• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.725-731
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• 2016

본 연구의 목적은 복합열원을 이용하는 전기자동차용 부탄 연소식 히팅 시스템의 열적 성능을 수치적으로 연구하는 것이다. 복합열원 히팅 시스템은 승차공간 난방을 목적으로 하는 공기 가열부와 배터리 열관리를 위한 냉각수 가열부로 구성되어 있으며, 각 열원별 열적 성능을 분석하기 위하여 상용 수치해석 프로그램인 ANSYS CFX를 이용하여 공기 및 냉각수 유량변화에 따른 각 열원별 토출 온도를 도출하고 난방 용량을 계산하였다. 수치해석을 통하여 도출된 각 열원별 토출 온도는 이론적으로 계산한 토출 온도와 비교하였고, 약 0.15% 이하의 오차를 나타내었다. 결론적으로 외부공기의 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 승차공간으로 유입되는 공기 온도는 감소하였으며, 배터리 열관리용으로 배출되는 냉각수 온도는 증가하였다. 또한 냉각수 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 토출되는 난방 공기와 냉각수 온도는 감소하였다. 더불어 배터리 열관리를 위한 최적의 냉각수 온도와 승차공간을 위한 높은 난방 용량을 만족하기 위한 공기 및 냉각수 유량 조건은 각 0.01 kg/s 와 0.015 kg/s로 나타났다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.305-306
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• 2006

자동차의 난방 열원은 HVAC(Heating, Ventilating & Air Conditioning)에 내장되어 있는 히터코어 (Heater Core) 에서 공급하게 되며, 이 히터코어는 엔진에서 가열된 냉각수 열원을 이용하게 된다. 그러나 최근 디젤 엔진의 경우 연소효율의 개선과 CEGR(Cooled Exhaust Gas Recirculation) 시스템의 적용으로 냉각부하가 증가하여 냉각수가 가지는 가용 열원이 기종보다 약 30~40% 정도 저하되고 있다. 따라서 디젤 자동차 및 하이브리드용 자동차의 난방 보조 히터의 국산화 개발이 시급해진 상황이며 초정밀, 고효율 보조 히터의 개발이 요구되고 있다. 현재 적용되고 있는 보조 히터 중에서 PTC 히터는 PTC 소자의 발열을 이용하여 공기를 직접 가열하기 때문에 추가적인 연료소비가 없고 소형 및 저가라는 장점이 있다. PTC 세라믹 소자는 $BaTiO_3$를 모체로 하며, 이의 특성 항상 및 제어를 위해서는 적절한 dopant를 선택하여 균일하게 doping 해야 한다. 지금까지 dopant에 따른 구성 요소 및 역할은 비교적 잘 알려져 있다. 하지만, 자동차용으로 사용되기 위해서는 12V의 저전압에서 동작해야 하며, 또한 소자의 두께가 얇아지게 됨에 따라서 발생하는 전기적 short와 같은 문제점들을 해결하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 PTC 세라믹 소자에서 도펀트 종류와 양 조절을 통한 저저항을 확보하고, PTC 세라믹 소자의 박막화를 달성하고자 하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.37-43
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• 2015

A Beta-type Stirling engine is developed and tested on the operation stability and cycle performance. The flow rate for cooling water ranges from 300 to 1500 ml/min, while the temperature of heat source changes from 300 to $500^{\circ}C$. The internal pressure, working temperatures, and operation speed are measured and the engine performance is estimated from them. In the experiment, the rise in the temperature of heat source reduces internal pressure but increases operation speed, and overall, enhances the power output. The faster coolant flow rate contributes to the high temperature limit for stable operation, the cycle efficiency due to the alleviated thermal expansion of power piston, and the heat input to the engine, respectively. The experimental Stirling engine showed the maximum power output of 12.1 W and the cycle efficiency of 3.0 % when the cooling flow is 900 ml/min and the heat source temperature is $500^{\circ}C$.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1995년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.199-206
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• 1995

200kW급 가스엔진 열병합시스템에서 엔진 냉각수는 엔진을 냉각시키는 기능 뿐아니라 배열회수용 열원으로 사용된다. 전력부하나 냉·난방 부하가 변할 때 엔진 냉각수의 온도가 민감하게 변하므로 이를 일정하게 제어하기 위하여 PID 제어기를 사용하고 있다. 본 연구는 이 제어기의 적정 이득값(gain)을 설정하기 위하여 공정 전달함수를 실험적방법을 이용하여 일차시간지연함수(First Order Plus Dead Time)로 근사한 후 여러 조율방법을 사용하여 이득값을 구하였다. 이 이득값과 전달함수를 가지고 공정모사기인 “MATLAB”을 사용하여 시스템에 적합한 적정이득값을 선정 하였으며 실증실험 결과 시스템의 온도동특성이 안정됨을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.69-75
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• 2019

본 연구의 목적은 EV 경상용차에 적용되는 히트펌프 시스템에 대한 냉방 성능 특성을 실험적으로 분석하는 것이다. EV 경상용차가 운전되는 냉방 운전조건인 외기온도 35 ℃, 내기온도 25 ℃ 상황에서, 히트펌프 시스템의 냉방 특성을 분석하고자, 냉각수의 온도조건, 전동식 압축기 회전수 조건 변화에 대해서, 실험을 진행하였고, 그 결과를 분석하였다. 전동식 압축기 회전수가 증가할수록 냉방 성능이 평균 8.0 %가 증가하였고, 전동식 압축기 소비전력은 27 %가 증가하여서, 시스템 효율은 16.4 %가 감소하는 결과를 보여주고 있다. 전자장비 냉각을 위한 냉각수의 폐열을 활용하기 위하여서, 냉매랑 냉각수가 열교환 하는 칠러를 본 시스템에 적용하였다. 칠러에 적용되는 냉각수의 온도를 35 ℃에서 55℃로 변화시켰을 때, 응축 열원의 증가로 인하여서, 시스템 효율이 평균적으로 18.2 %가 떨어지는 결과를 보여주고 있다. 냉각수 유량 변화 측면에서, 운전 조건을 변화시켰지만, 냉방 성능에는 큰 변화를 보이고 있지 않았다. 향후, 냉각수 폐열을 사용하여서, 히트펌프 시스템에 대한 난방 성능 향상을 위한 연구가 필요한 상황에서, 관련 연구에 추가 할 예정이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권5호
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• pp.595-602
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• 2012

본 논문에서는 선박에서 배출되는 $CO_2$ 배출을 최소화하기 위한 노력의 일환으로 선박으로부터 배출되는 열에너지를 회수하고 재활용하는 방안으로 유기랭킨사이클 발전장치를 구동함으로써 선박의 에너지 효율을 높이고 온실가스 배출을 최소화할 수 있는 방안을 연구하였다. 선박에서 배출되는 배기가스와 냉각 시스템에서 배출되는 열에너지를 회수하여 터빈 발전기를 구동하는 ORC 발전시스템을 설계하고 시뮬레이션 하였다. 다양한 친환경 유기냉매를 이용하여 냉매를 적용하여 온도와 유량변화에 따른 열 해석을 실시하였고 냉각수 열원 예열기, 배기가스 가열기로 시스템을 구성하여 2,400kW급의 발전 출력을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.218-218
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• 2016

실린더 형태의 유전체 관에 나선형으로 도전체 안테나를 설치하는 타입의 유도 결합 플라즈마원은 간단한 구조로 화학 조성 분석용부터 나노 분말 제조, 반도체용 식각/증착, 표면 처리, 자동차 및 일반 산업 부품용 증착 보조원등으로 널리 사용되고 있다. 고밀도 라디칼/이온의 공급을 위해서 투입 전력을 증가시키는 경우 높은 전력 밀도로 인해서 유전체 관에 인가되는 열응력이 대기압 및 관 고정용 구조물에 의한 구조 응력에 더해져서 파손에 이르는 경우가 발생될 수 있다. 실제 실린더 길이 전체를 안테나 코일로 감는 경우에도 플라즈마 발생 밀도가 높은 지역은 중심 일부 영역에 국한 되는 공정 영역도 있어서 이에 대한 분석이 필요하다. CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마의 생성, 냉각수의 열전도, 외부 공냉식 팬의 역할등에 대해서 수치 모델을 작성하여 검토하였다. 나선형 냉각코일의 경우 냉각수량을 일정값 이상으로 증가시키는 경우 유속이 지나치게 빨라져서 열원이 있는 내경쪽 표면에서 열전도가 유속에 비례해서 증가하지 못하는 단점이 발생할 수 있으며 냉각팬의 경우 일반적으로 장치 내부에 대해서만 모델링을 하는 데 실제로 전체 시스템의 주변에서 공기의 흐름을 넓게 해석해야 실제 냉각 효과를 파악할 수 있다. 심한 경우 냉각용 공기 흡입구와 토출구의 간격이 좁아서 열원에 의해서 가열된 공기의 상당량이 다시 냉각용 공기 흡입구로 재순환 되는 경우도 발생하기 쉽다.

• 설비공학논문집
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• 제26권6호
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• pp.257-262
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• 2014

This paper describes an experimental study for heating performance that can be used in R-134a automobile heat pump systems. The heat pump system is widely studied for heating system in zero-emission vehicles to attain both the small power consumption and the effective heating of the cabin. This paper presents the experimental results of the influence on heating capacity and coefficient of performance of heat pump system. Tests were performed with different sizes of internal and external heat exchangers, and refrigerant flow rate was also considered in two-way flow devices. In addition, the heat, air, and water sources with the heat pump system were examined. The experimental results with the heat pump system were used to analyze the impact on performances. The best combination of performance was A-inside heat exchanger, B-outside heat exchanger, and B-flow device, respectively. In addition, a water heat-source was found to give roughly 40% of better performance than an air heat-source heat pump system.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.145-151
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• 2010

본 연구에서는 지열발전 등과 같은 저온 열원을 에너지원으로 하는 발전에 응용될 수 있는 흡수식 동력 사이클의 출력 최적화를 수행하였다. 이를 위해 정상상태 사이클 시뮬레이션을 수행하여 사이클의 성능을 고찰하였다. 시뮬레이션은 열원과 열침의 입구온도 및 유량을 고정한 상태에서 수행하였으며, 일반적인 발전소의 열원-열침 유량비를 고려하였다. 사이클의 성능은 두 개의 독립변수를 이용하여 나타내었는데, 이는 분리기 입구 암모니아 농도와 터빈 입구 압력이다. 시뮬레이션 결과, $100^{\circ}C$의 지열수와 $20^{\circ}C$의 냉각수(지열수 유량의 5배) 조건에서, 흡수식 동력 사이클을 이용하면 지열수 유량 1 kg/s 당 최대 약 14 kW의 출력을 얻을 수 있음을 보였다.

• 플랜트 저널
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• 제10권2호
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• pp.28-37
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• 2014

히트펌프는 연소를 동반하지 않기 때문에 화석연료의 연소과정에서 발생하는 이산화탄소($CO_2$)의 배출을 억제함과 동시에 산업체 폐수, 배증기, 냉각수, 지하수, 하수 등 이미 존재하는 다양한 열을 회수할 수 있다는 장점이 있다. 한국지역 난방공사에는 파주, 고양삼송, 광교 열병합발전소에 폐열회수 조건 및 경제성 등을 고려하여 기기 냉각수 폐열을 열원으로 활용하는 히트펌프를 설치하여 운영하고 있다. 본 논문은 최근 건설된 150 MW급 광교 열병합발전소를 대상으로 상용 프로그램인 THERMOFLEX를 활용하여 기기 냉각수 폐열을 이용한 5 Gcal/h 용량의 히트펌프 설치 위치가 발전소 성능에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 총 3가지 경우에 대해 히트펌프의 위치에 따른 성능의 영향을 살펴보았는데, 그 결과 지역 난방수 가열기 전단에 히트펌프를 설치한 경우가 전기출력 감소에도 불구하고 열출력 증가량이 커서 발전소 총효율에서 가장 유리한 것으로 확인되었다.