유동 가이드의 유무에 따른 공랭식 배터리 에너지 저장 시스템의 온도 분포 수치 해석
Numerical analysis of effects of flow guide on temperature distribution in air-cooled battery energy storage system
- 주제(키워드) 배터리 저장 장치 , 유동가이드 , 공랭 , 수치해석 , 열전달
- 주제(DDC) 621.8
- 발행기관 아주대학교 공학대학원
- 지도교수 조병남
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 공학대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034077
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
지구온난화로 인한 기후 변화와 그에 따른 자연재해의 증가로 세계 각 국은 탄소 배출을 줄이기 위한 노력을 기울이고 있다. 탄소 중립을 실현을 위한 방안으로 재생에너지(Renewable energy)를 이용한 발전 및 운동 수단의 전기화를 추진하고 있다. 그러나 재생에너지의 출력 변동성(Intermittency)과 날씨에 의존하는 근본적인 문제를 해결하기 위해서는 에너지 저장 시스템(Energy storage system, ESS)이 필수적이다. 최근 ESS에 대한 관심이 높아지고 있으며 가장 효율적인 배터리 기반의 ESS의 보급 확대를 위한 다양한 노력을 기울이고 있다. 하지만 ESS를 사용할 경우 충전 시 발생하는 열과 배터리 모듈의 결함 등 센서 고장 등으로 인한 화재의 및 초기 진화의 위험도 존재한다. 영암 태양광 발전소 ESS 화재로 인하여 큰 손실이 있었으나 다행히 인명피해는 없었으나 재산적 피해가 상상을 초월한다. 이런 부분을 수치해석적으로 내부 온도의 문제로 인해 배터리의 열이 상승하는 것을 미리 확인할 수 있다. 위와 같은 상황을 방지할 수 있는 환경을 만드는 것이 연구의 목적이고 이를 Guide 유무에 따른 유동의 값의 변화를 주어 수치 해석적으로도 확인하고자 한다. 주제어: 배터리 저장 장치(Battery energy storage system), 유동가이드(Flow guide), 공랭(Air cooling), 수치해석(Numerical analysis), Heat Transfer(열전달)
more목차
1. 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 및 방법 7
1.3 냉각 방식 종류 8
1.4 연구 목표 12
2. 수치 해석 14
2.1 수치 해석 모델 14
2.2 수치해석 물성 및 변수 16
2.2.1 물성치 16
2.2.2 연구 변수 18
3. 연구 방법 19
3.1 연구 범위 19
3.1.1 집중계(Lumped System) 21
3.1.2 유량 조건 22
3.1.3 온도 조건 24
3.1.4 발열량 조건 24
3.2 해석 방법 25
3.3 격자 조건 선정 27
3.3.1 격자 온도 비교 29
4. 수치 해석 결과 및 고찰 32
4.1 유량의 변화에 따른 수치해석(Guide 무) 33
4.1.1 유량 40CMM 33
4.1.2 유량 60CMM 38
4.1.3 유량 80CMM 43
4.1.4 유량 100CMM 48
4.1.5 유량 150CMM 53
4.2 유량의 변화에 따른 수치해석(Guide 유) 58
4.2.1 유량 40CMM 58
4.2.2 유량 60CMM 63
4.2.3 유량 80CMM 68
4.2.4 유량 100CMM 73
4.2.5 유량 150CMM 78
4.3 차이점 비교 고찰 83
4.3.1 Guide 무 비교 분석 83
4.3.2 Guide 유 비교 분석 86
4.3.3 Guide의 영향(유량 80 CMM) 비교 분석 89
4.3.4 유입 온도 비교 분석 91
4.3.5 발열량 비교 분석 93
5. 결론 95
참고 문헌 97
