• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.2
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• pp.161-170
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• 2013

The flow and combustion characteristics in a premixed swirl combustor with a double cone burner are numerically analyzed to adopt a swirler model. The internal recirculation zone formed at the burner exit can be realized by a swirler with inner and outer diameters of 56 and 152 mm, respectively, and accordingly, the flow rate and radial velocity were determined. To select the tangential velocity, swirl and recirculation angles are introduced. A tangential velocity of 40 m/s produces an internal recirculation zone similar to that in a combustor. At the liner exit, the errors in temperature and velocity are 2.8% and 0%, respectively, and they are negligibly small. However, NOx emissions are underestimated by 67% in the numerical results obtained using the swirler model. Although considerable quantitative errors are induced by the swirler model, it can be useful numerical model for the EV burner because it can approximately simulate the essential flow and combustion characteristics in a premixed swirl combustor with a double cone burner and it is expected to make combustion analysis efficient in a gas turbine combustor with complex geometries.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.1
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• pp.12-18
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• 2021

In this study, the performance modeling of MT30 gas turbine engine is performed. The design point is determined, and the component performance maps to which the scaling technique is applied are generated using standard maps provided by the commercial program. Off-design point performance analysis is performed with the generated performance model, and this is compared with the performance deck data of the engine. It is confirmed that the data of the performance maps generated by the one-point scaling method had some errors from the performance deck data, and it is determined that correction is necessary to increase the accuracy of the performance model. Therefore, the off-design point analysis is performed by creating the correction performance model in a manner that obtains the scaling factors for each operating point(off-design point) according to the high pressure spool speed.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.5
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• pp.18-26
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• 2021

In this work, we have developed a 1D network model aimed at predicting eigenvalues for resonance frequency analysis in a lab-scale industrial gas turbine single nozzle combustion system. Modern industrial gas turbines generally adopt combustors with very complex geometry and flow path to meet various design requirements simultaneously. The current study has developed a network model for combustion systems with backflow at the same axial location. The modeling results of resonance frequencies and mode distributions for a given system using the network model were validated from comparisons with prediction results using a 3D Helmholtz solver.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.13 no.2
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• pp.42-53
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• 2009

Gas turbine engine simulation program has been developed. In compressor and turbine, 2-D NS implicit code is used with k-$\omega$ SST turbulent model. In combustor, 0-D lumped method chemical equilibrium code is adopted under the limitations, the products are only 10 species of molecular and air-fuel is perfectly mixed state with 100% combustion efficiency at constant pressure. Fluid properties are shared on interfaces between engine components. The outlet conditions of compressor have been used as the inlet condition of combustor. The inlet condition of turbine comes from the compressor The back pressure in compressor outlet is transferred by the inlet pressure of turbine. Unsteady phenomena at rotor-stator in compressor and turbine is covered by mixing-plane method. The state of engine can be determined only by given inlet condition of compressor, outlet condition of turbine, equivalence ratio and rotating speed.

• Plant Journal
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• v.11 no.3
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• pp.53-63
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• 2015

구매자는 일반 제조업에서 자재를 피터 크랄직 매트릭스 기법에 의해 경쟁품목, 일반품목, 전략품목, 위험품목으로 분류한 후 각 품목 특성에 맞추어 구매 전략을 수립한다. 피터 클라직 매트릭스란 구매 리스크와 비즈니스 영향도 즉 특정 품목의 구매 금액 비중에 따라 자재를 분류하는 기법이다. 본 논문은 플랜트 엔지니어링산업에서 플랜트 기자재를 대상으로 피터 클라직 매트릭스 기법에 의해 기자재를 분류한 후 각 품목 특성에 맞는 구매 전략을 제안하고 사례 기업인 A사가 사우디아라비아에서 수행하는 발전 플랜트 기자재에 제안한 구매 전략을 적용하여 그 효과를 검증한 것이다. 플랜트 엔지니어링산업은 수주산업인데 총 수주금액 중 구매가 차지하는 비중은 약 50~60%이다. 따라서 프로젝트를 수행할 때 원가를 절감하여 이익을 극대화하기 위해 구매는 매우 중요한 역할을 한다. 플랜트 기자재는 크게 회전기계류, 고정장치류, 전기자재류, 제어자재류, 배관자재류로 구분된다. 각 공종별 플랜트 기자재에 대해 구매 지출 분석을 한 후 피터 클라직 매트릭스 기법에 의해 플랜트 기자재를 분류한 결과 경쟁품목에는 열교환기, 저장탱크 등이 포함되었고 일반품목에는 전선관, 조명기자재, 밸브 등이 포함되었다. 또한 전략품목에는 가스터빈, 가스터빈 흡입공기 냉각장치 등이 포함되었고, 위험품목에는 가스터빈 고정 볼트 등이 포함되었다. 경쟁품목 중 다관형 열교환기는 공급자와 공동으로 원가 모델을 구축하는 전략을 수립했고 저장탱크의 경우에는 공급자에게 원자재를 사급하는 전략을 수립하였다. 그 전략을 A사가 수행하는 프로젝트에 적용한 결과 각각 20%와 6%의 원가 절감 효과를 얻었다. 일반품목 중 전선관은 구매 대행사를 활용하는 전략을 수립했고 조명기자재는 기술 사양 검토 과정을 생략한 구매 프로세스 간소화 전략을 수립하였다. 그 결과 약 10%의 원가 절감과 평균 5일의 발주기간을 단축할 수 있었다. 전략품목 중 가스터빈 흡입공기 냉각장치는 공급자와 포괄적 양해각서를 체결하여 공동으로 사업주에 대응하는 전략을 수립했고 그 결과 프로젝트 수행 안정성 확보와 공급자 조기 참여를 통한 발주 스케줄 단축을 이룰 수 있었다. 위험품목 중 가스터빈 고정볼트는 재고 확보 전략을 수립하여 자재의 부족이나 파손으로 인해 프로젝트 공기에 영향을 주지 않도록 리스크를 감소시키는 효과를 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.106.1-106.1
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• 2010

석탄가스화기술은 매장량이 풍부하여 안정적인 공급이 보장되는 석탄을 이용함과 동시에 환경오염물질 감소라는 사회적 요구조건을 충족시키면서 화학제품, 석탄-가스화, 석탄-디젤화, 연료전지, 복합발전 등 다양한 분야에 응용이 가능한 장점이 있다. 특히 석탄가스화복합기술(Intergrated Coal Gasification Combined Cycle, IGCC)은 석탄을 고온, 고압하에서 가스화시켜 일산화탄소(CO), 수소($H_2$)가 주성분인 합성가스를 제조, 정제 후 가스터빈 및 증기터빈을 복합으로 구동하여 전기를 생산하는 친환경 차세대 발전기술로 주목을 받고 있다. 현재 IGCC 기술은 세계적으로 볼 때 상용화단계에 있고, 우리나라의 경우 한국형 IGCC 기술의 확보를 위한 연구사업이 진행중에 있다. 본 연구는 IGCC 발전플랜트의 발전효율을 결정하는 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 가스화반응기의 모델링 기술을 개발하는 목적으로 진행되었다. 본 연구에서는 석탄가스화 반응기에서 발생하는 석탄의 휘발화와 Char의 표면반응 그리고 기상에서의 가스화반응등의 현상을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 모델링하는 방법론이 연구되었다. 해석을 위한 형상은 해석에 소요되는 시간을 줄이고, 형상이 해석결과에 미치는 영향을 줄이고자 2차원으로 구성하였다. 해석을 위한 수학적모델으로는 난류모델, 가스화반응모델, Lagrangian particle tracking, Char reaction 등을 포함하였고, 해석을 위한 Solver는 Fluent를 이용하였다. 모델링결과에 의해 예측되는 합성가스의 조성을 상용급 IGCC 가스화기의 운전결과와 비교해 본 결과 본 연구에서 설정한 모델로 예측되는 온도 및 가스농도가 실험치와 유사하게 나타남을 알 수 있었고 이를 통하여 본 연구에서 설정한 모델링방법이 적절함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2001.11a
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• pp.51-56
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• 2001

정유공장으로부터 발생으로 중잔사유를 이용하는 가스화 복합발전 플랜트에 대한 공정모사를 수행하였고, 공기분리장치의 연계공정 최적화를 통해 IGCC 플랜트이 효율을 극대화하였다. 가스화 복합사이클의 발전계통을 모델링하기 위해, 본 연구는 MS7001FA 가스터빈이 공기분리장치와 연계되어 있고, 공기분리장치를 위한 공기 추출과 공기분리장치로 부터의 질소회석이 이루어진다고 가정하였다. 가스터빈의 폐열은 삼중압력의 폐열회수 증기발생장치로부터 회수하였다. 정유공장 중잔사유는 Shell 가스화 및 Sulfinol-SCOT-Claus 공정을 거쳐, 합성가스 연료를 발생시키는 것으로 가정하였다. 공기분리 장치의 연계 공정 최적 결과는 가스화 복합사이클의 효율이, 질소 회석이 없는 경우와 있는 경우에 대해, 공기추출비 20% 또는 40-60%에서 가장 우수함을 보여주었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.18 no.2
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• pp.93-100
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• 2009

An exergy analysis is carried out for the regenerative wet-compression Brayton cycle which has a potential of enhanced thermal efficiency owing to the reduced compression power consumption and the recuperation of exhaust energy. Using the analysis model, the effects of pressure ratio and water injection ratio are investigated on the exergy efficiency of system, exergy destruction ratio for each component of the system, and exergy loss ratio due to exhaust gas. The results of computation for the typical cases show that the regenerative wet-compression gas turbine cycle can make a notable enhancement of exergy efficiency. The injection of water results in a decrease of exergy loss of exhaust gas and an increase of net power output.

• Journal of Energy Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.8-18
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• 1996

As a part of comprehensive IGCC process simulation, the thermal performance analysis was performed for coal gas firing combined power plant. The combined cycle analyzed consisted of il Texaco gasifier and a low temperature gas cleanup system for the gasification block and a GE 7FA gas turbine, a HRSG and steam turbine for the power block. A steady state simulator called ASPEN(Advanced System for Process Engineering) code was used to simulate IGCC processes. Composed IGCC configuration included air integration between ASU and gas turbine and steam integration between gasifier, gas clean up and steam turbine. The results showed 20% increase in terms of gas turbine power output(MWe) comparing with natural gas case based on same heat input. The results were compared with other study results which Bechtel Canada Inc. performed for Nova Scotia power plant in 1991 and the consistency was identified within two studies. As a result, the analysing method used in this study is verified as a sound tool for commercial IGCC process evaluation.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.188-194
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• 2001

The process simulations are made on the IGCC power plant using heavy residue oil from refinery process. In order to model combined power block of IGCC, the present study employs the gas turbine of MS7001FA model integrated with ASU (Air Separation Unit), and considers the air extraction from gas turbine and the combustor dilution by returned nitrogen from ASU. The exhaust gas energy of gas turbine is recovered through the bottoming cycle with triple pressure HRSG (Heat Recovery Steam Generator). Clean syngas fuel of the gas turbine is assumed to be produced through Shell gasification of Visbreaker residue oil and Sulfinol-SCOT-Claus gas cleanup processes. The process optimization results show that the best efficiency of IGCC plant is achieved at 20% air extraction condition in the case without nitrogen dilution of gas turbine combustor find at the 40% with nitrogen dilution. Nitrogen dilution of combustor has very favorable and remarkable effect in reducing NOx emission level, while shifting the operation point of gas turbine to near surge point.