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최고의 기술과 품질로 신뢰와 만족을 드립니다.
- 친환경 에너지 자원화 시스템
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이엠솔루션은 이제 음식물쓰레기가 하나의 자원이라는 생각으로
친환경적인 시스템 공법을 통해 에너지를 자원화하여 아름다운 자연환경을 만듭니다.
- EM Solution 그린홈 홍보동영상
- 다양한 인증 및 특허로 이엠코리아만의 기술력을 인정받았고, TBM사업, 에너지/환경사업, 방산/항공사업, 공작기계사업, 발전사업 등 5가지 사업분야에서 성공적인 성과를 달성하고 있습니다.
도입부 이엠코리아(주) 소개문
이엠코리아는 1987년 공작기계 부품 정밀가공으로 사업을 시작하여 지속적인 연구개발과 품질혁신으로 공작기계 핵심구성품의 개발과 완제품 생산에 이어 차세대 성장동력산업인 원자력 및 화력발전 설비의 핵심부품 생산과 지능형 로봇분야의 IT 융합 가공장비인 병렬형 산업용 로봇을 연구 개발함으로써 대한민국을 대표하는 종합기계메이커로 성장하였습니다.
1999년부터 산수소 혼합가스 제조장치 개발을 시작으로 2003년 정부주관 연구개발사업의 일환으로 수소경제시대 도래를 대비하기 위해 알칼리형 수소발생장치개발을 시작하게 되었습니다. 아울러 수질환경관리를 위한 수영장과 정수장용 살균 시스템, 태양광과 같은 자연에너지를 활용하여 수소를 생산하는 수소플랜트사업, 해양 생태계와 환경 보호를 위한 선박용 해수처리 장치인 밸러스트 수처리 시스템을 개발하고 있습니다.
2008년 부터는 가정에 필요한 에너지를 자연에너지만으로 조달하기 위한 태양광발전, 수전해장치, 수소연료전지 시스템 들이 통합 연계 운영되는 하이브리드 그린홈 시스템을 개발을 하고 있으며 이를 토대로 그린빌리지와 그린시티로 발전시켜 이엠코리아는 명실상부한 에너지환경 전문 기업으로 성장할 것입니다.
그린 하이브리드 홈 시스템 운용 설명 시나리오
저희 하이브리드 그린홈 시스템은 이러한 단위기술들을 통합하는 시스템으로 태양광 발전에서 얻은 전기를 수전해 장치를 통해 수소로 변환하고 압축저장된 수소를 다시 연료전지를 통해 전기로 변환하여 가정에 공급하는 에너지 순환형 시스템으로 주간에 최대 20킬로와트(kW)까지 생산되는 태양광발전시스템의 전력을 현재 가정에서 사용되는 전력만큼만 가정에 공급하고 나머지 잉여 전력은 수전해 시스템에 공급하여 최대 시간당 2루베(Lube)의 수소와 1루베(Lube)의 산소를 생산하게 됩니다.
이렇게 생산된 낮은 압력의 수소와 산소는 압축을 위한 버퍼탱크에 일단 저장된 후 압축장치와 부스터를 통해 약 100기압의 고압으로 압축되어 고압 저장용기에 최대 35루베까지 저장하게 됩니다.
이렇게 저장된 수소와 산소는 태양광이 없는 야간이나 일조량이 부족한 낮시간에 연료전지시스템에 공급하게 되며, 시간당 최대 1킬로와트(kW)의 전기를 생산하여 그린홈으로 공급하며 아울러 연료전지를 운용하여 생산되는 온수 또한 그린홈에 공급 활용하는 시스템입니다.
이렇게 본 저희 하이브리드 그린 홈 시스템은 태양광과 같은 자연에너지만으로 가정에 필요한 에너지를 조달하도록 하는 국내 최초의 에너지 독립형 주택이며 이를 대단위로 집단화하여 운영할 경우 그린빌리지 나아가 그린시티로 발전할 수 있는 시스템 기술입니다.
먼저 하이브리드 그림홈 시스템은 태양광 발전시스템, 태양광 발전 전기로 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 알칼리형 수소제조장치, 생산된 저압의 수소와 산소를 고압으로 저장하기 위한 수소,산소 압축 저장 시스템, 저장된 수소와 산소를 이용하여 전기를 생산하기 위한 수소 연료전지 시스템, 가정내 전기사용량 변동에 맞게 전력 공급을 통제하는 통합전원 분배시스템 그리고 지능형 홈 시스템과 더불어 그림홈 전체 시스템의 상태를 모니터링 하는 중앙모니터링 시스템으로 구성되어 있습니다.
통합 전원 분배 제어시스템 운용 설명 시나리오
본 통합 전원 분배 제어시스템은 태양광발전시스템의 발전 전력을 공급받아 수전해시스템, 수소/산소압축저장시스템, 연료전지시스템 그리고 그린홈에 소요되는 전력 공급을 제어하고 시스템에서 소비하고 남은 잉여 전력은 한전 그리드로 송전하는 시스템으로 각종 시스템에 소요되는 전력을 분배하는 장치, 각종 시스템에서 받은 아날로그 및 디지털 신호를 중앙모니터링시스템으로 통신 가능하게 신호를 변환하는 장치, 연료전지에서 발전되는 전압을 그린홈이 소비할 수 있는 전압까지 상승시키는 장치, 각종 구성시스템의 운전 정지 명령 및 상태 감시, 각종 데이타의 수집, 통신, 모니터링, 기록 등 제어시스템을 총괄하는 중앙제어시스템으로 구성됩니다.
본 시스템에 운전이 개시되면 태양광 발전시스템에서 발생된 전력은 인버터를 거처 우선적으로 그린홈에 보내 소비하고 남는 잉여전력은 수전해 시스템과 압축저장시스템으로 보내지게 됩니다. 여기서 잉여 전력량이 수전해시스템과 압축저장시스템을 운전하는데 필요한 전력보다 적을 경우에는 한전 그리드에 보내게 됩니다.
잉여 전력량이 수전해 시스템은 가동 가능하고 압축저장시스템은 가동할 전력이 없을시는 수전해 시스템에서 생산되는 약 8바(bar)의 수소가스는 버퍼 탱크에 저장하게 되고 버퍼 탱크에 저장된 수소는 필요에 따라 연료전지로 보내지거나 심야 전기를 이용하여 고압으로 압축하게 됩니다.
수전해시스템에서 생산되는 수소량도 통합 전원 분배 제어시스템에서 전류량 조절을 통해 수소 생산량을 조절하여 압축저장시스템으로 보내며 저장된 저압수소와 고압수소는 그린홈의 에너지 부하 변동에 따라 통합 전원 분배 제어시스템을 신호에 따라 연료전지시스템으로 보내지게 됩니다.
또한 에너지의 흐름을 제거하는 기능과 동시에 하이브리드시스템을 구성하는 각 장치들의 에너지 소비량도 측정하게 되며 이렇듯 통합 전원 분배 제어시스템은 에너지의 생산과 분배, 소비 과정들을 복합적이고 효율적으로 관리하는 기능을 합니다.
태양광발전시스템 운용 설명 시나리오
본 그태양광발전시스템은 태양광 에너지를 태양전지 모듈을 통하여 최대 출력 20킬로와트(kW)의 전력을 생산하여 그린홈과 수전해시스템에 공급하기 위한 친환경 발전시스템입니다.
태양광발전시스템의 기본 원리는 P형과 N형 반도체의 PN접합구조를 가진 태양전지판에서 태양빛에 의하여 발생된 전자와 정공이 각각 P극과 N극으로 이동하여 양극사이에서 발생하는 전위차 즉 전압을 태양전지판에 전기를 소비하는 매개체를 연결하여 전류가 흐르도록 하는 원리입니다.
본 시스템은 열(10)개의 가로 배열과 열(10)개의 세로 배열에 의한 100매의 태양전지판으로 구성된 태양전지모듈, 최대 출력 20킬로와트급 태양전지 접속반, 태양전지 접속반에서 인버터로 전력을 분배하는 전력 분배함, 최대 출력 20킬로와트(kW) 시스템 전력 공급용 인버터 및 최대 출력 3킬로와트(kW) 그린홈 전력 공급용 인버터, 태양전지모듈을 지지하는 지지판 및 구조물, 모니터링을 위한 전압/전류센서등으로 구성되는 환경 모니터링 부대설비로 구성되었습니다.
시스템의 작동은 태양으로부터 받는 빛이 태양전지모듈 각각의 태양전지판으로부터 직류 전력으로 발생되어 태양전지 접속반으로 공급됩니다.
태양전지 접속반을 거친 태양광발전 직류 전력은 전력 분배함을 통과하여 최대 출력 20킬로와트(kW)급 및 3킬로와트(kW)급 인버터 입력단자로 분배됩니다.
전력 분배함을 통해 분배된 직류 전력은 계통 연계형 인버터를 거쳐 교류 전력으로 변환되어 20킬로와트(kW)급 상용 전력은 수전해시스템으로 공급되고 3킬로와트(kW)급 상용 전력은 그린홈에 공급됩니다.
수전해시스템 및 그린홈에 공급되는 전력이 소비되고도 남은 잉여전력은 한전 그리드와 연계된 송전선로를 통해 송전되며 부족분의 전력은 한전 그리드로부터 전력을 공급받게 됩니다.
태양광발전시스템의 효율적인 운영을 위하여 시스템관련 데이터인 발전 전력, 전압, 전류, 현재 출력량, 금일 발전량, 누적 발전량, 일사량, 모듈온도, 외기온도 등을 모니터링하여 시스템을 용이하게 감시 관리합니다.
수전해시스템 운용 설명 시나리오
본 2루베급 수전해시스템은 태양전지에서 생성된 전기로 물을 전기분해하여 99.9% 이상 고순도 수소와 산소를 발생시키는 고성능 수소/산소 발생 시스템입니다.
기본 원리는 전기화학 반응에 의해 물이 분해되어 양극에는 산소분자와 수소이온 그리고 전자가 생성되며, 음극으로 이동한 수소이온은 전기화학적으로 전자와 결합하여 수소분자가 생성되는 원리입니다.
시스템의 구성은 물의 전기분해가 일어나는 전해조와 전해조에 직류 전원을 공급하는 전원 공급 시스템, 전해조에 물을 공급함과 동시에 발생된 산소와 물을 분리하는 순수탱크, 발생된 기체와 수소저장하기 위한 수소탱크, 물을 순환시키기 위한 순환펌프, 정수된 물을 공급시키기 위한 순수 공급 펌프, 수소가스 정제시스템, 안전을 위한 계측시스템 등으로 구성되어 있습니다.
시스템의 운전은 먼저 전해조 내부에 정수된 물이 공급되고, 직류 전원 공급장치로부터 전력을 공급받아 전해조 내부의 핵심 부품인 막전극 접합체의 전극 촉매층에서 전기화학반응에 의하여 양극에서는 산소가스가 발생하며, 음극에서 수소가스가 발생하게 됩니다.
생성된 수소가스는 수소배관라인을 통해 수소탱크 내에서 1차 수분이 제거되며, 냉각장치와 기액분리기를 통해 2차 수분제거가 이루어지고 마지막 드라이어에서 3차 수분제거를 통하여 순도 99.9퍼센트(%), 압력 약 8바(BAR)의 2루베 수소가 생산됩니다. 그리고 생성된 산소는 순수탱크에서 1차 수분 제거후 대기압의 1루베 산소가 생산됩니다.
그리고 수소 산소의 혼입에 의한 폭발을 방지하기 위하여 수소 감지센서가 설치되어 장치내부에 기준량 이상의 수소가 혼입된 것이 감지되면 경보를 울리고 시스템이 자동 정지되게 됩니다.
이밖에도 각종 계측시스템 및 각종 압력조절 밸브가 설치되어 장치의 안전하고 원활한 운전을 제어하며 지원하고 있습니다.
압축-저장시스템 운용 설명 시나리오
본 수소 산소 압축저장시스템은 수전해시스템에서 발생된 수소가스와 산소가스를 100바(BAR)의 고압으로 압축 및 저장하여 필요시 연료전지시스템에 공급하는 시스템으로 그 구성은 수소압축저장패키지, 산소압축저장패키지, 제어시스템, 가스분석시스템, 가스 및 화염감지시스템, 각종 안전장치로 구성되어 있습니다.
내부 폭발 시 외부가 안전하도록 설계된 방호벽 시설내에 설치 된 수소압축저장패키지가 가동되면 최대 2루베의 저압수소를 저장할 수 있는 버퍼탱크에 저장된 약 3에서 7바(BAR)의 저압수소가 수소압축기내의 다이어프램 상부로 흡입되고, 이 때 수소압축기 내 모터 구동력에 의한 피스톤 왕복 운동으로 구동 오일을 압축기내 다이어프램 하부로 밀어 냅니다. 그러면 다이어프램 상부로 흡입된 저압 수소는 약 100바(BAR)의 고압수소로 압축되는 원리로 고압 수소는 41.6리터 9개의 고압저장탱크에 저장됩니다.
역시 외부가 안전하도록 설계된 방호벽 내에 설치된 산소압축저장패키지가 가동되면 수전해시스템으로부터 발생하는 산소가스가 압력 0에서 0.35바(BAR)의 상압으로 1차 가스부스터에 흡입되며 흡입된 저압산소는 주입되는 에어 구동력에 의한 피스톤 왕복 운동을 통해 5바(BAR)까지 압축후 2차 가스부스터에서 1차 가스부터의 동일한 원리로 100바(BAR)까지 압축하는 원리로 이때 압축 된 고압 산소는 3개의 41.6리터 고압저장탱크에 저장됩니다.
그리고 제어시스템에서는 압축하는 동안 수소 및 산소압축기에 부착된 각각의 계기를 통하여 가스와 오일의 압력과 온도, 가스 누설 등을 모니터링하여 이상시 경보와 자동정지, 비정상적인 운전을 방지하도록 되어 있으며, 이 밖에도 수소 가스 누설을 감지하여 제어시스템 및 하이브리드 중앙제어시스템으로 신호를 보내는 가스 및 화염감지시스템, 고압의 수소/산소 가스를 적당량의 유량으로 조절하여 연료전지에 공급하는 수소/산소 가스제어 판넬이 있습니다.
그린홈에 필요한 소비전력을 공급하기 위해 연료전지시스템이 가동되면 필요 압력과 필요량 만큼 저장된 수소가스와 산소가스가 토출되어 연료전지시스템의 수소와 산소 공급 배관라인으로 흘러가게 됩니다.
연료전지시스템 운용 설명 시나리오
본 연료전지시스템은 수소/산소 가스 압축 저장 시스템에서 공급되는 수소와 산소를 이용하여 시간당 1킬로와트(kW)의 전력과 온수를 생산할 수 있는 시스템입니다.
기본 원리는 수전해 시스템에서 일어나는 전기화학반응의 역반응으로 스택내에서의 수소가스와 산소가스의 전기화학반응에 의하여 전기와 온수를 생산하게 됩니다.
시스템의 구성은 연료인 수소와 산소가스를 공급할 수 있는 수소공급계, 산소공급계, 공급된 수소와 산소가 전기화학 반응에 의해 전기, 온수를 생성시키는 핵심 부품인 스택 및 주변장치의 적정 온도를 유지시키는 열관리계, 스택에서 발생된 열을 외부의 난방보조로 사용할 수 있게 하기 위한 외부 열교환계, 연료전지 스택에서 발생된 물을 수거하기 위한 기/액 분리기 및 수거된 물을 수전해시스템으로 공급하기 위한 물 공급계로 구성되었습니다.
장비의 운전은 먼저 연료전지 시스템을 작동시키기 위해서는 연료전지 시스템 상단의 기동버튼(Start signal)을 인가하게 되면 연료전지 시스템내에 장착된 내부 축전지에 의해 반응가스 공급 밸브를 열게 되면 스택내부로 수소, 산소가 들어가게 되고 양극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리됩니다. 분리된 수소이온은 전해질층을 통해 음극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 음극으로 이동합니다. 음극에서는 산소이온과 수소이온이 만나 반응 생성물인 전기와 물 그리고 열이 생성되는 것입니다.
양극 : 2H2 → 4H+ + 4e-
음극 : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
전체 : 2H2 + O2 → 2H2O + 전기 + 열
스택이 기동되면 모든 전기는 스택에서 발생된 전기를 이용하여 시스템 자체의 소요 전원 및 외부로 1킬로와트(kW)의 전기를 공급할 수 있는 상태가 됩니다.
본 시스템이 정상 상태에서는 1킬로와트(kW)의 전기와 발생되는 열을 난방보조로 사용할 수 있도록 설계되었습니다. 외부로 전기를 공급하는 경우 1킬로와트(kW) 범위내에서 소비전력 변화에 따른 전기 공급이 가능하고 그에 따른 반응가스의 공급은 발생되는 전기에 연동되어 자동 공급되며 연료전지 시스템에서 발생된 온수는 외부의 열교환기를 통해 난방보조로 사용할 수 있습니다.
본 연료전지시스템의 효율은 공급되는 수소에너지 대비하여 외부로 1킬로와트(kW) 전기를 공급할 때 스택효율은 61퍼센트(%) 정도이고, 시스템 효율은 51퍼센트(%)로 매우 높은 효율을 보이고 있습니다.
그린홈시스템 운용 설명 시나리오
본 지능형 그린홈시스템은 생활환경의 지능화, 환경친화적 주거생활, 삶의 질 향상을 추구하는 깨끗하고 지능화된 미래형 신개념의 주택 시스템입니다.
본 시스템은 연료전지시스템으로부터 시간당 1킬로와트(kW)의 전원을 공급받아 근거리 무선 통신방식과 원거리 통신방식을 통해 홈서버 및 게이트웨이, 각종 조명 및 센서, 가전기기 등 전원 소비를 필요로 하는 각종 기기들에 전원을 공급하고 지능적으로 제어하며 사용 가능하게 합니다.
대표적인 버스 구조 방식의 근거리통신망인 이더넷을 통하여 지능형 홈 네트워크를 구성하였고 생활가전기기는 원거리 통신방식을 통해 원격 제어하며 생활가전기기외의 요소들은 근거리 무선 통신방식을 통해 제어하게 됩니다.
그린홈내 홈서버와 터치스크린 월패드간 통신을 구축하였으므로 일반 입주자는 터치스크린 월패드를 통해 에너지 및 환경 정보 감시 및 모니터링, 실내외 환경에 적합한 자동 조명 관리, 실내 냉난방 및 환경관리, TV, 에어컨, 세탁기, 냉장고 등의 생활 가전기기 원격 제어, 방문자 및 침입자 관리 등의 원격 보안시스템 운용 등 그린홈의 다양한 정보를 모니터링을 통하여 감시하고 볼 수 있으며 제어할 수 있습니다.
이엠코리아는 1987년 공작기계 부품 정밀가공으로 사업을 시작하여 지속적인 연구개발과 품질혁신으로 공작기계 핵심구성품의 개발과 완제품 생산에 이어 차세대 성장동력산업인 원자력 및 화력발전 설비의 핵심부품 생산과 지능형 로봇분야의 IT 융합 가공장비인 병렬형 산업용 로봇을 연구 개발함으로써 대한민국을 대표하는 종합기계메이커로 성장하였습니다.
1999년부터 산수소 혼합가스 제조장치 개발을 시작으로 2003년 정부주관 연구개발사업의 일환으로 수소경제시대 도래를 대비하기 위해 알칼리형 수소발생장치개발을 시작하게 되었습니다. 아울러 수질환경관리를 위한 수영장과 정수장용 살균 시스템, 태양광과 같은 자연에너지를 활용하여 수소를 생산하는 수소플랜트사업, 해양 생태계와 환경 보호를 위한 선박용 해수처리 장치인 밸러스트 수처리 시스템을 개발하고 있습니다.
2008년 부터는 가정에 필요한 에너지를 자연에너지만으로 조달하기 위한 태양광발전, 수전해장치, 수소연료전지 시스템 들이 통합 연계 운영되는 하이브리드 그린홈 시스템을 개발을 하고 있으며 이를 토대로 그린빌리지와 그린시티로 발전시켜 이엠코리아는 명실상부한 에너지환경 전문 기업으로 성장할 것입니다.
그린 하이브리드 홈 시스템 운용 설명 시나리오
저희 하이브리드 그린홈 시스템은 이러한 단위기술들을 통합하는 시스템으로 태양광 발전에서 얻은 전기를 수전해 장치를 통해 수소로 변환하고 압축저장된 수소를 다시 연료전지를 통해 전기로 변환하여 가정에 공급하는 에너지 순환형 시스템으로 주간에 최대 20킬로와트(kW)까지 생산되는 태양광발전시스템의 전력을 현재 가정에서 사용되는 전력만큼만 가정에 공급하고 나머지 잉여 전력은 수전해 시스템에 공급하여 최대 시간당 2루베(Lube)의 수소와 1루베(Lube)의 산소를 생산하게 됩니다.
이렇게 생산된 낮은 압력의 수소와 산소는 압축을 위한 버퍼탱크에 일단 저장된 후 압축장치와 부스터를 통해 약 100기압의 고압으로 압축되어 고압 저장용기에 최대 35루베까지 저장하게 됩니다.
이렇게 저장된 수소와 산소는 태양광이 없는 야간이나 일조량이 부족한 낮시간에 연료전지시스템에 공급하게 되며, 시간당 최대 1킬로와트(kW)의 전기를 생산하여 그린홈으로 공급하며 아울러 연료전지를 운용하여 생산되는 온수 또한 그린홈에 공급 활용하는 시스템입니다.
이렇게 본 저희 하이브리드 그린 홈 시스템은 태양광과 같은 자연에너지만으로 가정에 필요한 에너지를 조달하도록 하는 국내 최초의 에너지 독립형 주택이며 이를 대단위로 집단화하여 운영할 경우 그린빌리지 나아가 그린시티로 발전할 수 있는 시스템 기술입니다.
먼저 하이브리드 그림홈 시스템은 태양광 발전시스템, 태양광 발전 전기로 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 알칼리형 수소제조장치, 생산된 저압의 수소와 산소를 고압으로 저장하기 위한 수소,산소 압축 저장 시스템, 저장된 수소와 산소를 이용하여 전기를 생산하기 위한 수소 연료전지 시스템, 가정내 전기사용량 변동에 맞게 전력 공급을 통제하는 통합전원 분배시스템 그리고 지능형 홈 시스템과 더불어 그림홈 전체 시스템의 상태를 모니터링 하는 중앙모니터링 시스템으로 구성되어 있습니다.
통합 전원 분배 제어시스템 운용 설명 시나리오
본 통합 전원 분배 제어시스템은 태양광발전시스템의 발전 전력을 공급받아 수전해시스템, 수소/산소압축저장시스템, 연료전지시스템 그리고 그린홈에 소요되는 전력 공급을 제어하고 시스템에서 소비하고 남은 잉여 전력은 한전 그리드로 송전하는 시스템으로 각종 시스템에 소요되는 전력을 분배하는 장치, 각종 시스템에서 받은 아날로그 및 디지털 신호를 중앙모니터링시스템으로 통신 가능하게 신호를 변환하는 장치, 연료전지에서 발전되는 전압을 그린홈이 소비할 수 있는 전압까지 상승시키는 장치, 각종 구성시스템의 운전 정지 명령 및 상태 감시, 각종 데이타의 수집, 통신, 모니터링, 기록 등 제어시스템을 총괄하는 중앙제어시스템으로 구성됩니다.
본 시스템에 운전이 개시되면 태양광 발전시스템에서 발생된 전력은 인버터를 거처 우선적으로 그린홈에 보내 소비하고 남는 잉여전력은 수전해 시스템과 압축저장시스템으로 보내지게 됩니다. 여기서 잉여 전력량이 수전해시스템과 압축저장시스템을 운전하는데 필요한 전력보다 적을 경우에는 한전 그리드에 보내게 됩니다.
잉여 전력량이 수전해 시스템은 가동 가능하고 압축저장시스템은 가동할 전력이 없을시는 수전해 시스템에서 생산되는 약 8바(bar)의 수소가스는 버퍼 탱크에 저장하게 되고 버퍼 탱크에 저장된 수소는 필요에 따라 연료전지로 보내지거나 심야 전기를 이용하여 고압으로 압축하게 됩니다.
수전해시스템에서 생산되는 수소량도 통합 전원 분배 제어시스템에서 전류량 조절을 통해 수소 생산량을 조절하여 압축저장시스템으로 보내며 저장된 저압수소와 고압수소는 그린홈의 에너지 부하 변동에 따라 통합 전원 분배 제어시스템을 신호에 따라 연료전지시스템으로 보내지게 됩니다.
또한 에너지의 흐름을 제거하는 기능과 동시에 하이브리드시스템을 구성하는 각 장치들의 에너지 소비량도 측정하게 되며 이렇듯 통합 전원 분배 제어시스템은 에너지의 생산과 분배, 소비 과정들을 복합적이고 효율적으로 관리하는 기능을 합니다.
태양광발전시스템 운용 설명 시나리오
본 그태양광발전시스템은 태양광 에너지를 태양전지 모듈을 통하여 최대 출력 20킬로와트(kW)의 전력을 생산하여 그린홈과 수전해시스템에 공급하기 위한 친환경 발전시스템입니다.
태양광발전시스템의 기본 원리는 P형과 N형 반도체의 PN접합구조를 가진 태양전지판에서 태양빛에 의하여 발생된 전자와 정공이 각각 P극과 N극으로 이동하여 양극사이에서 발생하는 전위차 즉 전압을 태양전지판에 전기를 소비하는 매개체를 연결하여 전류가 흐르도록 하는 원리입니다.
본 시스템은 열(10)개의 가로 배열과 열(10)개의 세로 배열에 의한 100매의 태양전지판으로 구성된 태양전지모듈, 최대 출력 20킬로와트급 태양전지 접속반, 태양전지 접속반에서 인버터로 전력을 분배하는 전력 분배함, 최대 출력 20킬로와트(kW) 시스템 전력 공급용 인버터 및 최대 출력 3킬로와트(kW) 그린홈 전력 공급용 인버터, 태양전지모듈을 지지하는 지지판 및 구조물, 모니터링을 위한 전압/전류센서등으로 구성되는 환경 모니터링 부대설비로 구성되었습니다.
시스템의 작동은 태양으로부터 받는 빛이 태양전지모듈 각각의 태양전지판으로부터 직류 전력으로 발생되어 태양전지 접속반으로 공급됩니다.
태양전지 접속반을 거친 태양광발전 직류 전력은 전력 분배함을 통과하여 최대 출력 20킬로와트(kW)급 및 3킬로와트(kW)급 인버터 입력단자로 분배됩니다.
전력 분배함을 통해 분배된 직류 전력은 계통 연계형 인버터를 거쳐 교류 전력으로 변환되어 20킬로와트(kW)급 상용 전력은 수전해시스템으로 공급되고 3킬로와트(kW)급 상용 전력은 그린홈에 공급됩니다.
수전해시스템 및 그린홈에 공급되는 전력이 소비되고도 남은 잉여전력은 한전 그리드와 연계된 송전선로를 통해 송전되며 부족분의 전력은 한전 그리드로부터 전력을 공급받게 됩니다.
태양광발전시스템의 효율적인 운영을 위하여 시스템관련 데이터인 발전 전력, 전압, 전류, 현재 출력량, 금일 발전량, 누적 발전량, 일사량, 모듈온도, 외기온도 등을 모니터링하여 시스템을 용이하게 감시 관리합니다.
수전해시스템 운용 설명 시나리오
본 2루베급 수전해시스템은 태양전지에서 생성된 전기로 물을 전기분해하여 99.9% 이상 고순도 수소와 산소를 발생시키는 고성능 수소/산소 발생 시스템입니다.
기본 원리는 전기화학 반응에 의해 물이 분해되어 양극에는 산소분자와 수소이온 그리고 전자가 생성되며, 음극으로 이동한 수소이온은 전기화학적으로 전자와 결합하여 수소분자가 생성되는 원리입니다.
시스템의 구성은 물의 전기분해가 일어나는 전해조와 전해조에 직류 전원을 공급하는 전원 공급 시스템, 전해조에 물을 공급함과 동시에 발생된 산소와 물을 분리하는 순수탱크, 발생된 기체와 수소저장하기 위한 수소탱크, 물을 순환시키기 위한 순환펌프, 정수된 물을 공급시키기 위한 순수 공급 펌프, 수소가스 정제시스템, 안전을 위한 계측시스템 등으로 구성되어 있습니다.
시스템의 운전은 먼저 전해조 내부에 정수된 물이 공급되고, 직류 전원 공급장치로부터 전력을 공급받아 전해조 내부의 핵심 부품인 막전극 접합체의 전극 촉매층에서 전기화학반응에 의하여 양극에서는 산소가스가 발생하며, 음극에서 수소가스가 발생하게 됩니다.
생성된 수소가스는 수소배관라인을 통해 수소탱크 내에서 1차 수분이 제거되며, 냉각장치와 기액분리기를 통해 2차 수분제거가 이루어지고 마지막 드라이어에서 3차 수분제거를 통하여 순도 99.9퍼센트(%), 압력 약 8바(BAR)의 2루베 수소가 생산됩니다. 그리고 생성된 산소는 순수탱크에서 1차 수분 제거후 대기압의 1루베 산소가 생산됩니다.
그리고 수소 산소의 혼입에 의한 폭발을 방지하기 위하여 수소 감지센서가 설치되어 장치내부에 기준량 이상의 수소가 혼입된 것이 감지되면 경보를 울리고 시스템이 자동 정지되게 됩니다.
이밖에도 각종 계측시스템 및 각종 압력조절 밸브가 설치되어 장치의 안전하고 원활한 운전을 제어하며 지원하고 있습니다.
압축-저장시스템 운용 설명 시나리오
본 수소 산소 압축저장시스템은 수전해시스템에서 발생된 수소가스와 산소가스를 100바(BAR)의 고압으로 압축 및 저장하여 필요시 연료전지시스템에 공급하는 시스템으로 그 구성은 수소압축저장패키지, 산소압축저장패키지, 제어시스템, 가스분석시스템, 가스 및 화염감지시스템, 각종 안전장치로 구성되어 있습니다.
내부 폭발 시 외부가 안전하도록 설계된 방호벽 시설내에 설치 된 수소압축저장패키지가 가동되면 최대 2루베의 저압수소를 저장할 수 있는 버퍼탱크에 저장된 약 3에서 7바(BAR)의 저압수소가 수소압축기내의 다이어프램 상부로 흡입되고, 이 때 수소압축기 내 모터 구동력에 의한 피스톤 왕복 운동으로 구동 오일을 압축기내 다이어프램 하부로 밀어 냅니다. 그러면 다이어프램 상부로 흡입된 저압 수소는 약 100바(BAR)의 고압수소로 압축되는 원리로 고압 수소는 41.6리터 9개의 고압저장탱크에 저장됩니다.
역시 외부가 안전하도록 설계된 방호벽 내에 설치된 산소압축저장패키지가 가동되면 수전해시스템으로부터 발생하는 산소가스가 압력 0에서 0.35바(BAR)의 상압으로 1차 가스부스터에 흡입되며 흡입된 저압산소는 주입되는 에어 구동력에 의한 피스톤 왕복 운동을 통해 5바(BAR)까지 압축후 2차 가스부스터에서 1차 가스부터의 동일한 원리로 100바(BAR)까지 압축하는 원리로 이때 압축 된 고압 산소는 3개의 41.6리터 고압저장탱크에 저장됩니다.
그리고 제어시스템에서는 압축하는 동안 수소 및 산소압축기에 부착된 각각의 계기를 통하여 가스와 오일의 압력과 온도, 가스 누설 등을 모니터링하여 이상시 경보와 자동정지, 비정상적인 운전을 방지하도록 되어 있으며, 이 밖에도 수소 가스 누설을 감지하여 제어시스템 및 하이브리드 중앙제어시스템으로 신호를 보내는 가스 및 화염감지시스템, 고압의 수소/산소 가스를 적당량의 유량으로 조절하여 연료전지에 공급하는 수소/산소 가스제어 판넬이 있습니다.
그린홈에 필요한 소비전력을 공급하기 위해 연료전지시스템이 가동되면 필요 압력과 필요량 만큼 저장된 수소가스와 산소가스가 토출되어 연료전지시스템의 수소와 산소 공급 배관라인으로 흘러가게 됩니다.
연료전지시스템 운용 설명 시나리오
본 연료전지시스템은 수소/산소 가스 압축 저장 시스템에서 공급되는 수소와 산소를 이용하여 시간당 1킬로와트(kW)의 전력과 온수를 생산할 수 있는 시스템입니다.
기본 원리는 수전해 시스템에서 일어나는 전기화학반응의 역반응으로 스택내에서의 수소가스와 산소가스의 전기화학반응에 의하여 전기와 온수를 생산하게 됩니다.
시스템의 구성은 연료인 수소와 산소가스를 공급할 수 있는 수소공급계, 산소공급계, 공급된 수소와 산소가 전기화학 반응에 의해 전기, 온수를 생성시키는 핵심 부품인 스택 및 주변장치의 적정 온도를 유지시키는 열관리계, 스택에서 발생된 열을 외부의 난방보조로 사용할 수 있게 하기 위한 외부 열교환계, 연료전지 스택에서 발생된 물을 수거하기 위한 기/액 분리기 및 수거된 물을 수전해시스템으로 공급하기 위한 물 공급계로 구성되었습니다.
장비의 운전은 먼저 연료전지 시스템을 작동시키기 위해서는 연료전지 시스템 상단의 기동버튼(Start signal)을 인가하게 되면 연료전지 시스템내에 장착된 내부 축전지에 의해 반응가스 공급 밸브를 열게 되면 스택내부로 수소, 산소가 들어가게 되고 양극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리됩니다. 분리된 수소이온은 전해질층을 통해 음극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 음극으로 이동합니다. 음극에서는 산소이온과 수소이온이 만나 반응 생성물인 전기와 물 그리고 열이 생성되는 것입니다.
양극 : 2H2 → 4H+ + 4e-
음극 : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
전체 : 2H2 + O2 → 2H2O + 전기 + 열
스택이 기동되면 모든 전기는 스택에서 발생된 전기를 이용하여 시스템 자체의 소요 전원 및 외부로 1킬로와트(kW)의 전기를 공급할 수 있는 상태가 됩니다.
본 시스템이 정상 상태에서는 1킬로와트(kW)의 전기와 발생되는 열을 난방보조로 사용할 수 있도록 설계되었습니다. 외부로 전기를 공급하는 경우 1킬로와트(kW) 범위내에서 소비전력 변화에 따른 전기 공급이 가능하고 그에 따른 반응가스의 공급은 발생되는 전기에 연동되어 자동 공급되며 연료전지 시스템에서 발생된 온수는 외부의 열교환기를 통해 난방보조로 사용할 수 있습니다.
본 연료전지시스템의 효율은 공급되는 수소에너지 대비하여 외부로 1킬로와트(kW) 전기를 공급할 때 스택효율은 61퍼센트(%) 정도이고, 시스템 효율은 51퍼센트(%)로 매우 높은 효율을 보이고 있습니다.
그린홈시스템 운용 설명 시나리오
본 지능형 그린홈시스템은 생활환경의 지능화, 환경친화적 주거생활, 삶의 질 향상을 추구하는 깨끗하고 지능화된 미래형 신개념의 주택 시스템입니다.
본 시스템은 연료전지시스템으로부터 시간당 1킬로와트(kW)의 전원을 공급받아 근거리 무선 통신방식과 원거리 통신방식을 통해 홈서버 및 게이트웨이, 각종 조명 및 센서, 가전기기 등 전원 소비를 필요로 하는 각종 기기들에 전원을 공급하고 지능적으로 제어하며 사용 가능하게 합니다.
대표적인 버스 구조 방식의 근거리통신망인 이더넷을 통하여 지능형 홈 네트워크를 구성하였고 생활가전기기는 원거리 통신방식을 통해 원격 제어하며 생활가전기기외의 요소들은 근거리 무선 통신방식을 통해 제어하게 됩니다.
그린홈내 홈서버와 터치스크린 월패드간 통신을 구축하였으므로 일반 입주자는 터치스크린 월패드를 통해 에너지 및 환경 정보 감시 및 모니터링, 실내외 환경에 적합한 자동 조명 관리, 실내 냉난방 및 환경관리, TV, 에어컨, 세탁기, 냉장고 등의 생활 가전기기 원격 제어, 방문자 및 침입자 관리 등의 원격 보안시스템 운용 등 그린홈의 다양한 정보를 모니터링을 통하여 감시하고 볼 수 있으며 제어할 수 있습니다.
