• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1037-1038
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• 2007

프리피스톤 기관은 크랭크가 없는 엔진을 동력원으로 리니어 발전기를 구동시켜 전기에너지를 생성하는 시스템으로 기존 왕복 구동식 기관에 비해 기계적 손실이 작고, 팽창 에너지를 최대한 활용할 수 있는 고효율 기관으로 평가되고 있다. 또한 프리피스톤 기관은 가솔린, 디젤, 수소, 천연가스와 같은 청정 연료를 사용할 수 있기 때문에, 최근 에너지 수급 문제 및 대체 에너지원으로 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 프리피스톤 기관에 적용되는 리니어 발전기의 경우 기존 회전형 발전기보다 효율은 다소 떨어지는 단점은 있으나, 동력 변환을 하지 않는 리니어 엔진에 적용할 경우에는 효율적 이득을 볼 수 있다. 본 논문에서는 리니어 발전기의 성능 측정을 위한 시험 장치를 구성하고, 프리피스톤용 기관에 적용되는 평판형 및 원통형 타입의 리니어 발전기의 손실 및 효율 특성을 비교하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.184-186
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• 2008

리니어 발전기는 리니어 엔진의 시동에 필요한 연소조건을 만들기 위하여 전동기로 동작하다가 연소가 안정화되면 발전기로 동작을 하여 PCS(Power Conditioning System)를 통해서 전력을 계통으로 보내주게 된다. 리니어 엔진의 초기 시동을 하기 위하여 발전기는 운동주파수와 운동방향, 그리고 힘의 크기를 제어해야 하며, 발전 시에는 엔진의 동작에 맞도록 전력을 제어해야 한다. 이를 효율적으로 제어하기 위하여 MSC(Machine Side Converter)에서 상전류를 독립적으로 조절할 수 있는 H-bridge로 각 상을 구성하였다. LSI(Line Side Inverter)는 DC-Link 전압을 제어하여, MSC의 동력/발전 동작에 따라서 전력을 계통에서 받아오거나 전력을 계통으로 보내는 동작을 한다. 본 연구에서는 리니어 발전기 모델링를 통해서 PCS 제어 알고리즘을 확인하고 전체 시스템과 연동을 한 실제 운전특성에 대하여 살펴보았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.512-519
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• 2011

Current rechargeable battery cannot provide high energy density and the operational durations required. But linear engine/generators provide high energy density for portable power applications because fuel is more high density. In this paper, we suggest that basic design of powerpack using linear engine for assisting power output. Efficiency is relatively high because linear engine don't have crank mechanism compared with rotary engine. We made prototype engine and had experiments to know moving characteristic about the Linear Engine. It was possible to operate velocity at 50 Hz at the firing and pressure in cylinder was 16bar.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.619-627
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• 2012

This study was experimentally investigated on the effects of spring stiffness applied to linear compressor chambers. The springs prevented piston head from colliding with engine cover, stored the kinetic energy and regenerated the kinetic energy. The linear engine has two combustion chambers and four compressor chamber. The combustion chamber bore size was 30 mm, maximum stroke was 31 mm and effective stroke volume was 25.45 cc respectively. The spring stiffness was varied such as 0, 0.5, 1.00, 2.9 and 14.7 N/mm. The linear engine was fueled with premixed LPG (propane 99%) and air by pre-mixture device. As an experimental result, The stroke, piston velocity and the piston frequency were increased by high spring stiffness. Also, thermal efficiency was grown. because the increased stroke made the higher compression ratio. In conclusion, electric power and efficiency were improved.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.206-215
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• 2013

A linear engine has advantages in terms of volume and weight, because there are no rotating parts. Thus, it is considered that linear engines might be suitable in hybrid vehicles. However, the linear engine has challenges in terms of the engine ignition timing and efficiency, so the engine has not been commercialized yet. In this study, the dynamic and combustion characteristics of the linear engine might be specified by various loads which are changed by conductance. The engine used in this experiment consists of two combustion chambers, four compressors, two linear alternators and a mover with a piston head and magnets. The way fuel is supplied in the experiment is by propane fuel being mixed with air in the carburetor, then being delivered into combustion cylinders via compressors. In the experiment, conductance is altered from 0.04 to 0.16mho, and the ignition timing is ahead by just 5.0mm from the maximum stroke. As a result of the experiment, frequency, stroke, input calories and maximum pressure are decreased when the conductance is increased. Meanwhile, IMEP, generation efficiency and electric power are increased when the conductance is increased. Therefore, it might confirm that high conductance generates more efficient electric power, but that thermal efficiency is the highest in the state of 0.08mho.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.162-172
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• 2012

This paper presents a research about free piston linear engine (FPLE) fueled with hydrogen, in which, the numerical models are built to simulate the operation during the full stroke of the engine. Dynamic model, linear alternator model and thermodynamic model are used as the numerical models to predict piston velocity, in-cylinder pressure and electric power of FPLE. The spark timing and air gap length are changed to provide information for the prediction. Beside, the heat transfer problem is also investigated in the paper. The results of research are divided by two parts, including motoring mode and firing mode. The result of motoring mode showed that there is validation between simulation and experiment for volume and pressure in cylinder. For firing mode, by increasing spark timing, the velocity of piston, peak pressure and electric power also increase respectively. Beside, when increasing air gap length, the electric power increases accordingly while the motion of piston is not symmetric. The effect of heat transfer also observed clearly by reducing of the peak pressure, velocity of piston and electric power.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.404-411
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• 2012

This research numerically analyses the effects of the damping device on the operation characteristics of a free piston linear engine. In this paper, the free piston linear engine uses spring as a damping device. The investigated parameter is spring hardness which is varied at 0.5, 1, 2.9, and 14.7 N/mm. The effects of spring hardness on the dynamic characteristic, thermodynamic characteristic and electric power of the engine are investigated. Beside, the equivalent ratio is also changed to provide more information for this study. The simulation results show that, by increasing spring hardness from 0.5 to 14.7 N/mm, all of parameters related to dynamic characteristic such as piston velocity, acceleration, displacement, and frequency increase accordingly. Beside, the peak pressure in the cylinder and electric power are also increased when increasing spring hardness. The tendency is also observed at varied equivalent ratios.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.183-190
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• 2012

The research shows the experiment results according to the combustion characteristics and configuration of the linear generator of powerpack for the generating power applying the 2-stroke compact linear engine. The powerpack used in this paper consists of 2-stroke linear engine, linear generator and air compressor parts. For identifying the combustion characteristics and generating power of linear engine, some parameters were varied sucha as electric load, fuel input calorie, spark timing delay and equivalence ratio. Also generating power was confirmed at each operation conditions, when the air gap length of linear generator part was changed as each 1.0 mm and 2.0 mm. During the all operations, intake air was inputted under the wide open throttle. Mass flow rate of air and fuel was changed using mass flow controller, after these were premixed by premixture device, and then premixed gas was supplied directly into each cylinder. As a result, piston frequency and combustion characteristics were different at each conditions according to parameters affecting the combustion such as fuel input calorie, resistive load, spark timing delay and equivalence ratio. Consequently, these had an effect on generating power.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.182-184
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• 2008

수소리니어 동력/발전시스템은 기존의 인프라를 이용한 개발이 가능한 이점과 고압축비, 초회박연소 실현에 의한 고효율, 저배기 달성이 가능한 장점을 가지고 있다. 또한 엔진 혹은 발전기의 구조변경 없이 다양한 연료를 사용이 가능하기 때문에 차세대 수소이용 기관으로 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존에 설계한 5kW급 리니어발전기의 성능향상을 위해 공극구조의 개선과 디텐트력 감소 설계를 했다. SPM 타입의 자석을 적용한 내충격 구조의 이동자 설계과 디텐트력 감소를 위한 치 형상설계가 이루어졌다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.28-32
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• 2007

최근 대두되고 있는 에너지 문제와 더불어 대체에너지 개발 및 에너지의 이용효율을 높이려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 수소에너지는 비 탄소계 연료로서 그 중요성에 대한 인식이 높아지고 있으며, 다양한 분야에서 수소에너지를 이용하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 수소는 재순환이 가능하고, 환경에 미치는 영향이 적기 때문에 미래형 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소이용 기술 중 연료 전지는 에너지 변환효율이 높고 유해 배출물이 생성되지 않아 차세대 발전시스템으로 유망하지만 비용과 기술적 제약으로 단기간에 상용화하기에는 어려움이 있다. 따라서 저비용, 고효율의 수소에너지를 이용 할 수 있는 시스템 개발이 요구되고 있다. 리니어동력/발전시스템은 저비용으로 제작이 가능하고 기존 기술의 인프라를 활용할 수 있는 장정과, 크랭크 기구가 없기 때문에 얻어지는 변환손실, 열손실을 최소화 할 수 있는 효율의 장점 때문에 고효율의 수소 이용 기관으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 수소이용 통력시스템의 직선운동을 전기적인 에너지로 변환 할 수 있는 고효율의 리니어 발전시스템 개발을 위해 Prototype의 평판형 및 원통형의 리니어발전기를 제작했고 각각의 성능에 대한 평가와 엔진과 발전기의 연계운전 결과를 비교하여 시스템 전체에 대한 성능예측을 했으며 연계운전을 통해 출력된 발전기의 출력파형을 PCS로 변환하여 정현파의 AC 출력을 얻었다.