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비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법

  • 기술번호 : KST2015196879
  • 담당센터 : 부산기술혁신센터
  • 전화번호 : 051-606-6561
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 기상(vapor) 이산화탄소를 가압 및 냉각 또는 가열하여 고압의 과냉액상(subcooled liquid), 기상(vapor), 이상(two-phase) 그리고 초임계(supercritical) 상태로 만든 후 이산화탄소 해양지중저장기술 중 하나인 파이프라인을 이용하여 이산화탄소 혼합물을 수송하는 공정을 모사한 실험방법으로서, 압축공기 유량계, 전기식 미세유량조절밸브, 그리고 비례미분적분 제어기를 종속제어 방식으로 적용하여 실험부의 압력조건을 미세하게 조절하고 이를 일정하게 유지함으로써 실험 시 재현성 있는 유량 값을 획득하는 데 크게 기여할 수 있는 실험방법을 제공한다. 이를 이용하여 이산화탄소 수송공정의 관련 데이터를 축적하고, 이를 기반으로 공정의 안정성을 해석하여 고효율을 확보할 수 있다. 이산화탄소 해양지중저장기술이란 제철소, 발전소, 등과 같은 대량 이산화탄소 발생원(point source)으로부터 포집 및 분리된 이산화탄소를 유·가스전이나 염대수층 등과 같은 해양 지중의 안전한 퇴적층에 대량 저장시키는 기술을 의미한다.
Int. CL G05D 9/12 (2006.01) G05D 16/00 (2006.01) G05D 7/06 (2006.01)
CPC G01M 99/008(2013.01) G01M 99/008(2013.01) G01M 99/008(2013.01) G01M 99/008(2013.01)
출원번호/일자 1020110142708 (2011.12.26)
출원인 한국해양과학기술원
등록번호/일자 10-1282549-0000 (2013.06.28)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20130704) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2011.12.26)
심사청구항수 10

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국해양과학기술원 대한민국 부산광역시 영도구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 허철 대한민국 대전광역시 서구
2 조맹익 대한민국 대전광역시 중구
3 강성길 대한민국 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 신동기 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로**길 **, *층 (대치동,세풍빌딩)(동천특허)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국해양과학기술원 부산광역시 영도구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2011.12.26 수리 (Accepted) 1-1-2011-1035560-51
2 [출원인변경]권리관계변경신고서
[Change of Applicant] Report on Change of Proprietary Status		 2012.12.20 수리 (Accepted) 1-1-2012-1061715-20
3 [대리인선임]대리인(대표자)에 관한 신고서
[Appointment of Agent] Report on Agent (Representative)		 2013.01.16 불수리 (Non-acceptance) 1-1-2013-0043669-17
4 서류반려이유통지서
Notice of Reason for Return of Document		 2013.01.21 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2013-0007006-16
5 [대리인선임]대리인(대표자)에 관한 신고서
[Appointment of Agent] Report on Agent (Representative)		 2013.01.23 수리 (Accepted) 1-1-2013-0063993-53
6 서류반려통지서
Notice for Return of Document		 2013.02.14 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2013-0016992-10
7 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.06.25 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0566269-24
8 등록결정서
Decision to grant		 2013.06.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0440835-93
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.07.11 수리 (Accepted) 4-1-2014-5084020-12
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2017.06.28 수리 (Accepted) 4-1-2017-0034176-95
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2018.01.23 수리 (Accepted) 4-1-2018-5013167-10
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2018.07.10 수리 (Accepted) 4-1-2018-5131202-66
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.02.25 수리 (Accepted) 4-1-2020-5042665-74
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.10.20 수리 (Accepted) 4-1-2020-5235797-63
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
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제 1 증발기(2)가 액체 이산화탄소 저장조(1)에서 공급된 액상의 이산화탄소를 대기와 열교환시켜 기상의 이산화탄소로 바꾸어 주는 제 1 단계; 제 1 왕복동식 고압용 압축기(3)가 상기 제 1 증발기(2)를 통과한 기상의 이산화탄소를 고압으로 압축하되, 상기 제 1 왕복동식 고압용 압축기(3)는 300 bar 이상의 토출압력을 구비하는 것을 특징으로 하는 제 2 단계; 제 1 축압기(4)가 상기 제 1 왕복동식 고압용 압축기(3)로부터 토출된 고압의 기상 이산화탄소의 압력 맥동을 줄여주되, 상기 제 1 축압기(4)의 댐퍼의 용량은 상기 제 1 왕복동식 고압용 압축기(3)의 실린더 내용적보다 10배 이상 크게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 제 3 단계; 제 1 압축공기 유량계(41)가 상기 제 1 왕복동식 고압용 압축기(3)의 구동용 압축공기의 유량을 측정하여 그 측정된 값을 제 1 비례미분적분 제어기(43)로 전달하는 제 3a 단계; 상기 제 1 비례미분적분 제어기(43)가 상기 제 1 압축공기 유량계(41)의 유량 측정값을 자체의 압축공기 유량 설정값과 비교한 후, 측정값이 설정값보다 낮을 경우에는 제 1 전기식 미세유량조절밸브(42)에 신호를 보내 상기 제 1 전기식 미세유량조절밸브(42)가 더 열려 유량이 높아질 수 있도록 하고, 측정값이 설정값보다 높을 경우에는 상기 제 1 전기식 미세유량조절밸브(42)에 신호를 보내 상기 제 1 전기식 미세유량조절밸브(42)가 더 닫혀 유량이 낮아질 수 있도록 하는 제 3b 단계; 제 2 비례미분적분 제어기(44)가 상기 제 1 축압기(4) 내부의 압력을 측정하는 압력계에서 신호를 받아, 자체에 설정된 압력보다 상기 제 1 축압기(4) 내부의 압력이 낮을 경우에는 상기 제 1 비례미분적분 제어기(43)의 압축공기 유량 설정값을 높이는 신호를 보내고, 자체에 설정된 압력보다 상기 제 1 축압기(4) 내부의 압력이 높을 경우에는 상기 제 1 비례미분적분 제어기(43)의 압축공기 유량 설정값을 낮추는 신호를 보냄으로써, 상기 제 1 비례미분적분 제어기(43)의 압축공기 유량 설정값을 조절하는 제 3c 단계; 제 1 압력조절기(5)가 상기 제 1 축압기(4)를 통과한 고압의 기상 이산화탄소를 실험에 필요한 압력으로 감압시키는 제 4 단계; 고압 열교환기(6)가 상기 제 1 압력조절기(5)를 통과하면서 실험에 필요한 압력으로 감압된 이산화탄소를 액상으로 변화시키되, 상기 고압 열교환기(6)는 내측관 내부로는 기상의 이산화탄소가 흐르고 내측관을 감싸는 외측관 내부와 내측관 외부 사이로는 이산화탄소보다 온도가 낮은 냉각수가 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 제 5 단계; 수액기(7)가 상기 고압 열교환기(6)를 통과한 액상의 고압 이산화탄소를 수용하는 한편 액상으로 들어온 이산화탄소가 증발하여 기상으로 변하지 않도록 하되, 상기 수액기(7)는 상기 제 1 왕복동식 고압용 압축기(3)의 토출압력에 대응할 수 있도록 300 bar 이상의 최대작동압력을 확보하며, 상기 수액기(7) 외부에 냉각수가 흐를 수 있는 쿨링자켓을 설치하고 냉각수를 상기 쿨링자켓 내부로 순환시켜 상기 수액기(7) 내부의 이산화탄소가 과냉액상으로 유지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 제 6 단계; 제 2 전기식 미세유량조절밸브(45)가 상기 수액기(7)를 통과한 액상의 이산화탄소의 유동 면적을 조절하면서 유동저항을 부여하고 그에 따라 실험부(23)로 공급되는 이산화탄소의 유량을 조절하는 제 7 단계; 반응기(11)가 상기 제 2 전기식 미세유량조절밸브(45)를 통과한 액상의 이산화탄소를 수용하는 한편 별도의 물 공급부로부터 물을 공급받아 하이드레이트 반응실험을 수행하되, 상기 물 공급부는, 고압 액체펌프(12)가 고압의 물을 공급하는 단계; 제 2 질량유량계(13)가 상기 고압 액체펌프(12)를 지난 고압의 물의 유량을 실시간으로 측정하는 단계; 제 2 유량조절밸브(14)가 상기 제 2 질량유량계(13)를 지나는 물의 유량을 조절하는 단계 및; 밸브(15)가 하이드레이트 반응실험 시에는 상기 제 2 유량조절밸브(14)를 지나는 물을 상기 반응기(11) 내부로 공급하고 하이드레이트 반응실험이 없을 시에는 액상 이산화탄소만이 상기 반응기(11) 내부를 통과하도록 하는 단계; 에 따라 물을 상기 반응기(11) 내부로 공급하는 것을 특징으로 하는 제 8 단계; 불순물 유동부가 상기 반응기(11)를 통과한 이산화탄소 유동과 기상의 불순물 유동이 실험부(23) 직전에 만나서 섞이도록 기상의 불순물을 바이패스(by-pass)형으로 유동시키되, 상기 불순물 유동부는, 제 2 증발기(17)가 불순물 저장조(16)에서 공급된 액상의 불순물을 대기와 열교환시켜 기상의 불순물로 바꾸어 주는 단계; 제 2 왕복동식 고압용 압축기(18)가 상기 제 2 증발기(17)를 통과한 기상의 불순물을 고압으로 압축하는 단계; 제 2 축압기(19)가 상기 제 2 왕복동식 고압용 압축기(18)로부터 토출된 고압의 기상 불순물의 압력 맥동을 줄여주는 단계; 제 2 압력조절기(20)가 상기 제 2 축압기(19)를 통과한 기상의 불순물을 실험조건에 맞는 압력으로 감압시키는 단계; 제 3 질량유량계(21)가 상기 제 2 압력조절기(20)를 통과하면서 감압된 기상의 불순물의 실시간 유량을 측정하는 단계 및; 제 4 전기식 미세유량조절밸브(51)가 상기 제 3 질량유량계(21)를 통과한 기상의 불순물의 유량을 실험조건에 맞추어 조절하는 단계; 에 따라 이산화탄소 유동과 기상의 불순물 유동이 실험부(23) 직전에 만나서 섞이도록 기상의 불순물을 바이패스(by-pass)형으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 제 9 단계 및; 상기 실험부(23)가 외부 환경 조건에 맞게 모사되며 이 때의 이산화탄소 혼합물의 각종 상태 변화를 측정하되, 상기 실험부(23)의 외부로는 이중관 형식의 통로를 통하여 냉각수 또는 가열수가 흐르는 것을 특징으로 하는 제 10 단계; 를 포함하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 1 항에 있어서, 제 3 비례미분적분 제어기(46)가 상기 수액기(7)를 통과한 액상의 이산화탄소의 유량 측정값을 자체의 유량 설정값과 비교한 후, 측정값이 설정값보다 낮을 경우에는 상기 제 2 전기식 미세유량조절밸브(45)에 신호를 보내 상기 제 2 전기식 미세유량조절밸브(45)가 더 열려 유량이 높아질 수 있도록 하고, 측정값이 설정값보다 높을 경우에는 상기 제 2 전기식 미세유량조절밸브(45)에 신호를 보내 상기 제 2 전기식 미세유량조절밸브(45)가 더 닫혀 유량이 낮아질 수 있도록 하는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 1 항에 있어서, 제 2 압축공기 유량계(47)가 상기 제 2 왕복동식 고압용 압축기(18)로 공급되는 기상 불순물의 유량을 측정하여 그 측정된 값을 제 4 비례미분적분 제어기(49)로 전달하는 단계; 상기 제 4 비례미분적분 제어기(49)가 상기 제 2 압축공기 유량계(47)의 유량 측정값을 자체의 유량 설정값과 비교한 후, 측정값이 설정값보다 낮을 경우에는 제 3 전기식 미세유량조절밸브(48)에 신호를 보내 상기 제 3 전기식 미세유량조절밸브(48)가 더 열려 유량이 높아질 수 있도록 하고, 측정값이 설정값보다 높을 경우에는 상기 제 3 전기식 미세유량조절밸브(48)에 신호를 보내 상기 제 3 전기식 미세유량조절밸브(48)가 더 닫혀 유량이 낮아질 수 있도록 하는 단계 및; 제 5 비례미분적분 제어기(50)가 상기 제 2 축압기(19) 내부의 압력을 측정하는 압력계에서 신호를 받아, 자체에 설정된 압력보다 상기 제 2 축압기(19) 내부의 압력이 낮을 경우에는 상기 제 4 비례미분적분 제어기(49)의 유량 설정값을 높이는 신호를 보내고, 자체에 설정된 압력보다 상기 제 2 축압기(19) 내부의 압력이 높을 경우에는 상기 제 4 비례미분적분 제어기(49)의 유량 설정값을 낮추는 신호를 보냄으로써, 상기 제 4 비례미분적분 제어기(49)의 설정값을 조절하는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 1 항에 있어서, 제 6 비례미분적분 제어기(52)가 상기 제 3 질량유량계(21)의 유량 측정값을 자체의 유량 설정값과 비교한 후, 측정값이 설정값보다 낮을 경우에는 상기 제 4 전기식 미세유량조절밸브(51)에 신호를 보내 상기 제 4 전기식 미세유량조절밸브(51)가 더 열려 유량이 높아질 수 있도록 하고, 측정값이 설정값보다 높을 경우에는 상기 제 4 전기식 미세유량조절밸브(51)에 신호를 보내 상기 제 4 전기식 미세유량조절밸브(51)가 더 닫혀 유량이 낮아질 수 있도록 하는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 1 항에 있어서, 제 10 단계에서, 압력계(24)가 상기 실험부(23)의 입출구의 압력 및 상기 실험부(23)에 걸리는 차압을 측정하는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
13 13
제 1 항에 있어서, 제 10 단계에서, 온도측정 센서(25)가 상기 실험부(23)의 입출구의 온도를 측정하는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 1 항에 있어서, 제 10 단계에서, 저압 저장조(29)가 상기 실험부(23)를 통과한 이산화탄소 혼합물이 직접 대기에 분출되지 않도록 밀폐 공간 내에 수용하는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 15 항에 있어서, 제 4 유량조절밸브(28)가 상기 실험부(23) 및 상기 저압 저장조(29) 사이에서 이산화탄소 혼합물의 유량을 조절하는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 15 항에 있어서, 상기 저압 저장조(29)는 10~30 bar 사이의 압력을 유지하여 대기압과의 압력차이가 상기 실험부(23)의 경우보다 상대적으로 작게 되도록 유지하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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제 15 항에 있어서, 배압조절기(30)가 상기 저압 저장조(29)의 내부의 압력을 일정하게 유지시키는 단계; 를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비례미분적분 제어방식을 적용한 압력 및 유량 자동제어 가능 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 수송공정 안전해석 실험방법
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1 국토해양부 한국해양연구원 해양환경 기술개발 CO2 해양지중저장 기술개발