해외전기현장 최신기술-일본편

저온 작동 고체 산화물형 연료전지(SOFC)의 내구성능을 확인 -2006년도 말 수십 kW급 시스템 실용화 전망- 간사이전력과 미츠비시 재료는 공동으로 저온 작동 고체 산화물형 연료 전지(SOFE : Solid Oxide Fuel Cell)의 ‘1kW급 발전 시스템’에 따른 시판 도시가스를 재료로 한 1,000시간 이상 안정 된 연속 정각 운전에 성공해 전지 성능에 열화가 없는 것(전압 저하가 운전 기간 중에 확인 되지 않고, 저하율로서는 0%/1,000시간)을 확인했다. ‘운전1,000시간 당 전압 저하율 0%’는 국가 개발 목표치(0.25%/1,000시간)에 필적하는 내구성능으로 실용화에 필요한 내구성능의 달성을 향해 예측할 수 있었다. 이번 시스템의 기본 구성인 ‘모듈’의 구성부재를 개량해 내구성을 향상시킨 것으로 간사이 전력과 미츠비시 재료에 따른 SOFC 개발은 목표로 하는 ‘2006년도 말 수십kW급 시스템 실용화’를 향해 힘차게 전진했다. 더불어 병행해 개발을 진행하고 있는 ‘1kW급 발전 모듈’에 있어서는 내부 구조를 개량하는 것에 의해 열 자립현상으로 종래의 발전 효과 50%(2004년 1월 13일 발표 완료)를 크게 웃도는 57.6%이라는 세계 최고 레벨의 발전 효과를 달성했다. SOFC는 PAFC(인 산형 연료 전지)나 PEFC(고체 고분자령 연료 전지)라는 다른 형식의 연료 전지와 비교해 발전 효과가 상당히 높은 이상 전기와 열을 동시에 공급하는 시스템으로서 실용화하면 다른 어떠한 분산형 전원 보다 런닝 가격이 싼 전원으로서 기존의 시스템에 대체할 가능성을 가진 연료 전지이다. 이번 실험 결과에 의해 간사이 전력과 미츠비시 재료가 생각하는 실용화의 3가지 성능면의 과제 발전 출력의 대용량화(수십kW), 발전 효과, 내구성 하나, 발전 효과, 내구성 둘에 관해 실용화의 전망이 있다고 생각 된다. 앞으로는 발전 전지나 모듈의 새로운 고성능화나 여러 가지 운전 조건 하(부하 변화, 기동 정지의 반복 등)에서의 성능 검증과 병행해 발전 용량의 확대에 착수해 2006년도 말을 목표로 ‘수십kw급 시스템(중형점포나 작은 공장등용)’의 실용화·상품화를 지향할 것이다. 1 : 작동 온도 800℃ 이하를 지향한다. 보통 SOFC는 1000℃ 부근에서 작동한다. 2 : 평균 AC발전단 효율에서 45.3%. 발전 효율은 저립발열량(LHV)을 사용. 3 : 열화를 나타내는 지표로서 전압 저하율이 사용되고 있다. 4 : NEDO를 2007년도까지 SOFC 시스템 개발 목표. NEDO의 목표는 ‘10kW급 시스템’을 3,000시간 연속 운전 후, 전압 저하율 0.25%/1,000시간 이하이다. 5 : ‘발전 시스템’을 구성하는 기본 구조체에 전지를 겹친 ‘스택’등으로 구성 된다. 6 : 외부 가열 등을 전혀 하지 않고 공급한 연료가 갖고 있는 반응열만으로 발전에 필요한 연료, 공기, 물을 발전 반응에 필요한 온도에 가열함과 동시에 모듈의 온도 유지를 안정되게 얻고 있는 현상. 시모노세키 발전소 1호기에 나무 재질 바이오매스 혼소 실증 시험을 개시 중국 전력은 지구 온난화 방지를 향한 대처의 일환으로써 신 에너지 이용 확대를 추진해 유력한 신 에너지로서 나무 재질 바이오매스 발전에 대해 연구를 진행해 왔으나 2004년 12월 21일부터 2006년 3월말까지 예정으로 시모노세키 발전소 1호기(출력 : 17.5만kW, 연료 : 석탄)에 관하여 연료의 일부를 나무 재질 바이오매스로 대체하는 나무 재질 바이오매스 혼소 실증 시험을 개시했다. 실증 시험의 실시에 있어서는 ‘야마구치 산림 바이오매스 에너지·계획’에 기초해 ‘에너지 지산·지소’ 프로젝트와 연계해 야마구치 현에서 임지 잔재 등의 산림 바이오매스 자원의 공급을 받는다. 또한 본 실증 시험의 성과를 반영해 보다 출력이 큰 신오노다 발전소(출력 50만kW 2기, 연료 : 석탄)에 관해서도 나무 재질 바이오매스 혼소를 할 예정이다. ‘나무 재질 바이오매스 발전’의 ‘바이오매스’는 생물자원을 나타내는 말로, 산림 사이 벌채, 제재소 등에서 발생하는 나무 부스러기, 건설 공장에서 폐재로 발생하는 목재 등 중에서 원료로 활용하지 않는 나무 재질 바이오매스를 연료로 하는 발전 방식이다. 나무 재질 바이오매스 혼소 발전에 따른 효과로서는 출력 100만kW의 석탄 화력 발전소에서 나무 재질 바이오매스를 3%혼소(중량 비)한 경우 연간 약 10만t의 이산화탄소 삭감 효과(신 에너지 등 전기 1억kWh/년)를 기대할 수 있다. 또한 ‘야마구치 산림 바이오매스 에너지·계획’은 야마구치 현의 산림 바이오매스 에너지 활용을 향한 지침으로, · 기존 설비 석탄 화력 발전소에서 혼소 시스템 · 가스화 발전에 따른 나카야마 사이 지역 에너지 공급 시스템 · 팔레트 연료를 이용하는 소규모 분산형 연료 공급 시스템 의 세 가지 시스템의 구체화를 지향하고 있다. 1. 실증 시험 개요 잘게 분쇄한 나무 재질 바이오매스를 석탄과 혼합해 보일러에서 연소한 시험을 해 석탄에 대한 나무 재질 바이오매스 혼합 비율 3%(중량 비)를 지향한다. 2. 검증 항목 (1)안정적으로 연소할 수 있는 나무 재질 바이오매스 분쇄도의 확인 (2)석탄에 대한 나무 재질 바이오매스의 혼합 비율의 확인 (3)나무 재질 바이오매스 혼소의 환경에의 영향 확인 3. 나무 재질 바이오매스의 조달 주로 야마구치 현에서 조달해 시모노세키 발전소 부근 나무토막 공장에서 분쇄한다. 세계 최초 실용화 레벨 액체 질소 냉각 초전도 모터 개발 -풍력 발전 시스템의 발전에 밀리는 고온 초전도 모터- 이시카와 토우하리마 중공업 등 8사가 계획에 참여하는 산학 그룹(이시카와 토우하리마 중공업, 스미토모 전기공업, 타이요 일산, 나카시마 프로펠러, 니이가타 원동기, 닛리츠 제작소, 후쿠이 대학 스기모토 히데히코 교수, 후지 전기 시스템)은 세계 처음으로 액체 질소를 사용한 초전도 모터의 실용화에 성공해 출력 500kW, 회전 수 매분 220회전동기 전동기 실기화의 전망을 이미 갖고 있어 주문체제를 갖추는 중이다. 이번에 개발한 초전도 모터는 대량생산이 가능한 고온 초전도 선재를 종전에는 곤란했던 액체 질소를 냉매로 한 경우 대용량 모터에 필요한 계자자속밀도를 얻는 것은 곤란했지만 산학 그룹에서는 고온 초전도 선재에 쇄교하는 자속을 작게 해 계자자속밀도를 크게 하는 방책으로서 ‘후락쿠스 커넥터(상표등록 출원 중)’을 채용해 이 문제를 해결했다. ‘후락쿠스 커넥터’는 계자 코일을 중심으로 고투자재료를 배치해 자속을 집중 통과시키는 것으로 이에 따라 액체 질소 온도에서도 대 전류를 흐르게 할 수 있어 그 결과 커다란 계자자속밀도를 얻을 수 있고 또한 대 출력 초전도 모터의 조작이 가능해졌다. 이 모터의 특징을 가장 잘 살릴 수 있는 제품으로서 선박용 포드형 추진 장치(선박선 안에 장치하는 추진 장치로 그 형태가(완두콩 깍지(POD)를 닮아서 포드형이라 불린다.)를 시험 제작해 이 프로젝트를 모아서 정리하는 이시카와 토우하리 중공업의 수리 실험장에서 수중 가동 시험을 계속하고 있다. 포드형 추진 장치의 크기는 폭 0.8m×길이 2m로 직경1m의 주진 프로펠러를 매분 0회전에서 100회전 반경에서 정회전·역회전을 자유롭게 제어할 수 있어 실기화의 전망이 생겼다. 시험 결과 설계 값대로 ‘모터의 윙윙 소리’와 ‘모터에서 새 나오는 자속’은 함께 계측한계 이하의 성적을 얻을 수 있어서 여러 가지 용도로 사용 할 수 있음을 확인했다. 포드형 추진 장치는 추진 장치가 배 외부에 장비돼서 배 안의 공간을 유효하게 사용할 수 있어 배 안의 소음도 적어져 배의 조종 성능도 높아지는 등의(종전의 반 정도의 거리에서 배의 선회가 가능)이점에서 구미를 중심으로 객선 등에서 채용되고 있다. 그러나 대형(대 출력) 포드 추진 장치에 종전의 모터나 영구 자석 모터를 내장하는 것은 포드추진 장치 외경이 크게 돼 비 실용적인 탓에 실용 반경 확대를 위해서는 소형·대용량의 초전도 모터의 개발을 요구해 왔었다. 산학 그룹이 개발한 초전도 모터는 계획적인 소형화를 실현했으므로 포드추진 장치의 외경을 종전의 1/2정도로 할 수 있어 포드추진 장치 그 자체의 추진 효율이 3~5% 향상하므로 모터 자체의 효과 향상에 더해 에너지 절감이 돼 자연스럽게 쉬운 모터로 되고 있다. 그러한 특유의 장점에서 앞으로는 1. 선박용 전기 추진 장치용 모터(특히 포드형 추진 장치) 2. 철도용 모터 3. 풍력 발전 설비용 발전기(동기 모토는 외부 동력으로 축을 회전시키면 발전기로서도 이용 가능) 4. 그 밖에 대용량용도 모터 초전도 동기 모터의 특징 1. 종전에 곤란했던 ‘싼 가격·취급이 쉬운 액체 질소에 의한 냉각’으로 사용 가능. 2. 종전의 모터보다도 5000kW모터의 경우 소형(1/10)·경량화(1/5)를 꾀할 수 있다. 3. km단위에서 제조 가능한 양산화된 초전도선재를 사용. 4. 모터의 윙윙 소리, 모터에서 새나오는 자석은 거의 없다. 5. 모터 내부는 극저온이어도 모터 표면은 상온이므로 사용 장소(물속도)를 가리지 않는다. 6. 모터의 초전도 코일이 유닛화(500kW단위)되고 있으므로 용이하게 출력 향상을 할 수 있는 외에 1유닛이 고장 나더라도 남은 유닛으로 운전을 계속할 수 있는 높은 신뢰성을 얻고 있다. 산학 그룹에서는 구미나 한국에 앞서 본 초전도 모터를 전부 초전도화한 ‘전초전도 동기 모터’의 실용 검증기를 올해 3월까지 완성시킬 계획이다. 현장 전류 루프 체크 기능에 특화한 휴대형 전류 신호 발생기 '카렌토루-푸챗카'를 발매 -MODEL : HLC-A1- (주)이바라전산은 기계 설비 등의 계장 시스템에 대한 전류 가속기 체크 기능을 특화한 조작이 간단하면서 낮은 가격인 휴대형 전류 신호 발생기 ‘카렌토루-푸챗카’(MODEL : HLC-A1)의 발매를 개시했다. 실제 액(가스)투입 전에 건설 중 기계 설비나 정기점검 때 프로센스 배관에 설비 된 각종 센서의 계장 루프를 간이하게 체크할 때 사용하는 현장용 전류 신호 발생기에는 간단한 조작성과 소형·경량으로 낮은 가격인 제품의 요구가 강했다. 종전의 신호 발생기는 측정기로서 고기능 캬리브레타 등, 복수의 기능을 1대의 기기 안에 넣은 비싼 제품이 많아 프로세스 시험 실시 전, 손쉬운 루프 체크로는 관리 담당자가 각각 지구를 자작하는 등 궁리하면서 대응하고 있는 실정이다. 이번에 이바라전산은 이러한 요구에 응해 현장 전선기 대신 모의 신호를 발생해 동선이나 극성 및 스팬 확인 등 수신측 기기의 시뮬레이션이나 조절변 등의 조작·구동기기의 동작 체크를 할 수 있는 휴대형 전유 신호 발생기 ‘카렌토루-푸챗카(MODEL : HLC-A1)’을 발매했다. 판매 가격은 기능을 압축함으로써 종전 타사 제품의 1/5이라는 싼 가격에 막아 2007년 3월까지 누계 4만대의 판매를 예상하고 있다. (구입 신청은 온라인에서 한다) 현장 용도는 물론 계장 시스템에 관해 표준검사나 관리, 계장판 등의 시험·조사 등 넓게 활용될 것이라고 기대하고 있다. 특징 사용의 간편함, 소형·경량화, 가격 절감을 추구, ‘계장 관리인 1명에 1대’를 제품 컨셉으로 했다. 틀림없이 현장 작업에 최적인 제품. ·2선식/4선식에 대응 외부 루프 전선에 따른 싱크 기능과 공급 신호호서 정 전류 신호를 출력하는 소스 기능을 스위치로 바꿀 수 있다. ·4∼20mA 루프와 수신기 범위의 확인 작업에 관해서 사용 빈도가 높은 4/12/20mA 신호를 고정값 출력한 상태로 준비했다. 슬라이드 스위치에 의해 한손으로 간단한 조작으로 바꿀 수 있다. ·접속 변경없이 루프 전류를 모니터 단자에 측정기(테스터 등)를 접속해 루프 전류 값을 모니터 할 수 있다. (특허 출원 중) 방법 내용물 : 본체, 테스트 읽기, 단3형 건전지 (2개) 사이즈 : 60×100×23mm 질량 : 약 70g (본체만. 전지 제외) 전원 : 단3형 건전지 2개 주택분전반용 '네트워크 컨트롤 부파워 조정 유닛' 기술 개발 도쿄 전력과 마츠시타 전기 공업은 이번에 공동 개발한 신호 처리 기술을 채용하는 것에 의해 작년 7월에 마츠시타 전기 공업이 발매한 ‘파워 조종 유닛’ 에 휴대전화나 컴퓨터로 가전제품의 운전·정지 조작을 할 수 있는 ‘네트워크 컨트롤 부 파워 조종 유닛’의 기술을 개발했다. ‘파워 조종 유닛’은 내장된 전류 센서가 전기의 지나친 사용을 자동적으로 감지해 알려줌과 함께 전기의 계약 용량을 넘어 전기를 너무 많이 썼을 경우에는 JEM-A 단자를 정비하고 있는 가전제품(에어컨이나 전기식 마루 난방 등 합계 4대까지 미리 시정 가능)을 자동으로 정지시켜 전기 사용량이 감소하면 자동으로 운전을 재개시키는 ‘요구 조절 기능’을 가진 기능이다. 이번 기술 개발을 한 ‘네트워크 컨트롤 부 파워 조종 유닛’은 종전의 기능에 더해 휴대전화나 컴퓨터에서 인터넷망에 접근하는 것을 통해 JEM-A 단자를 정비하고 있는 가전제품의 운전·정지조작 외에 운전상황을 확인할 수 있게 된다. 이에 따라 더한층 편리하고 쾌적하게 전기를 사용할 수 있게 돼, 특히 모든 전화주택의 편리성이 향상한다. 앞으로는 컴퓨터로 성정한 스케줄(일 단위·월 단위)에 근거해 가전제품의 운전·정지를 제어하는 ‘타이머 제어기능’과 컴퓨터에 하루 시간대별 전기의 사용 상황을 표시하는 ‘에너지 표시 기능’에 대해서 실증실험을 해, 더욱더 기능을 충실히 하게 할 방침이다. 이 ‘네트워크 컨트롤 부 파워 조종 유닛’을 탑재한 주택분전반은 올해 가을에 마츠시타 전기 공업에서 발매할 예정이며 도쿄 전력은 이번에 기술 개발한 ‘네트워크 컨트롤 부 파워 조종 유닛’을 시작으로 안전하고 효과적인 전기 사용법을 제안해감과 함께 ‘안전·안심·쾌적·편리한 생활’을 실현하는 모든 전화주택을 적극적으로 권장할 것이다. ‘네트워크 컨트롤 부 파워 조종 유닛’의 주된 장점으로는 ① 전기를 지나치게 사용하면 소리로 알려줘 보기 쉽게 위치를 표시 가능 전기의 사용량을 레벨로 알기 쉽게 표시함과 동시에 전기의 계약 용량을 넘어 전기를 너무 많이 쓴 경우, 소리로 알려준다. 또한 간단한 시공으로 부엌이나 복도 등, 보기 쉬운 위치에 장치할 수 있다. ② 전기를 너무 많이 쓴 경우, 가전제품(에어컨, 전기식 마루 난방 등)을 일시적으로 정지해 자동으로 재 운전, 전기의 계약용량을 넘어 전기를 많이 쓴 경우에 JEM-A 단자를 정비하고 있는 가전제품(4대까지 미리 지정 가능)을 자동으로 정지해 차단기 동작을 미연에 방지한 후 한번 자동으로 정지한 가전제품을 재차 손님이 스위치를 누르는 일 없이 자동으로 운전을 재개하는 기능을 부가. ③ 휴대전화나 컴퓨터에 따른 가전제품의 원격 조작 가능(신개발 기술) 인터넷에 접속 가능한 휴대전화 및 컴퓨터에서 JEM-A 단자를 탑재한 가전제품을 원격 조작에 의해 운전 혹은 정지 지령을 하면 현재 주택의 전기 과다사용의 유무를 확인한 후 과다 사용치 않은 경우만 가전제품의 원격운전조작을 한다. [용어해설] 1. 신호 처리 기술 : 한 개의 기능에 대해 인터넷에서 원격 조작 신호와 요구 조정 신호를 짜 맞춰 더한층 그들 두 개의 신호가 동시에 보내진 경우, 요구 조정 기능을 우선 시킬 수 있는 기술. 2. JEM-A 단자 : 일본 전기 공업회(JEMA)의 통일 규격에 적합한 HA(Home Automation)단자. ON·OFF의 A단자와 제어를 포함한 S단자가 있다. 야스카와 전기, 자기식 인코더 개발 간소 구조로 소형화 야스카와 전기는 서브 모터나 스탭핑 모터용 전기식 인코더를 개발했다. 영구 자석과 홀 소자로 구성 된 간소한 구조로, 종전 제품에 비교해 부피를 50%이상 소형화했다. 가격은 광학식 인코더보다 약간 낮게 설정해 공작기계나 산업용 로봇에 사용되는 AC, DC 서브 모터나 스탭핑 모터의 채용을 재촉해간다. 이 제품은 신호 처리부와 서브 모터를 별치할 수 있는 온도나 진동 등의 영향이 적고, 내구성이 뛰어나다. 또한 영구 자석의 자화와 홀 소자의 배치를 고안해 모터 회전축의 절대 각도 검출을 가능하게 해 이제까지 사용되었던 자극 검출용 선서를 필요 없게 했다. 이치코우, AFS를 증산 이세하라의 능력 배증 이치코우 공업은 선진 전방 조명 시스템(AFS)을 증산한다. 헤드램프의 주력 생산 거점인 이세하라 제조소(카나가와 현 이세하라 시)에서 올해부터 양산을 막 시작한 것 이지만 2006년에 4∼5차종에서 채용이 정해지는 등 확대 경향에 있다. 이 때문에 2006년을 목표로 이세하라 제조소 안에 생산 라인을 1대 증설해 2라인 본체 구축, 생산 능력을 현재의 2배 강해지는 월 생산 6500대분까지 끌어올린다. AFS는 핸들의 사각에 응해 헤드램프의 조명 방향을 좌우로 가변하는 시스템, 밤 시간에 전방 장애물을 빨리 보고 확인할 수 있는 등 안전 효과가 있어 고급차를 중심으로 도입이 진행되고 있다. 국내 램프 제조업체에서는 스탄레 전기와 코이케 제작소가 2003년부터 앞서서 생산을 시작했다. 이치코우 공업은 2004년 말에 월 생산 2000∼3000대의 생산 능력을 정비해 올해부터 양산에 적극적으로 나섰다. 일본정부, 교토의정서 목표인 12% 온실가스 삭감 달성예정 일본 정부는 현행 대책대로 라면 2010년의 온실 효과 가스의 배출량이 쿄토 의정서의 기준해인 90년에 비해 6% 증가한다는 추산을 정리해 2월 22일의 자민당 지구 환경 특별 위원회에 보고했다. 의정서에 정해진 삭감 목표를 지키려면 합쳐서 12%를 줄여야 하지만 이산화탄소(CO2)나 메탄 등 온실 효과 가스의 추가 억제책이나 타국에서 얻은 배출범위를 자국 분으로서 활용하는 ‘교토 메커니즘’을 조합하는 것으로 달성할 수 있다고 했다. 지난 3월부터 여는 지구온난화 대책 추진본부(본부장 고이즈미 준이치로 수상)에서 교토의정서 목표 달성 계획안을 책정해, 5월경 각의 결정한다. 추산은, 1월 이후 경제 성장률의 최신 전망이나 산업구조의 변화 등 최신 데이터를 반영시켜 2010년의 온실 효과 가스 배출량을 시험 삼아 계산했다. 그 결과 석유나 석탄 등 에너지 이용에 의한 CO2 배출량은 90년 비교 5.4% 증가. 대체 플론 종류도 90년 비교 1.4% 증가한다. 이것에 대해 시멘트 등의 생산에 따른 에너지 이용 이외의 CO2나 폐기물 처분장이나 농업 활동으로 발생하는 메탄 등은 90년 비교 0.8%의 감소로 공제하면 6% 증가로 됐다. 한편, 에너지 절약법의 개정에 의한 에너지 절약 대책의 강화나 산업계의 업종별 자주 목표의 설정 등 추가 대책을 실시하면, 에너지 이용에 의한 CO2 배출량은 90년 비교 0.6% 증가까지 억제할 수 있다고 했다. 게다가 대체 플론 종류의 배출 억제책이나 삼림 흡수, 교토 메커니즘 등을 강구하면 교토 의정서의 삭감 목표는 달성할 수 있다고 했다.