고체산화물 연료전지(SOFC) 시스템용 고효율 마이크로포러스 단열재
고객 배경 및 과제
분산형 발전용 고체산화물 연료전지(SOFC) 시스템을 전문으로 하는 선도적인 엔지니어링 기업은 중요한 열 관리 과제를 해결하기 위해 당사를 찾았습니다. 해당 SOFC 시스템은 주거용 및 소규모 상업용 열병합발전(CHP) 애플리케이션을 위해 설계되었으며, 시스템 효율, 전압 안정성, 설치 공간, 외부 표면 온도는 모두 핵심 성능 지표였습니다.
고객은 핫박스(Hot Box) 단열에서 세 가지 주요 과제에 직면했습니다. (1) 극도로 제한된 공간에서 고효율 단열을 구현해야 했습니다. 핫박스 내부에는 단열재를 설치할 수 있는 공간이 매우 제한적이었지만, 내부 온도가 750°C에 달하는 상황에서도 외부 케이스 온도는 60°C 이하로 유지해야 했습니다. (2) 소구경 배관, 다수의 곡관, 불규칙한 형상 및 다양한 관통부를 포함하는 복잡한 내부 구조에 단열재를 적용해야 했습니다. (3) 시스템의 전체 수명 동안 안정적이고 신뢰할 수 있는 성능을 보장해야 했습니다.
Unicorn 솔루션
복잡한 내부 구조에서도 설치가 용이하고 핫박스 전체에서 뛰어난 단열 성능을 확보하기 위해, 바닥 하중 지지부에는 G1000 고강도 보드를 적용하고, 복잡한 배관 시스템에는 맞춤 가공 마이크로포러스 단열재 및 과립형 마이크로포러스 단열재를 사용했으며, SOFC 스택 주변에는 TT 1000 Classic 보드와 SFlex 플렉시블 패널을 조합하여 적용했습니다. 모든 제품은 1,000°C 연속 사용 등급을 갖추고 있으며, 초저열전도율과 고온에서도 우수한 기계적 강도를 제공합니다.
고객 혜택
초저열전도율을 통해 열 손실을 최소화하여 SOFC 핫박스의 전체 열효율을 향상시킵니다.
기존 단열재 대비 최대 60%까지 단열 두께를 감소시켜 더욱 컴팩트한 SOFC 시스템 설계를 가능하게 합니다.
복잡한 핫박스 형상에도 최적 적용할 수 있도록 정밀 가공 부품, 플렉시블 패널 및 곡면, 배관 관통부, 협소한 공간에 적합한 마이크로포러스 과립을 제공합니다.
장기적인 열 안정성과 신뢰성을 제공합니다. 무기질 마이크로포러스 구조는 유기 바인더를 포함하지 않아 열분해가 발생하지 않으며, 지속적인 고온 운전 환경에서도 뛰어난 치수 안정성과 열 안정성을 유지합니다. 이러한 소재 설계는 까다로운 SOFC 환경에서 긴 수명을 지원합니다.
SOFC 시스템에서 탁월한 화재 안전성을 제공합니다. A1 불연 등급을 획득하여 시스템과 운전 환경 모두에 최고 수준의 화재 안전성을 보장합니다.
엔지니어링 지원 – 당사의 엔지니어는 개념 설계부터 제품 검증까지 고객과 긴밀히 협력하며, 열 해석, 단열재 선정, 프로토타입 시험 지원 및 맞춤형 단열 솔루션을 제공합니다. 이러한 엔지니어링 중심의 접근 방식은 개발 기간을 단축하는 동시에 열 성능을 최적화하는 데 기여합니다.
제강 레이들의 열효율 향상을 위한 마이크로포러스 단열 패널
고객 배경 및 과제
수십 개의 제강 레이들을 운영하는 중국의 유명 철강 제조업체는 레이들의 에너지 효율을 향상시키기 위해 Unicorn에 단열 성능 개선을 의뢰했습니다. 주요 목표는 기존 단열 두께를 늘리지 않으면서 레이들 외피 온도를 낮추고 열손실을 최소화하는 것이었습니다.
레이들의 고정된 치수와 요구되는 작업 용량 때문에 단열 두께를 증가시키는 것은 현실적인 선택이 아니었습니다. 따라서 고객은 기존 설치 공간 내에서 더 뛰어난 단열 성능을 제공할 수 있는 고성능 단열재를 필요로 했습니다.
기존 레이들의 단열 구조와 측정된 외피 온도는 다음과 같았습니다.
작업 라이닝: 코런덤 220mm + 보크사이트 100mm
백업 단열층: 세라믹 파이버 보드 10mm
측정된 외부 쉘 온도: 정상 운전 시 315~330°C, 반복적인 가열 사이클 이후에는 380°C 이상
Unicorn 솔루션
Unicorn은 기존의 10mm 세라믹 파이버 백업 단열층을 TT 1000 Ironflex로 교체했습니다. TT 1000 Ironflex는 고온 산업용으로 특별히 설계된 유연한 마이크로포러스 단열 보드입니다.
기존 세라믹 파이버 단열재와 비교하여 TT 1000 Ironflex는 고온에서 훨씬 낮은 열전도율을 제공하여, 동일한 단열 두께를 유지하면서도 용강에서 레이들 외피로 전달되는 열을 효과적으로 줄여줍니다.
이 솔루션은 기존 레이들의 구조를 변경하거나 작업 용량을 줄이지 않고도 단열 성능을 크게 향상시켰습니다.
시험 결과
고객은 여러 개의 레이들을 대상으로 광범위한 성능 모니터링을 실시했으며, 그 결과는 매우 뛰어났습니다.
| 항목 |
기존 (세라믹 파이버) |
개선 후 (Unicorn 패널) |
| 냉각면 온도 |
315°C – 330°C |
약 260°C (평균) |
| 최고 외피 온도 |
380°C 이상 |
<320°C |
| 생산 현장 검증 |
일반 운전 |
1,500회 이상 출강 |
고객 혜택
열효율 향상 및 열손실 감소
기존 세라믹 파이버를 마이크로포러스 단열재로 교체함으로써 레이들 외피를 통한 열전달이 크게 감소했습니다. 실제 측정된 외피 온도 감소는 단열 성능 향상을 입증하며, 단열 두께를 증가시키지 않고도 전체적인 열손실을 줄이는 데 기여했습니다.
외피 온도 감소를 통한 작업장 안전성 향상
단열 성능 개선 후 외피 온도는 약 50~80°C 감소하였으며, 레이들 주변의 복사열을 줄여 작업자들에게 더욱 안전한 작업 환경을 제공했습니다.
보다 안정적인 제강 공정 지원
레이들의 열손실을 줄임으로써 마이크로포러스 단열재는 용강 취급 과정에서 보다 안정적인 열 조건을 유지하도록 지원합니다. 이를 통해 기존 레이들의 구조와 작업 용량을 그대로 유지하면서도 보다 안정적인 제강 공정을 실현할 수 있습니다.
레이들 수명 연장 가능성
외피 온도가 낮아짐에 따라 레이들 외피와 주변 구조물에 가해지는 열응력이 감소하여 유지보수 주기를 연장하고 유지보수 비용을 절감하며, 궁극적으로 레이들의 전체 수명을 연장하는 데 기여할 수 있습니다.
