부산대학교 도서관

본 연구는 ㈜GA에서 개발한 플라즈마 보일러의 발열체인 단위 유닛(S-10, ㈜GA, KOREA)을 사용하여 유닛 조합에 따른 내부 순환수 경로 형태에 따라 보일러 성능 특성을 분석하여 플라즈마 보일러의 적정 운전 조건을 구명하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 플라즈마 보일러 유닛은 정격용량이 10 kW/h 로 설계 제작한 2개의 유닛을 사용하였으며, 전극 코어와 하우징으로 구성되었다. 재질은 타이타늄(Ti) Grade2 소재를 기본으로 백금족의 이리듐(Ir)을 도금하였다. 플라즈마 보일러 유닛의 성능평가는 탱크 용량 200 L 의 순환수를 유량 25 ~ 30 L/min 으로 유지한 상태에서 설정온도 60℃까지 상승시키는 동안 5분 단위로 측정된 입출수 온도, 유량, 소비전력량, 투입열량 및 방출열량을 측정하여 성능계수(COP)를 산출하였고, 보일러 내부 순환수 경로는 병렬과 직렬형 2가지로 나누어 5 반복으로 성능평가를 수행하였다. 실험 결과 AC 3상 4선식 380V 전원 인가 시 순환수 경로가 병렬 형태의 경우에는 운전 전류는 평균 35.88 A 로 측정되었고, 이 때 총 투입열량과 방출열량은 각각 21,981 Kcal/h, 15,855 Kcal/h 로 계산되어 성능계수가 0.8로 나타났다. 순환수 경로가 직렬인 경우에는 운전 전류는 평균 33.31A로 측정되었고, 총 투입 열량과 방출열량은 각각 19,814Kcal/h, 20,088Kcal/h 로 계산되었으며, 성능계수는 1.01 로 나타나 병렬 형태보다 COP가 약 0.21 높게 나타났다. 이로써 직렬형 경로가 병렬형 경로에 비해 평균 운전전류가 2.57A 적게 소비됨에 따라 소비전력이 감소하여 성능계수는 0.21 높게 측정된 것으로 판단된다. 따라서 순환수가 2개의 보일러 유닛에 병렬로 나뉘어 공급되는 병렬형 연결 구조보다 2개의 유닛을 직결하여 순환수를 1차와 2차로 나누어 연속으로 가열하는 직렬형 연결 구조가 플라즈마 보일러에 적합한 것으로 판단된다.