| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ⚫ 진공단열시스템의 아킬레스건인 핀홀 발생시의 성능저하, 에너지 효율적인 운전 및 유지 관리가 가능한 데이터 기반의 인공지능 프로그램을 개발하기 위하여 이의 적용에 필요한 데이터를 확보하고 인공지능(딥러닝) 모델의 타당성을 확인하고자 한다. 또한 ⚫ 고성능 진공단열시스템에 적용하기 위한 자기수복재료의 특성을 파악하고 자기수복성을 갖는 기능성 보호막의 기술적 가능성 파악하고 관련 기술기반을 확보하기 위한 기초연구를 수행하는 것이다. 이를 기반으로 ⚫ 진공단열 복합재 효과(친환경, 마이크로/나노포어)를 도모함으로써 저진공도 진공단열 기술을 이용한 건설 신소재 기술 개발에 기여하는 것이다 ◼ 전체 내용 ◒ 외피 보호막의 기능은 단열성능이 탁월한 진공단열시스템에서 심재내부 지지체에서의 복사 및 전도 열전달의 효과적인 억제를 지탱할 수 있도록 함으로써 높은 단열성능을 발휘할 수 있게하는 것으로, 기 확보한 외피의 열전도 메커니즘 제어기술과 더불어 진공단열시스템의 아킬레스건인 핀홀발생시의 성능저하를 해결하기 위하여 신개념 고부가가치 재료공정 기술의 적용을 통한 신기능 외피재 제조방법을 검토하였다. ◒ 진공단열시스템(VIS)의 경우 현재까지는 특수 건축물 이외에는 실용성이 낮으며, 가격도 상당히 고가이지만, 선행연구를 통하여 열교를 억제할 수 있는 특허를 확보한 바가 있다. ◒ 진공단열시스템은 심재내부 지지체에서의 복사 및 전도 열전달을 효과적인 억제함으로써 높은 단열성능을 발휘할 수 있다. 저진공도 진공단열시스템의 활용 내구성을 높이고, 핀홀 등의 단일 유니트의 결함(defect) 발생 시의 단열기능 손실 효과를 성능 예측 진단이 가능한 인공지능 기술을 적용함으로써 진공단열시스템의 천공이나 핀홀 발생시의 성능저하, 에너지 효율적인 운전 및 유지 관리에 가능성을 검토하고 필요한 인공지능 프로그램 개발하였다. 인공지능용 훈련 데이터의 확보를 위하여 우선적으로 빌딩건물의 구성요소, 다중창에 대한 측정을 통하여 데이터 기반 기술의 적용에 필요한 데이터 확보하고 심층학습(딥러닝) 프로그램 개발을 도모하였다. ◒ 또한 진공단열패널의 열전도계수를 측정하고 이에 상응하는 내부 압력을 추정할 수 있는 모델을 개발하고 이를 통하여 공기침투율을 추정할 수 있는 방안을 마련하였다. 이 과정에서 진공 단열시스템의 외피 보호막 천공시의 압력변화 특성을 파악하기 위하여 압력특성 평가 장치를 구축하였다. 진공단열시스템과 결합된 센서 데이터를 이용하는 스마트 진공단열시스템 관련 특허를 출원하였다. 이는 향후 전개될 IOT를 기반으로 하는 스마트시티, 스마트사회와 연계하여 우수한 초단열시스템의 운전 유지관리에 기여할 것이다. ◒ 자기수복기능의 확보 전략은 내재적 메커니즘과 외래적 메커니즘의 이용으로 나눌 수 있다. 수복기능재와 촉매의 작용을 이용하는 외래적 메커니즘을 적용을 시도하였다. 이 기능성 소재(functional material)기술의 개념을 도입, 접목하여 진공단열시스템용 보호막에 자기수복(self-healing) 기능 적용의 기술적인 특성을 파악하고 확인함으로써 창의적이고 심층적인 연구방향을 제시하였다. ◼ 1년차 ㅇ 목표 진공단열시스템에서 핀홀 발생시의 성능저하, 에너지 효율적인 운전 및 유지 관리의 기반이 되는 인공지능 프로그램 개발 및 건물 구성요소에의 응용을 위한 데이터 확보 ㅇ 내용 1) 진공단열시스템의 열전달 모델 설정하고, 주요 인자의 열전달 모델링 해석 2) 진공단열시스템의 아킬레스건인 핀홀 발생시의 성능저하를 예측하고 에너지 효율적인 운전 및 유지 관리가 가능한 인공지능 알고리즘 프로그램 분석 및 개발 3) 인공지능 프로그램의 등록 ◼ 2년차 ㅇ 목표 고성능 진공단열시스템에 적용하기 위한 자기수복성을 갖는 기능성 보호막의 기술특성 파악 ㅇ 내용 1) 에너지 효율적인 운전 및 유지 관리가 가능한 인공지능 알고리즘 프로그램의 보완 2) 자기수복 기능 보호막의 조사분석 3) 자기수복 재료의 특성 파악 및 천공시의 거동 분석 4) 진공단열시스템의 성능 측정, 유효물성 예측 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ⚫ 건설 건물분야에서는 고성능 진공단열재를 건물외벽에 설치하는 외단열시스템을 채용하는 효과는 매우 크고, 이는 에너지 절감의 효과뿐만 아니라 단열재 두께가 감소하여 그만큼의 내부 공간을 확보할 수 있어서 공간의 활용성이 높아지며, 차음재의 역할도 가능함. 또한 자기수복 기능 보호막 기술은 첨단 단열소재 제조산업뿐만 아니라 자기수복 콘크리트 등 건설 신소재 산업의 기술개발에도 기여할 수 있음. 그린빌딩, 제로에너지하우스 등 고효율 건축물에 적용함으로써 온실가스 저감 및 지구온난화 방지도 가능함. ⚫ 자기수복 기능 보호막은, 배터리, 태양전지, 기능성 콘크리트, 신축성 도체 등의 분야에 적용하기 위해 많은 주목을 받으며 신물질 개발 연구가 진행되고 있다. 그러나 밀봉보호막 혹은 단열소재용으로는 연구된 적이 없고, 인공지능을 이용한 고성능 진공단열재 관련 기술의 적용이 시도된 적이 없으므로 관련 기술의 확보를 추진하여 연구개발의 가능성을 확인하였다, 본 연구내용을 확대 발전시킨다면 독보적인 기술 확보가 가능하다. ⚫ 타 산업분야에의 적용 일반산업분야인 고온 배관, 극저온의 LNG선, 자동차의 보온 단열에 적용하면 많은 에너지를 절약할 수 있고, 태양광, 연료전지 시스템의 단열, DNA 분석장치, 마이크로 히트 펌프 의류, 열 치료 등의 첨단 산업분야도 적용이 가능함. 에너지 수요공급 측면에서 보면 새로운 에너지원을 개발, 발굴 비용 보다는 고성능 단열재의 개발 효과가 더 크고, 에너지 절감으로 인하여 이산화탄소 및 공해 물질 배출 감소 효과가 있으며, 국제적인 친환경에너지 정책 공조에도 기여 가능함. 또한, 친환경에너지로 주목받고 있는 모바일용 및 전기자동차용 배터리 팩, 의료장비, 인공위성 등 우주산업 개발 분야에 적용이 가능한 특수 기능성 소재로써 산업 전반에 걸쳐 다양한 기술과의 접목 및 활용이 기대됨. (출처 : 요약문 3p) |
