무전해 표면처리기술을 이용한 태양열 집열판 제조기술(Solar Selective Coating)당사에서는 기존의 전기도금이나 티타늄 진공증착의 방법과는 전혀 다른 무전해 화학도금 방법을 통하여 선택 흡수막(Selective Coating)을 제조하여 한국 신기술(NT) 인증을 획득했다.신양에너지(주)의 표면처리기술은 종래의 블랙크롬 전기도금에 비해서는 월등히 높은 열 성능을 가지며, 요즘 유럽과 국내에서 주로 사용되고, 수입되는 PVD 공법의 코팅과 비교해서도 비슷한 열 성능을 유지하고 있다.제품의 가격은 기존 방법과 비교 훨씬 저렴하게 제조되는 장점이 있고, 현재 국내의 모든 업체에서 수입품을 사용하고 있는 시점에서 당사에서 자체 개발한 선택 흡수막 표면 처리 기술을 채용한 100% 국산화된 태양열 집열기를 생산하여 신재생에너지센터로부터 신재생에너지 설비 1호로 인증받았다. 이와 함께 선택 흡수막 표면 처리된 흡수판의 원재료를 생산하여 국·내외 시장의 진출을 준비하고 있다.
기술의 개요 1. 구조 및 작동원리 태양열이용 시스템의 대표적인 부류의 하나는 태양열 집열 장치로서, 형태상 및 기능상으로 구분이 다양하여 평판형 집열기, 집광형 및 진공식 등으로 분류시킬 수 있다. 그러나 모든 종류의 집열판에서 성능의 향상을 위해 중점적으로 고려되는 대상이 집 열효율을 높이고 복사에 의한 열 손실을 최소화시키는 것이다. 이를 해결하기 위하여 연구 개발되어 온 것이 선택 흡수막의 제조이다. 태양광의 파장에 따라 단파장 영역 즉, 0.2∼2.5㎛에서는 흡수율이 최대한도로 높아 1에 가까워야 하며 장파장 영역(2.5㎛이상)에서는 복사에 의한 열손실을 극소화시키기 위하여 복사율이 아주 낮아야 한다. 이러한 광학적 특성을 갖는 선택 흡수막의 제조는 재료나 제조방법에 있어서 종류가 매우 다양하다. 선택 흡수면 제작을 통한 재료의 표면에 우수한 광학적 성질을 부여할 수 있는 가능성이 높은 제조방법으로는 vapor evaporation, sputtering, CVD, spray, chemical oxidation, chemical dipping 및 전기 도금방법 등 여러 가지가 있다. 개발기술 내용
지금까지 사용되어온 선택 흡수막들은 첫째, Ge, Si 또는 PbS와 같은 작은 분말이 섞인 초고온 silicon binder로 구성된 반도체성 페인트가 있다. 이들 페인트 등의 흡수율은 약 0.9이상을 지니고 있는 반면에 약 0.3∼0.7의 높은 복사율을 지니고 있다. 이는 silicon binder 자체의 높은 복사율로 기인된다. 둘째는 black nickel, black copper 와 black chrome 등의 전기도금에 의한 선택 흡수막의 제조이다. 셋째, PVD(Cermet,Metal)로 티타늄 진공증착을 통한 선택 흡수막의 제조이다. 이중에서 PVD선택 흡수막이 비교적 우수한 광학적 성질을 지니고 있고, 열적 안정성도 다소 높아서 최근 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 높은 초기투자비와 다소 높은 제작비용이 들어간다. 현재까지 태양열 흡열판의 도금에 이용된 전기도금을 이용한 흑색크롬(Cr) 표면처리기술과 진공증착 표면처리 기술은 태양열 흡수율은 95% 정도를 유지하나 도금된 표면에서 열에너지가 다시 대기 중으로 방출되는 방사 율이 15%를 상회하거나 티타늄 진공증착 제품의 경우 높은 초기투자비와 전량수입과 이에 따른 높은 비용이 문제가 되고 있다.그러나 무전해 도금기술은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고 금속염수용액 중의 금속 이온을 환원제가 금속분자로 환원시켜 피처리 물의 표면에 석출시키는 방법으로서, 전기도금에 비하여 도금 층이 치밀하고 약 0.0125㎛ 정도의 두께로 도금을 할 수가 있어 저 방사율을 기대할 수 있다. 이와 함께 저렴한 비용으로 표면처리가 가능하다.무전해 선택성 코팅은 높은 흡수율과 함께 코팅물질의 물리적 성질에 의해 열복사에 대한 낮은 방사 율을 갖기 때문에 집열기 효율이 증가하며 방사율은 5∼7% 정도이다. 따라서 구리금속판에 저가이고 생산성이 우수한 선택 흡수박막을 도금하여 태양에너지를 가장 효과적으로 흡수하여 집열 매체에 열을 전달할 수 있는 저방사율(5∼7%) 및 고흡수율(94∼98%)의 무전해 도금액 및 이를 이용한 표면처리 방법을 개발했다. 구체적인 방법은 1차로 도금하고자 하는 구리금속 휘발성이 강한 삼염화 에틸렌으로 세척하여 불순물을 제거한 후 황산(H2SO4) 65g, 질산(HNO3) 20g, 산화크롬(CrO3) 10g, 염산 1g 및 물 120g을 혼합한 용액으로 구리판을 탈청 및 활성화하여 2차례 수세를 한 후 80℃로 예열된 예열조에 침적하여 구리표면을 가열하여 무전해 도금조로 이송한다. 선택 흡수박막 무전해 도금조에서는 증류수 1ℓ에 대하여 산화비소(AsO4) 35g과 브롬칼륨(KBr)이 35%이고 수산화칼륨(KOH)이 65%인 도금물질 72g과 오산화바나듐(V2O5)과 인산나트륨(NaPO2) 각각 50%씩으로 혼합한 안정제 및 환원제 3.1g으로 구성되어 있으며, 도금 온도는 75∼90℃이고 30∼50초 동안 도금이 진행된다. 도금조에서 도금이 완료되면 2차례 수세와 60℃정도의 온수로 탕세를 실시한 후 60∼80℃의 열풍으로 건조시킨다. 문의 : 신양에너지(주)www.syenergy.co.krTEL : 042-936-2214~5 / FAX : 042-936-2216주요생산품 : 태양열집열기, 흡열판, 셀렉티브(selective)코팅, 지붕일체형 집열기
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