5) 석탄액화 이산화탄소포집 기타 그림 . 10 상위 출원인 ( 기업 )- 기술별 특허출원 현황동향 6 .주요 ( 핵심 ) 특허 및 기술대비 (KR 2010-0125497 ( 두산중공업 ) – 연료전지이용 )(1) - 용융탄산염 연료전지 는 발전소에 연결되어 연도가스에 포함된 이산화탄소를 회수하도록 이루어지므로 이산화탄소의 회수를 위한 소요 동력 및 장치의 규모가 최소화 될 수 있다 . - 유량조절기는 회수된 이산화탄소의 일부를 순산소촉매산화기에 공급 하여 전지이용 (2)IGCC 시스템 그물 출력 및 가열 속도를 향상 황 제거 시스템에 입구에서 실질적으로 일정한 압력 가스 스트림을 유지 하기 위해 시스템 설계 솔루션 제공한다 . 설비비용의 비용 절감 을 허용 , 황 제거 시스템 작동 압력의 증가로 인한 장비의 크기의 감소 시킨다 . 7 . 주요 ( 핵심 ) 특허 및 기술대비 US 2009-508808 (GENERAL ELECTRIC COMPANY) – CO2 선택적 멤브레인 IGCC WITH CONSTANT PRESSURE SULFUR REMOVAL SYSTEM FOR CARBON CAPTURE WITH CO2 SELECTIVE MEMBRANES (CO2 선택적 멤브레인을 가진 탄소 캡쳐를 위한 일정 압력 유황 제거 시스템을 가진 IGCC)CO2 선택적 멤브레인 - 공급 가스를 합성가스의 풍부한 흐름과 CO2 부자로 분리 사전 - 압축기 - 높은 압력까지 가스 스트림을 증가시키기 위한 장치 황 제거 시스템 - H2S 와 H2 의 흔적을 제거 저온가스냉각시스템 - 저압의 CO2 생성물 스트림을 생성 7 . 주요 ( 핵심 ) 특허 및 기술대비 US 2009-508808 (GENERAL ELECTRIC COMPANY) – CO2 선택적 멤브레인화력발전 플랜트의 보일러 배기가스에 포함되는 이산화탄소를 회수할 때에 , 이산화탄소 회수후의 배기가스에 포함되는 아민 가스를 농축해 , 아민 가스를 탈초 장치의 상류측에 주입하거나 화로의 내부에 주입 가능하다 . 아민에 의한 2 차 오염을 방지해 , 게다가 보일러 효율의 저하를 억제 할 수 있다 . 또 , 농축 아민을 탈초 장치의 환원제로서 활용 할 수 있다 . 7 . 주요 ( 핵심 ) 특허 및 기술대비 JP 2010-238674 ( バブコック 日立株式会社 ) - 아민계 흡수액이용 二酸化炭素吸収装置を備えた火力発電プラント ( 이산화탄소 흡수 장치를 가진 화력 발전 플랜트 )탈초 장치 - 환원제를 주입해 질소산화물을 제거하는 장치 이산화탄소 흡수장치 - 아민계 흡수액으로 흡수시켜 회how}
IGCC 석탄가스화 복합 발전 -co _{2} 포집( 미래를 위한 유망 신기술 신 재생에너지 기술 )- 목차 -1. IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)란? · · · 22. IGCC 필요성 · · · 23. IGCC기술 동향 · · · 31) 미국2) 일본3) 한국4. IGCC의 CCS(Carbon dioxide Capture and Sequestration)기술 · · · 65. CCS기술 동향 · · · 81) 국외2) 국내6. IGCC관련 특허출원 현황 · · · 111) 국가별 특허출원 동향2) 기술분류별 특허출원 동향3) 상위 출원인(기업) 현황4) 국가-기술별 특허출원 현황5) 상위 출원인(기업)-기술별 특허출원 현황7. 주요(핵심) 특허 · · · 148. 주요(핵심)기술 대비 · · · 211) 연료전지응용기술2) 기타기술9. 참고자료 · · · 271. IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)란?석탄가스화복합발전(IGCC)이란 석탄 및 중질잔사유, 바이오매스 등과 같은 저급의 고체 및 액체 시료를 고온/고압 조건에서 불완전연소 및 가스화반응 시켜서 CO와 H2가 주성분인 가스를 만든 다음에가스정제공정을 거쳐 가스터빈에서 1차 발전, 증기터빈으로 2차 발전을 하는 방식을 말한다.IGCC의 경우에는 석탄을 환경친화적이면서 42~50%의 고효율로 활용이 가능하며 지구온난화 및 공해문제를 동시에 해결할 수 있다는 장점을 가지고 있어 선진국들에서는 70년대 후반부터 국가적인차원에서 연구개발과 실증 건설 및 운전에 대한 지원을 계속하고 있다.< 그림.1 석탄가스화 복합발전(IGCC) 시스템 구성도 >2. IGCC 필요성- 한국 에너지 자원 97% 수입에 의존- 국내 전체 발전량의 1/3이 석탄 발전- 기존 석탄 발전소 SOx NOx CO2 배출량이 다른 발전 원 보다 많다- 한국 온실가스 배출량 세계 9위 -> CO2 감축 의무 부담 국 될 가능성 높음- 국제 에너지 기구N COAL TECHNOLOGY) 1호기 반영● 제 2차 신재생에너지기본계획에서 12년까지 총 발전량의 7%를 IGCC를 포함한 재생에너지로 대체 계획 수립● 제 14차 과학기술관계 장관회의에서 석탄가스화복합발전 실용화 추진계획(안)을 의결● 서부발전과 두산중공업이 태안에 300MW급 석탄 IGCC 발전소 건설 추진중● 2006년 12월 IGCC사업단 조직 2010년 3월까지 1단계 사업 진행● 2011년 2단계가 재 시작되어 본격적인 건설 진행● 2009년부터 SK에너지와 POSCO가 석탄가스화 기술 보유 추진● 2010년 6월 SK에너지가 KBR사와 합작법인 출범● POSCO는 미국 CONOCO-PHILLIPS사 석탄가스화기 도입 광양제철소 석탄부두 인근에 합성천연가스 생산 플랜트 건설● 2009년 삼성엔지니어링이 미국(GE사)과 호주(PERDAMAN CHEMICALS, COAL-TO-UREA, SHELL사)에서 석탄가스화 프로젝트 EPC를 수주4. IGCC의 CCS(Carbon dioxide Capture and Sequestration)기술전 세계 산업부문에서 발생하는 CO2중에서 전력생산에서 약 30%가 발생하는데 석탄화력발전이가장 큰 발생원이다.< 그림.4 발전원별 이산화탄소 배출량 >IGCC는 원리적으로 CO2에 대응하기가 유리하다. 그 이유는 2가지로, IGCC가 고압에서 운영되기때문이고 합성가스를 수소와 CO2가 주성분인 상태로 전환이 비교적 쉽기 때문이다. IGCC는 고압에서 운영되므로 CO2를 포집하는데 물리적 용매 사용이 가능하다.< 그림.5 CCS 기술 개념도 >CCS 기술은 화력발전소, 철강 및 시멘트 공장 등에서 배출되는 대량의 CO2를 포집하여 대기로부터격리하여 저장하거나, 유용한 물질로 전환하여 활용하는 일련의 기술을 의미한다.1) 포집(Capture) : 연소 후, 연소 전 및 연소 중 포집기술로 구분되며, 포집 비용이 전체 CO2처리의 약 75% 차지.2) 수송(Transportation) : 고농도로 포지된 CO2를 탱크롤리을 위해 시장창출(market-pull) 전략 추진● CCS 실증 프로그램 (flagship 프로젝트)호주● 자원에너지 관광부가 주관 CO2CRC가 CCS R&D 수행● CSIRO, CCSD 및 CLET 등에서도 관련 R&D 추진● 2030년 수소경제로의 진입에 대비하고 무 배출 발전소 및 에너지 안보 확립을 위하여 2016년 이후 CCS 기술 상업화 진입● CO2 정장 잠재력이 큰 국가로, 저장기술개발에 주력● CO2 주입 저장 모니터링/ 검증은 자력 개발● CO2수송/유지관리는 국제공동연구 추진● CCS 기술개발을 정부가 주도하는 가운데, 연구소, 기업, 대학 및 국외기관과의 협력 실증프로젝트를 통해 상업화 시기 단축● CO2 포집 및 저장기술 연계개발 프로젝트 다수 운영● 저탄소기술 실증기금(LETDF)● COAL21국제CCS연구소(GCCSI)영국● 에너지기후 변화부 (DECC)가 주도● 2014년, CCS 기술 장착 고효율 석탄 발전소 운영● 기후변화법안 제정을 통한 CCS 기술개발 공식화 단기 내 조기상용화가 가능한 연소 후 포집기술에 주력 신규 및 기존 화력발전소 모두에 CCS 기술 적용 추진● 상업규모 CCS 실증 프로젝트 적극 지원● 탄소저감 기술(CAT)프로그램< 표.3 국가별 CCS기술 R&D전략 비교표 >2) 국내 동향1998~2003년 에 걸쳐 과학기술부의 중점 국가연구 개발사업의 일환으로 8개 과제에 대한 연구로시작 이후 21세기 프론티어 연구 개발 사업으로 2002~2012년에 걸쳐 해양 및 지중저장 기술개발과실증사업을 추진. 해양수산부는 2015년 이후 해양퇴적층에 연간 1천만톤의 이산화탄소를 처리하기위해 이산화탄소 해양처리기술개발 사전타당성 기획연구 수행. 2000년부터 2009년 까지 CCS 기술개발에 투입된 총 정부 예산 1069억원 전체 예산의 80%인 854억원이 포집기술개발에 투자.< 그림.6 우리나라의 연도별 CCS R&D 예산 >6. IGCC관련 특허출원 현황1) 국가별 특허출원 동향< 그림.7 국가별 특허출원 동향 >탄소를 저장하도록 형성되는 이산화탄소저장조 및 상기 이산화탄소저장조와 연결되며, 상기 순산소촉매산화기의 온도 제어를 위하여 회수된 이산화탄소의 일부를 상기 순산소촉매산화기로 공급하도록 이루어지는 유량조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 이산화탄소 회수 시스템.기술분류본 발명은 발전소에서 배출되는 연도가스에 포함된 이산화탄소를 회수하기 위한 이산화탄소 회수 시스템에 관한 것이다.발명의 명칭고효율의 석탄가스화 연료전지 복합발전 시스템의 고농도의 CO2 회수 방법(Method for the recovery of high concentrations CO2 of Efficiency Integrated Coal Gasification Fuel Cell combined Cycle (IGFC) system)출원번호출원일출원인국가문헌종류2011-00960952011-09-23고등기술연구원연구조합KRA기술요지(요약)대표도면본 발명은 석탄으로부터 생산된 합성가스를 연료전지와 연계하여 고농도의 이산화탄소(CO2)를 회수하면서도 고효율 발전을 하는 석탄가스화 연료전지 복합발전 시스템(IGFC)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CO2가 포함된 합성가스를 연료전지에 순산소와 함께 공급하여 발전함으로써 별도의 CO2 포집설비 없이 최종적으로 고농도의 CO2를 회수하여, CO2 포집설비를 설치하는 공정에 비해 효율을 상승시키고 설비구성을 단순화할 수 있는 고효율의 석탄가스화 연료전지 복합발전 시스템의 고농도의 CO2 회수 방법에 관한 것이다.발명에 의하면, 고온 집진공정과 고온 탈황공정으로 구성된 석탄가스화 연료전지 복합발전 시스템에 있어서 상업용의 집진설비와 산가스 제거를 위한 습식공정을 적용한 통합공정에 비해 높은 효율을 얻을 수 있다.또한, 본 발명은 석탄가스화 연료전지 복합발전 시스템에 있어서 수성가스 전환과 이산화탄소 회수공정이 포함되지 않음으로서, 장치 투자비를 절감할 수 있으며, 뿐만 아니라 쉽게 고농도의 이산화탄소를 회수할 수 있는 효과를 가진다.주요청구항원국가문헌종류2009-*************7GENERAL ELECTRIC COMPANYUSA1기술요지(요약)대표도면CO2 캡쳐를 포함하는 가스화 복합 발전 (IGCC) 시스템은 선택적으로 H2S와 CO2를 이동된 syngas에서 제거하기 위해 CO2-selective 멤브레인과 사전-압축기와 유황 가스 제거 시스템을 포함하여 제공되며, 사전-압축기는 1 압력으로부터의 CO2-selective 멤브레인에서 유황의 제거 시스템에 엔터링하기 전에 2 압력까지 침투하는 스트림을 증가시킨다. 유황의 제거 시스템에서 거의 일정 압력을 유지하는 방법이 또한 여기에서 제공되, 분리를 위한 CO2-selective 멤브레인에 대한 공급 가스 스트림을 syngas 풍부한 흐름에 도입하는 것을 포함하고 그리고 한 여기에서 permeate 가스 스트림이 1 압력에 있는 가스 스트림을 침투한다 ; 1 압력에서부터 2 압력까지 permeate 가스 스트림을 증가시키기 ; 그리고 2 압력에 있는 permeate 가스 스트림을 사전-압축기의 유황의 제거 시스템 다운스트림에 도입하기.주요청구항CO2 제거를 위한 통합 시스템과 가스화 복합 발전 (IGCC)를 위한 산성 가스 제거, 공급 가스를 syngas 풍부한 흐름과 CO2 부자로 분리하기 위한 CO2 선택적 멤브레인은 압력에 있는 가스 스트림을 침투한다, 압력에서 압력보다 높은 압력까지 permeate 가스 스트림을 증가시키기 위한 CO2 선택적 멤브레인의 사전-압축기 다운스트림, 그리고 사전-압축기의 유황의 제거 시스템 다운스트림.기술분류본 발명 주소 의 실시 CO2 에 대한통합 시스템 을 구성 IGCC 시스템의 효율성을 향상시키기 위한 CO2 제거 및 산성 가스 제거 통합 가스화 복합 사이클용( IGCC )와 메서드 통합시스템을 제공함으로써 상기 요구 사항 및 황 제거.발명의 명칭二酸化炭素吸??置を備えた火力?電プラント(이산화탄소 흡수 장치를 가진 화력 발전 플랜트)출원번호출원일출원인국가문헌종류2010-23867420120517バブコ테이지.
XXX기계공학 00000000과 목 :제 출 일 :2000. 00. 00담당교수 :- 목차 -1. 문제정의 및 제품선정 · · · 21.1. 문제정의1.2. 브레인스토밍1.3. 건조대의 종류 및 파손1.4. 건조대 선정1.5. 개선방안예상1.6. 재료특성2. 관련이론 · · · 42.1. FEM(Finite Element Method) 이란 ?2.2. 유한요소법의 해석단계2.3. 유한요소법의 장?단점2.4. FEM 적용분야3. 유한요소 해석 · · · 63.1. 모델링 초안도3.2. 모델링 치수3.3. 모델링 사진3.4. 하중 및 강도해석3.5. Mesh3.6. 해석결과4. 개선사항 및 해석 · · · 154.1. 개선사항_1 - 재질변경4.2. 개선사항_2 - 두께(지름)변경4.3. 개선 후 해석결과4.4. 비교5. 종합평가 및 느낀점 · · · 191. 문제정의 및 제품선정1.1. 문제정의- 주변에서 파손 및 변형되게 쉬운 제품을 선정하여 CAD모델링하고, ANSYS를 이용한 FEM해석을 통하여 문제점을 해결한다.1.2. 브레인스토밍- 우리 주변에서 자주 파손되는 제품을 위주로 조사하였고 하중에 의한 파손이 아닌 제품,재질이 동방성이 아닌 제품, 모델링이 용이하지 않은 제품 위주로 추려내었다.제품명실생활이용량파손빈도모델링용이성하중파손여부재질의해석적절성1우산○○○○△2건조대○○○○○3그네△△△○△4등산고리△X○○○5전신주△X○X○1.3. 건조대의 종류 및 파손- 대학생과 같이 혼자 자취를 하거나 기숙사에서 생활하는 사람들은 대부분 빨래를 모아서한번에 하는 경향이 있다. 따라서 빨래를 한번에 건조대에 널어 놓게되어 자주 파손이발생한다. 아래는 건조대 종류와 파손된 사례를 보여준다.< 접이식 빨래건조대 >→파손전파손후< 이동형 롤러 빨래건조대 >→파손전파손후< 천정형 빨래건조대 >→파손전파손후1.4. 건조대 선정제품명빨래 건조대모델명아이넥스 미니 건조대제조회사(주) 대명아이넥스재질스테인레스(STS304)1.5. 개선방안예상1. 제품의 재질을 변경한다.2. 취약한 부분의 두께를 두껍게 한다.3. 추가적인 받침대를 설치한다.4. 하중을 지지하는 부위의 모양을 변형시킨다.1.6. 재료특성- 스테인레스(STS 304) : 스테인리스의 한종류로서 스테인리스강이란 ‘stain'과 'less'의 합성어로서녹이 슬지 않는 것을 의미한다. 그 이유는 금속표면에 크롬산화물이 치밀한막을 형성하여 산화를 방지하기 때문인데 크롬()을 12% 이상을 함유한강을 스테인리스강이라 한다. 스테인리스강은 크롬이 함유되어 있기때문에 강 표면에의 피막이 아주 얇게 형성되며 이 피막은 금속의산화의 주원인이 되는 산소가 금속 기지내로 침입하는 것을 차단하는부동테 피막으로 작용하여 녹이 슬지않는 우수한 내식성을 갖게 된다.STS 304 물성치1. 부식을 방지해주는 부동태 피막을 형성한다.2. 일반 탄소강에 비해 깔끔하고, 청정해 보인다.Young'sModulus195000 Mpa3. 내식성, 내열성, 저온강도, 기계적 성질이 양호하다.Poisson'sRatio0.29Density0.000008 kg/mm^34. 가공성이 우수하여 변형이 용이하고 강도가 높다.ThermalExpansion16 1/℃5. 유지관리비용이 저렴하다.2. 관련이론2.1. FEM(Finite Element Method) 이란 ?- 유한요소법 : 공학과 수리 물리학의 문제들을 풀기 위한 하나의 수치기법으로 연속체인구조물을 1차원인 막대, 2차원인 삼각형이나 사각형, 3차원인 중실체 (사면체,6면체)의 유한 개의 요소로 분할하여 각기의 영역에 관하여 에너지 원리를기초로 하는 근사해법에 기하여 계산을 해나가는 수치계산방법이다.(구조해석, 열전달, 유동장 물질이동, 전자기장 해석)2.2. 유한요소법의 해석단계1. 격자분할과 요소형태의 결정2. 변위 함수의 선택3. 변형률-변위, 응력-변형률 관계의 정의4. 요소 강성행렬과 방정식의 유도5. 요소방정식의 조합을 통한 전체 행렬 구성 및 경계조건 적용6. 미지의 자유도에 대해 풀기7. 요소 변형률과 응력계산8. 결과 해석하기2.3. 유한요소법의 장?단점1. 장점- 불규칙적으로 생긴 물체도 쉽게 모델링 가능- 여러 가지 종류의 하중조건을 다룸- 각각의 요소에 대해 서로 다른 방정식으로 문제를 풀기 때문에 다른 물질로 구성된물체를 모델링하기 편함- 경계조건의 종류, 개수에 제한이 없다- 요소의 크기가 자유로움(특정부위의 요소크기 조절 가능)- 대변형을 수반하는 비선형물체의 비선형 거동도 다룰 수 있다2. 단점- 초보자가 사용하기 쉬우나, 결과의 신뢰성 평가는 경험이 필요하다- 국부 응력 해석시에는 일반적인 모델링이 어렵다- 대형구조물인 경우 높은 컴퓨터의 성능이 필요하다2.4. FEM 적용분야기계분야응력해석, 진동해석열전달해석, 유체유동해석전기분야전자기장 해석토목,건축분야구조물의 응력해석3. 유한요소 해석3.1. 모델링 초안도< 건조대 (윗부분) >< 이음쇠 >< 건조대 다리 >< 건조대 받침대 >< 건조대 (아랫부분) >< 전체 초안도 >3.2. 모델링 치수< 건조대 (윗부분) >< 이음쇠 >< 연결봉 >< 건조대 다리 >< 건조대 받침대 >< 건조대 (아랫부분) >3.3. 모델링 사진< 건조대 (윗부분) >< 이음쇠 >< 연결봉 >< 건조대 다리 >< 건조대 받침대 >< 건조대 (아랫부분) >< 건조대 전체 그림 >3.4. 하중 및 강도해석< 건조대 받침대 >,,3.5. MeshGenerate Mash(Coars)Node547858 개Element267130 개< 엔시스 Mesh 결과 >3.6. 해석결과< 전체 도면 >< 지지대 연결부위 >4. 개선사항 및 해석4.1. 개선사항_1 - 재질변경STS 304→STS 420J2Young'sModulus195000 MpaYoung'sModulus215000 MpaPoisson'sRatio0.29Poisson'sRatio0.27Density0.000008 kg/mm^3Density0.0000077 kg/mm^3ThermalExpansion16 1/℃ThermalExpansion16 1/℃< 개선 전 > < 개선 후 >4.2. 개선사항_2 - 두께(지름)변경↓↓↓4.3. 개선 후 해석결과1. 개선사항_1 재질변경< 전체 도면 >< 지지대 연결부위 >2. 개선사항_2 두께(지름)변경< 전체 도면 >< 지지대 연결부위 >4.4. 비교1. 개선사항_1 - 재질변경→< 개선 전 > < 개선 후 >2. 개선사항_1 - 재질변경→< 개선 전 > < 개선 후 >결론6. 종합평가 및 느낀점- 설계란 모든 조건을 만족하는 것보다 목적에 맞게 설계를 해야 한다고 생각한다. 그래서우리는 이번 과제에서 자취생들이나 기숙사생, 아니면 집에서 많은 시간을 보내지 못하는 사람들에 초점을 맞춰서 설계를 하기로 하였다.초기도안과 문제점을 해결한 최종도안을 비교해보면 빨래건조대 지지대 부분의 재질와 지름을강화하였다. 실제 빨래건조대의 크기는 제한되어 있어서 널 수 있는 빨래량은 제한될 수밖에 없다. 하지만 시간에 쫓기다 보면 빨래를 못하게되어 많은 양의 빨래를 한번에 빨래건조대에 건조시키게 되고 과도한 하중으로 건조대가 고장나게 된다. 그래서 가장 취약한지지대 부분의 재질과 지름을 강화하게 되었다.기존의 건조대와 개선된 건조대를 비교해석 보았을 때 취약부분이 개선된 것을 볼 수 있다.다음으로 강도해석을 하는 부분에서는 부품이 서로 붙어 있고 실제로 설계를 함으로써 고려해야 될 부분이나 하중의 크기를 계산하는데 다소 어려운 점이 있었다. 그래서 지금껏 수업에서 배운 역학적 이론을 통해서 해결할 수 있는 한도내에서 해석을 하려고 노력했다.이번 설계과제를 통해 우리는 직접 주제를 선정하고 문제의 정의, 총합, 해석과 최적화 과정을 거쳐서 평가를 하는 설계과정 해보았다. 아직은 부족한 부분이 많이 있지만 실제로 배웠던내용을 이용하여 여기까지 해봄으로써 급진적이지는 않지만 발전이 있었고 좋은 경험이 되었다.또한 프로이나 엔시스 프로그램의 사용이 많이 미숙하여 지난 수업이나 관련서적들을 참고하고 풀리지 않는 부분에 대해서는 과동기들에게 조언을 받아 많은 도움이 되었다.처음에 정말 이 과제가 너무 막막했지만 이렇게 나마 완성된 것을 보니 정말 뿌듯하다. 좀더 열심히 연습해서 다음 설계과제에서는 더 발전된 결과물을 만들고 싶다. 그리고 부품의강도해석을 할 때 역학적인 이론부분에 부족함을 느꼈는데 좀 더 열심히 공부하여야겠다.이 과제를 하면서 설계를 한다는 것에 대해 조금은 알 수 있었다.
- 목차 -1. 문제개요 및 시장현황 · · · 22. 기술개요 · · · 52.1. 기술분류표2.2. 검색식2.3. 유효데이터3. 정량분석 · · · 93.1. 국가별 특허출원 동향3.2. 기술분류별 특허출원 동향3.3. 상위 출원인(기업) 현황3.4. 국가-기술별 특허출원 현황3.5. 상위 출원인-기술별 특허출원 현황4. 정성분석 · · · 114.1. 핵심특허 분류기준4.2. 핵심특허4.3. 기술전개도5. 주요선행기술대비 · · · 36선행기술 및 특허전략 보고서전기모터 굴삭기1. 문제개요조사 대상전기모터 굴삭기를 구성하는 구성요소- 급전장치, 전선제어용 권취 릴/팬타그라프, 동력전달장치 및 이외 요소들요구사항1. 전기모터 굴삭기에 대한 주요 선행기술을 제시하고, 그 내용을 요약하라.2. 주요 선행기술 간의 기술적 차이점을 구성과 효과 측면에서 대비하라.3. 하이브리드(hybrid) 굴삭기, 내부에 배터리를 장착한 순수 전기 굴삭기는 제외할 것.1. 시장현황현재 세계 건설기계 시장의 중심은 중국, 인도 등 신흥국의 급속한 성장과 미국, EU의 경기 침체로 인해 그 주도권이 한국, 중국, 일본 등 아시아 기업으로 이동하고 있다.2009년 글로벌 경제침체로 인해 세계 건설기계 시장규모는 1,081억 달러로 2008년 1,679억 달러 대비 35% 감소했으나 중국, 인도, 러시아 등 신흥시장의 수요확대로 회복세를 보이며 2020년에는 3,300억 달러까지 확대될 전망이다. 향후 재난복구, 도로, 철도 구축 및 원자력, 신재생 에너지 공장 증설로 인해 2020년 세계 건설시장은 12조 5천억 달러로 성장할 전망이다.< 그림1. 세계 건설기계 시장 전망 >< 그림2. 건설기계 품목별 수출 현황 >< 그림3. 굴삭기 수습동향 >중국 정부의 지속적인 도시화 정책, 2015년까지 저소득 가정을 위한 사회보장주택 3,600만채 보급 계획, 12차 5개년 계획(이하 12.5 계획)에서 강화된 대규모 수질개선 프로젝트로 건설기계 시장의 전망은 매우 긍정적이다.< 그림4. 세○ , △ , × )- 여러 건을 병합해 해외출원한 특허( ○ , △ , × )청구항 수- 청구항 수가 상대적으로 많은 특허( ○ , △ , × )- 독립항 수가 상대적으로 많은 특허( ○ , △ , × )쪽수- 세부 내용이 명확하고 적절한 특허( ○ , △ , × )계속출원(미국)- 연속 출원관계가 지속적으로 유지되는 특허( ○ , △ , × )문헌종류- 등록상태인 특허( ○ , △ , × )PCT 출원여부- PCT에 출원되어 있는 특허( ○ , △ , × )< 표5. 핵심특허 분류기준표 >2. 핵심특허발명의 명칭출원번호출원인국가문헌종류전동모터의 냉각 구조 및 동전동모터를 탑재한 건설기계 차량2005-200571KOMATSU LTDJPB2전기식 굴삭기의 동력전달장치(Power Transfer Device of Electrical poclain excavator)2009-0012697안은삼KRB1전동식 건설 기계2009-229717HITACHI CONSTR MACH CO LTDJPA전기식 삽 계 굴착 기의 케이블 릴1993-007607FURUKAWA CO LTDJPY2선회식 굴착 기의 케이블 감는 장치와 그 제어용 유압 회로1994-323574HITACHI CONSTR MACH CO LTDJPB2전기식 셔블계 굴착기의 케이블 릴 장치1995-000965FURUKAWA CO LTDJPU전동 건설기계의 전력케이블 가이드장치(POWER CABLE GUIDE APPARATUS FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT USING ELECTRIC POWER)2007-0090187두산인프라코어 주식회사KRAAC모터를 장착한 굴삭기용 배선장치(The wiring system of excavator equipped with AC motor)2008-00133892008-10-07KRU교류모터를 장착한 굴삭기용 배선장치(The wiring system of excavator equipped with AC motor)2010-0058444현대중공업 주식회사KRA전기 굴삭기있지 않는 듯한 저부하 상태인지 아닌지를 판단한다.그리고, 영구자석 동기전동기 30의 일차전류가 임계치 미만이 되는 상태로 소정 시간이 경과했다고 판정되었을 경우는, 통상 모드로부터 idle mode에 전환이라고, 로우 아이들 회전수가 되도록(듯이), 영구자석 동기전동기 30의 인가전압을 제어 한다.주요청구항영구자석 동기전동기라고 상기 영구자석 동기전동기에 의해서 구동 하는 유압펌프와 복수의 유압 액추에이터라고 상기 복수의 유압 액추에이터의 동작을 각각 지시 하는 복수의 조작 수단이라고 상기 복수의 조작 수단의 조작에 따라 상기 유압펌프로부터 상기 복수의 유압 액추에이터에의 압유의 흐름을 각각 제어 하는 복수의 컨트롤 밸브라고 상기 영구자석 동기전동기의 목표 회전수를 지시 하는 회전수 지시 수단이라고 적어도 상기 영구자석 동기전동기의 일차전류 혹은 이것을 추정하기 위한 상태 양을 검출하는 검출 수단과 통상 모드에서는, 상기 회전수 지시 수단으로 지시 된 목표 회전수되도록(듯이)벡터 제어 연산을 이용해 상기 검출 수단의 검출결과에 근거해 상기 영구자석 동기전동기의 인가전압을 제어 하는 인버터 수단을 가지는 전동식 건설기계이며, 상기 영구자석 동기전동기의 회전수 마다 미리 설정 되고, 상기 복수의 유압 액추에이터가 동작 하고 있지 않는 듯한 저부하 상태에 있어서의 상기 영구자석 동기전동기의 일차전류에 대해 소정치를 더한 임계치를 기억하는 기억 수단과 상기 통상 모드 안, 상기 목표 회전수 지시 수단으로 지시 된 목표 회전수에 대응 하는 임계치를 상기 기억 수단으로부터 독 붐비어, 이 독 붐빈 임계치 좌측층 상기 영구자석 동기전동기의 일차전류가 작아지는 상태로 소정 시간이 경과한지 아닌지를 판정해, 이것에 의해서 상기 저부하 상태인지 아닌지를 판단하는 제1의 판정 수단과 상기 제1의 판정 수단에서 상기 영구자석 동기전동기의 일차전류가 임계치 미만이 되는 상태로 소정 시간이 경과했다고 판정되었을 경우에, 상기 통상 모드로부터 idle mode에 전환 모드 교환 수단을 외부로부터 그 케이블릴로 상기 전력케이블(2)을 이동시킬 수 있게 하는 케이블채널(17)과 상기 전력케이블(2)의 원활한 이동을 안내할 수 있도록 상기 케이블채널(17) 내에 구비된 롤러수단(18)을 구비하고, 상기 선회베어링(16)이 작업실의 천장 외면보다 높게 배치되고 상기 케이블채널(17)은 곡선형태를 갖는 케이블가이드부(15)를 포함하는 전동 건설기계의 전력케이블 가이드장치.기술분류본 발명은 전동 건설기계의 전력케이블 가이드장치에 관한 것으로, 특히 외부전력을 통해 구동되는 전동 굴삭기, 전동 휠로더 등에 적용 가능한 전동 건설기계의 전력케이블 가이드장치에 관한 것이다.발명의 명칭AC모터를 장착한 굴삭기용 배선장치(The wiring system of excavator equipped with AC motor)출원번호출원일출원인국가문헌종류2008-00133892008-10-07현대중공업 주식회사KRU기술요지(요약)대표도면본 고안은 AC모터를 장착한 굴삭기용 배선장치에 관한 것으로, 그 목적은 배선의 간섭없이 AC모터를 장착한 굴삭기의 작업범위를 증대시키고, 안정적으로 굴삭기에 전기를 공급할 수 있는 AC모터를 장착한 굴삭기용 배선장치를 제공하는 것이다.본 고안은 AC모터가 장착된 굴삭기의 배선장치에 있어서; 외부전원으로부터 전기를 공급받고, 하부에 이동바퀴를 구비한 배선연장기와, 굴삭기의 카운터웨이트 상부에 360° 회전 가능하도록 설치되어 배선연장기로부터 굴삭기로 연결되는 전선을 지지하는 브라켓 조립체를 포함하되, 상기 배선연장기는 내부에 외부전원과 연결된 전선이 감기는 외부전원 전선릴과, 굴삭기와 연결된 전선이 감기는 굴삭기 전선릴과, 상기 외부전원 전선릴과 굴삭기 전선릴을 연결하는 연결전선을 구비하도록 되어 있다.주요청구항AC모터가 장착된 굴삭기의 배선장치에 있어서; 외부전원으로부터 전기를 공급받고, 하부에 이동바퀴를 구비한 배선연장기와, 굴삭기의 카운터웨이트 상부에 360° 회전가능하도록 설치되어 배선연장기로부터 굴삭기로 연결되는 전선을 지지하발명에 따르면, 전력공급부와 전력수신부를 분리 결합 가능하게 함으로써 작업 공간의 제약을 없애고, 작업효율을 향상시키며, 친환경적이고, 연료비를 절감하며, 굴삭기의 위치에 따라 케이블을 감고 푸는 제어를 자동으로 조절가능하여 케이블의 적절한 장력유지는 물론 케이블 파손을 원천적으로 방지하고, 충전시 전기 접속을 원활하고 안전하며 용이하게 유도하는 효과를 얻을 수 있다.대표도면주요청구항전력공급부와 전력수신부를 포함한 전기 굴삭기 시스템에 있어서; 전원박스와 케이블드럼, 드럼구동부, 굴삭기측 무선통신부와 무선통신하는 전력공급측 무선통신부, 상기 전력공급측 무선통신부를 통해 수신된 GPS좌표값을 계산하여 굴삭기의 위치를 확인하는 연산부, 상기 연산부에서 계산된 굴삭기의 위치를 주기적으로 저장하는 메모리부, 굴삭기의 위치에 따라 상기 드럼구동부를 통해 케이블드럼의 회전방향과 회전수를 제어하는 제어부, 상기 전원박스에 연결되고 케이블드럼에 권취된 충전용 케이블이 엉키거나 꼬이지 않도록 선회되게 안내하는 케이블가이드로 구성된 전력공급부와; 컨트롤러와 축전지, 과충전방지부, 축전량검출부, 인버터, 알람부, 상기 컨트롤러에 연결되고 전력공급측 무선통신부와 교신하는 굴삭기측 무선통신부, 상기 컨트롤러에 연결되고 굴삭기의 위치를 좌표값으로 주기적으로 수신하고 컨트롤러의 메모리부에 저장하는 GPS수신부로 구성된 전력수신부;로 이루어지고, 상기 케이블의 단부에는 부싱과 부싱의 일단으로부터 연장된 원통형상의 단자접속부재로 구성된 소켓이 더 구비되며; 상기 굴삭기에 구비된 전원케이블의 단부에는 원뿔대 형태를 갖고 부싱에 삽입되는 도전접속구와 도전접속구의 일부를 감싸는 외피로 구성된 플러그가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기 시스템.기술분류본 발명은 전기 굴삭기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력공급부와 전력수신부가 분리된 상태로 작업이 가능하여 공간적 제약없이 원거리 작업이 가능하고, 케이블이 연결된 상태에서 작업할 때에도 굴삭기의 위치에 따라 케이블의 감김과 풀림을한다.