A Study on Heat Transfer Characteristics of Humidifier/HRU for MCFC

MCFC용 가습기 및 HRU의 열전달 특성 연구

본 연구는 연료전지 중 용융탄산염을 전해질로 하는 MCFC의 MBOP에 포함된 부품으로 매우 중요한 역할을 하는 가습기와 이때 발생되는 폐열을 회수하기 위한 장치인 HRU에 관한 것이다. 가습기는 연료와 물이 가습기 상부로 유입되어 가습기 하부로 유입되는 배가스와 열교환을 하면서 물이 스팀화 되어 연료가 가습된 상태로 가습기 출구로 일정온도를 유지하며 배출된다. 또한 HRU는 가습기에서 배출된 고온의 배가스를 물을 이용하여 열교환을 통해서 열을 회수하여 난방 및 온수로 사용할 수 있는 열교환 장치를 말한다. 먼저 이들의 특성을 파악하기 위해 가습기 및 HRU를 설계, 제작하여 각각의 특성을 확인하였다. 가습기와 HRU의 성능 향상을 위해 먼저 열교환부에 적용될 튜브의 수치해석적 분석을 통해서 최적의 열전달 성능을 얻을 수 있는 가습기 및 HRU를 설계, 제작하였으며 이들의 성능을 파악하기 위해 120,000kcal/h 용량을 테스트 할 수 있는 장치를 구축하여, 이들의 열전달 특성, 압력강하, 회수 열량, 가습기 온도 등의 특성을 파악하였다. 이 장치를 통해서 확인된 가습기와 HRU의 특성은 수치해석을 통해서 얻은 값과 거의 유사함을 확인할 수 있었으며, 가습 성능도 효과적으로 달성할 수 있었다. 가습기와 HRU의 특성 중 압력강하 부분은 지속적인 연구가 필요한 부분이며, 가습기와 HRU의 일체화를 통하여 소형화 및 설치공간 축소 효과를 얻을 것으로 본다.