• 한국가스학회지
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• 제18권4호
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• pp.13-20
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• 2014

상업용 천연가스 배급 시스템에서 천연가스의 공급압력은 압력조절밸브를 사용하여 제어하며 이때 막대한 압력에너지가 낭비된다. 이러한 폐압에너지는 터보 팽창기와 같은 터보기계를 사용하여 회수할 수 있으나 팽창과정에서 발생하는 Joule-Thompson 효과에 따라서 큰 온도강하가 발생한다. 터보 팽창기 전단 또는 후단에 보일러를 설치하여 영하의 온도를 방지할 수 있으며 또한 보일러를 대체하여 연료전지나 가스엔진의 폐열을 이용하여 천연가스를 예열할 수도 있으나 하이브리드 시스템의 구동을 위해 운영규모에 따라 일정량을 소모해야 한다. 이 연구에서는 천연가스가 가지고 있는 압력에너지를 활용하여 천연가스의 소모 없이 터보 팽창기와 연결된 히트펌프를 구동하여 천연가스를 예열하는 시스템을 제안하고 증발온도, 응축온도 및 작동유체의 변화에 따른 시스템의 열역학적 특성을 분석하였다. R717 냉매가 예상 작동범위 내에서 가장 높은 COP와 가장 낮은 압축일을 나타내 제안된 하이브리드 시스템에 적합함을 확인하였다. 보일러시스템과의 경제성 분석을 통해 천연가스를 LNG 형태로 수입하고 있는 국내의 경우 히트펌프 하이브리드 시스템이 경쟁력 있음을 확인하였다.

• 기술표준
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• 통권16호
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• pp.47-49
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• 2003

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.16-21
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• 2003

Natural gas is one of the promising alternative fuels because of the abundant deposits and the cleanness of emission gas. It can be used in conventional gasoline engine without major modification. Natural gas has some advantages than gasoline i.e. the high octane number, good mixing condition because of gas and wide inflamable limit. In the present study, a $1.8{\ell}$ conventional gasoline engine is modified for using the CNG as a fuel instead of gasoline. Performance and emission characteristics are compared between gasoline and CNG with 4 cylinder SI Engine which is controlled by programable ECU. Parameters of experimentation are equivalence ratio, spark timing and fuels. We analyzed the combustion characteristics of the engine using the cylinder pressure i.e. ignition delay, combustion duration and cycle variation. As a result, CNG engine shows lower exhaust emissions but brake torque is slightly reduced compared to gasoline engine. Overall combustion duration is longer than that of gasoline because of lower burning speed.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.34-39
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• 2018

최근 탈석유 에너지 이행의 목표가 분명해지는 가운데 천연가스가 가교연료로서 주목받고 있다. 천연가스는 옥탄가가 높아 압축비를 높여도 노킹이 일어나지 않기 때문에 열효율과 출력을 두루 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 기존 내연기관 하드웨어 시스템에 천연가스 공급 시스템 적용을 비교적 용이하게 할 수 있다. 본 연구에서는 승용 가솔린 직분사 터보 엔진을 천연가스 포트분사식 터보 엔진으로 개조하여 터보가 작동되는 운전 영역에서 대상 엔진의 연소 및 성능을 종합적으로 측정 및 비교하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.73-78
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• 1998

상용 IGCC발전소의 특징적 공정흐름에 대한 분석기술의 확보를 위해 PDU급 IGCC발전계통에 대한 성능평가와 NOx 배출에 대한 모델링을 수행하였다. 향후 IGCC발전소 건설시 선정가능성이 있는 4가지 가스화 공정에서 생산되는 석탄가스를 연료로 하고, 그 발전계통의 대상 가스터빈은 산업현장에서 사용되고 있는 GE사의 LM1600PA를 선정하였다. 석탄가스는 천연가스에 비해 가스터빈의 효율과 출력 상승을 가져오나, 이와 동시에 압축기 탈설계점 작동문제를 야기 시킬 수 있다. 또한 NOx 발생량은 석탄가스 연소시 급격히 증가하며, NOx 제어를 위해 질소분사가 이루어져야 함을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제20권1호
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• pp.7-12
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• 2016

천연가스는 장거리 수송을 위해서는 액화가 필수적으로 이루어진다. 액화공정 내 압축기에서 특히 많은 동력이 요구되며, 동력을 공급하기 위해서는 동력기가 필요하다. 여러 가지 동력기 중 어떠한 동력기를 선택하느냐에 따라 동력 공급에 필요한 비용이 변하게 된다. 본 연구에서는 최소의 비용으로 천연가스 액화공정에 동력을 공급하는 최적의 동력기 선택을 위해 최적화를 수행하였다. 또한 가스전의 용량을 고려하여 일정한 가스전에서 천연가스가 추출부터 소멸될 때까지의 전체기간 동안에 추출되는 속도가 변경되는 시나리오를 구성하였다. 공정모사를 통해 동력기 장치의 비용과 운전비용 간의 상관관계를 예측하였으며, 장치의 수명 등을 고려하여 모델링하였다. 그 결과 최대 6.4%의 비용을 감소하는 최적의 동력기 모델을 설계하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.625-638
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• 2014

본 연구에서는 천연가스 유량 측정에 사용되는 임계유동함수(CFF)를 AGA8-dc 상태방정식으로 계산할 때 CFF 계산값의 불확도를 평가하였다. CFF 계산에 사용되는 엔탈피, 엔트로피, 음속 식은 불확도 분석이 가능하도록 무차원 헬름홀츠 자유에너지(Helmholtz free energy, HFE)와 이의 편도함수로 표현하였고, HFE의 불확도를 추정하였다. 압축인자의 불확도에 의해 유발되는 종속 변수의 불확도를 반영하기 위해 AGA8-dc 압축인자 식을 해당 불확도만큼 편차가 생기는 형태로 변형하였고, 각 불확도 요인별로 불확도 기여도 평가 모델을 만들었으며, 이를 CFF 계산 프로그램에 적용하였다. 그 결과 CFF의 불확도는 압력 10, 50, 100 bar 에서 각각 0.025, 0.055, 0.112 % 정도로 평가 되었고 압력에 비례하여 증가하는 것을 확인하였다. 또한 본 결과를 기존 CFF 국제비교시험결과(1999년)에 적용한 결과 각 기관별 CFF 값의 차이를 적절히 설명하는 것도 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.25-34
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• 2013

본 총설에서는 천연가스 액화공정의 최적설계에서 에너지 효율을 높이기 위해 고려해야 하는 주요 공정설계 인자들에 대한 논의와 상용 LNG 플랜트에서 이러한 인자들이 어떻게 적용되고 있는지에 대하여 살펴보았다. 압축기에서 소모되는 축일의 양을 최소화하기 위한 방법으로서 단일 냉매를 사용하는 냉각 사이클을 다단, 혹은 중첩 구조로 설계하여 온도 범위가 넓은 영역에서 운용하는 방법과 혼합냉매를 사용하여 단순한 사이클 구조를 유지하면서 최적 냉각공급 곡선을 유지하는 방법을 다루었고, 천연가스 액화조건에 맞추어 이러한 구조들의 최적 조합을 구성하는 원리를 소개하였다. 열 통합(heat integration) 기법을 활용하여 상용화 공정들의 특징을 도식적으로 고찰하였으며 아울러 에너지 효율 및 경제성에 대한 분석을 수행하였다. 또한 액화 공정 설계에서 사용되는 대용량의 압축기들을 구동하는 에너지 시스템에 대한 설계 문제를 살펴보았으며 최적설계를 위한 여러 가지 요소들을 고찰하여 보았다.

• 한국가스학회지
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• 제17권3호
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• pp.27-32
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• 2013

극저온에서 운전되는 천연가스 액화공정은 에너지 소모가 매우 크다. 천연가스 액화공정 내 대부분의 에너지는 압축기에서 소모되기 때문에 압축기에 소모되는 총 에너지 소모량을 최소화 시키는 것이 공정 설계 및 운전 시 중요한 요소가 된다. 다양한 천연가스 액화공정 중 C3MR (Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정은 혼합냉매와 순수냉매 사이클로 구성된다. 본 연구에서는 C3MR 공정 내 순수냉매 사이클의 최적의 설계를 찾기 위해 압력의 수를 다르게 하여 모사하였다. 이를 통해 압력 단계에 따라 압축기에서 필요로 하는 에너지양을 비교하였다. 또한, 장치 수에 따른 공정의 비용 분석을 위해 동력 공급 장치 선택 모델을 적용하였다. 결론적으로 장치를 많이 사용하는 설계일수록 더 적은 에너지를 필요로 한다는 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 비용적인 측면으로 전환하여 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제28권2호
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• pp.55-61
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• 2023

Natural gas is a high-octane fuel that is effective in controlling knocking combustion. In addition, as a low-carbon fuel with a high hydrogen-carbon ratio, it emits less carbon dioxide and almost no particulate matter compared to conventional fossil fuels. Stoichiometric combustion engines equipped with a three-way catalyst are useful in various fields such as transportation and power generation because of their excellent exhaust emission reduction performance. However, stoichiometric combustion engines have a disadvantage of lower thermal efficiency compared to lean combustion engines. In this study, a combination of high compression ratio and Atkinson cycle was implemented in a 11 liter, 6-cylinder, spark-ignition engine to improve the thermal efficiency of the stoichiometric engine. As a result, pumping and friction losses were reduced and the operating range was extended with optimized Atkinson camshaft. Based on the exhaust gas limit temperature of 730℃, the maximum load and thermal efficiency were improved to BMEP 0.66 MPa and BTE 35.7% respectively.