• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.293-299
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• 2012

대형 선박의 추진용 디젤엔진에서 버려지는 배기가스의 열을 회수하기 위한 랭킨사이클이 적용된 발전시스템에 대하여 R245fa 및 water 의 작동유체들에 따른 열역학적 효율 특성을 분석하였다. 그 이론적인 계산 결과로, 고정된 질량유량의 R245fa 에 대하여 터빈입구의 압력이 증가할수록 사이클, 시스템, 및 전체적 효율이 증가하였고, 사이클에 의해 발생되는 순동력도 증가하는 특성을 보였다. 반면, water 의 경우에는 R245fa 에 비하여 더 낮은 질량유량 및 터빈입구 압력의 비율에서 최대의 시스템 효율을 보였다. 또한 water 에 대하여 최적화된 사이클의 순출력, 시스템 효율, 및 전체적 효율의 값들은 R245fa 의 경우보다 더 크게 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.647-655
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• 2021

IMO에서는 선박으로부터 온실가스 감축을 위해 선박의 에너지효율 증진에 관한 논의를 진행하고 있다. 현재, 선박으로부터 발생되는 폐열을 이용한 ORC 발전 시스템을 적용함으로써 선박으로부터 높은 에너지 변환 효율을 기대할 수 있다. 이 기술은 물보다 더 낮은 온도 범위에서 증발하는 프레온 또는 탄화수소 계통의 유기 매체를 작동 유체로 사용한다. 이를 통해 상대적으로 낮은 저온에서 증기(기체)를 생성 및 동력을 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유기 랭킨 사이클인 ORC 발전 시스템에서 냉매와 폐열 사이 열·유동해석(Analysis of Heat flow)을 3D 시뮬레이션 기법을 이용하여 구조물의 내·외부에 흐르는 유체가 온도 변화, 속도 변화, 압력 변화 및 질량 변화를 통해서 구조물에 어떤 영향을 미치는지를 분석하고자 하며, 동 연구는 이 기법을 이용하여 ORC 발전 시스템에서 냉매와 선박 주기관의 배기가스로부터 일어나는 열교환기의 열전달을 해석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권6호
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• pp.593-600
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• 2012

대형 선박의 추진용 디젤엔진에서 버려지는 배기가스의 열을 회수하기 위한 랭킨사이클이 적용된 발전시스템에 대하여 R245fa 및 water의 작동유체에 따른 그 엑서지 특성을 분석하였다. 그 이론적인 계산 결과로, R245fa에 대하여 터빈입구의 압력이 증가할수록 엑서지 효율 및 시스템의 엑서지 효율이 증가하였고, 엑서지 파괴율은 주로 응축기 및 증발기에서 상대적으로 높게 나타났다. 그리고 질량유량의 증가에 따라 시스템의 엑서지 효율이 증가하는 특성을 보였다. Water의 경우에, 증발기에서의 엑서지 파괴율은 R245fa의 경우와 유사하게 나타났지만, 터빈입구의 압력 및 질량유량 비율의 변동에 대하여 열원에 대한 엑서지 손실률이 가장 큰 폭으로 변동하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.171-179
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• 2013

선박의 주 추진용 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스의 열을 회수하는 폐열회수 발전시스템에 대하여, 상대적으로 고온에 상부의 3 변 사이클과 상대적으로 저온부에 하부의 유기 랭킨 사이클이 적용되는 복합 사이클에 대한 열역학적 특성을 조사하였다. 그 결과, 상부와 하부 사이클 사이에 경계온도의 증가에 따라, 총 파괴된 엑서지율(${\sum}\dot{E}_d$) 및 엑서지 손실율($\dot{E}_{out2}$)이 각각 감소되었기 때문에, 시스템의 에너지 및 엑서지 효율이 모두 최대화되었다. 그리고 상부의 체적 팽창비가 크게 감소되었다. 그 경우에 대하여, 부가적인 추진동력으로써 활용되는 폐열회수 발전시스템이 적용된 선박용 디젤엔진의 경우에, 추진 효율은 엔진부하 변동에 따라 기본 엔진에 대비하여 평균적으로 9.17 %가 향상되었다. 이에 대하여, 디젤엔진의 연료 소비율과 이산화탄소 배출률은 각각 평균 8.4 및 8.37 %가 저감되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권12호
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• pp.968-976
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• 2009

As the global warming becomes a serious environmental problem, studies of reducing $CO_2$ emission in power generation area are in progress all over the world. One of the carbon capture and storage(CCS) technologies is known as oxy-fuel combustion power generation system. In the oxy-fuel combustion system, the exhaust gas is mainly composed of $CO_2$ and $H_2O$. Thus, high-purity $CO_2$ can be obtained after a proper $H_2O$ removal process. In this paper, an oxy-fuel combustion cycle that recovers the waste heat of a high-temperature fuel cell is analyzed thermodynamically. Variations of characteristics of $CO_2$ and $H_2O$ mixture which is extracted from the condenser and power consumption required to obtain highly-pure $CO_2$ gas were examined according to the variation of the condensing pressure. The influence of the number of compression stages on the power consumption of the $CO_2$ capture process was analyzed, and the overall system performance was also investigated.

• 플랜트 저널
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• 제14권4호
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• pp.48-54
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• 2018

발전설비에서의 질소산화물 배출 규제치가 강화됨에 따라 1990년대에 설치된 HRSG도 탈질설비를 추가로 설치해야 하는 상황이 되었다. 그러나 HRSG 내부에 촉매와 암모니아 분사장치 모두를 설치할 수 있는 공간이 없기 때문에 그 대안으로써 HRSG 내부에는 촉매만 설치하고 암모니아 분사장치는 가스터빈 배기덕트로 변동하여 설치하는 것을 검토하였다. 본 연구에서는 인천복합발전소를 대상으로, 암모니아 분사장치를 HRSG 중압 과열기 후단과 가스터빈 배기덕트에 설치하여 암모니아를 분사였을 때 대기 배출기준 8.5 ppm을 만족하는 암모니아 소비량을 각각 측정하였다. 연구결과 가스터빈 배기덕트 암모니아 분사방식이 HRSG 중압 과열기 후단 분사방식에 비해 소비량이 1.2배 정도 증가한 것으로 나타났다. 따라서 HRSG 수명 30년 운영을 고려한다면 HRSG 내부에 암모니아 분사장치를 설치할 수 없는 경우 가스터빈 배기덕트에 암모니아 분사장치를 설치하는 것이 추천된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권10호
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• pp.1333-1340
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• 2002

The objective of this study is to develop a thermoelectric generation system which converts unused energy from close-at-hand sources such as garbage incineration heat and industrial exhaust etc. into electricity. This paper presents applicability of a commercially available thermoelectric generator f3r waster heat recovery. The test facility consists of water heater, pump, thermoelectric module and aluminium tubes and hot and cold water is used as heat source and sink fluids. It is shown that the three components of thermoelectric research exist in manufacturing a thermoelectric generator. The first component is fabrication of thermoelectric materials, the second is manufacturing of thermoelectric generator with 32 thermoelectric modules. The last one is characteristic measuring of thermoelectric generator with 32 thermoelectric modules of two types, cooling and power purpose. It was found that the rate of cold and hot water is 25 and 37 liter per minute and the maximum power of thermoelectric generator is 28Watts and its efficiency is 1.04%.

• 에너지공학
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• 제22권2호
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• pp.169-174
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• 2013

순산소 축열연소시스템에서 세라믹 볼 축열체 적용에 따른 축열/재생 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 설계인자인 볼 직경, 축열체 무게, 연소부하 변동에 따른 축열/재생 특성을 살펴보았다. 양방향 순산소 축열연소시스템 장치를 구성하여 축열체를 통과하는 배가스 및 산소의 온도를 측정하였다. 실험결과, 볼 직경과 축열체 무게 변동에 따라 배가스 및 산소 온도분포의 변화가 나타났으며, 연소부하 변동시 상대적으로 큰 온도분포의 변화가 측정되었다. 볼 직경이 작아지고 축열체 무게가 증가될수록 측정된 재생온도효율은 증가되었다. 한편, 높은 재생온도효율에 비해 열 회수율은 낮게 예측되어 열 회수율을 향상시키기 위해 축열구조 설계 최적화가 필요함을 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1427-1433
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• 2019

본 연구에서는 합성가스의 에너지화를 위한 가스엔진 성능 평가를 수행하였다. 회전수 1800 rpm 조건에서 공기과잉률이 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 증가에 따른 엔진출력(kW_m)과 열효율(%)을 평가한 결과, 공기과잉률 λ 1.4에서 엔진출력 34 kW_m를 나타냈으며, 공기과잉률이 증가할수록 엔진 열효율은 전반적으로 감소하는 경향을 보였다. 엔진출력 34 kW_m 조건에서 공기과잉률이 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 증가시 열효율이 34.2%, 36.9%, 37.2%, 37.4%, 38.1%로 증가하였고, 발전출력을 통한 종합효율은 발전출력 30 kWe 부하조건에서 38.7 kg/h의 연료를 소모하여 32.1%의 발전효율과 냉각수와 배기가스에서의 열회수를 통해 57.3 kW의 폐열을 회수하여 53.8%의 열을 회수하여 총 85.8%의 종합효율을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.892-897
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• 2020

본 연구에서는 간접식 증발냉각 장치의 냉각 성능을 예측하고 다양한 공기 유량 및 물 분무 유량 조건을 만족하는 성능 상관식을 제안한다. 기존의 플라스틱 열교환기는 공조 공간의 크기에 따라 금형을 새로 제작해야 하기 때문에 높은 효율에도 불구하고 잘 사용하지 않았다. 한편 단프라시트는 일반적으로 두께가 얇아 열교환이 우수하고, 특히 제작이 매우 용이하다. 따라서 열교환기를 단프라시트로 제작할 경우 금형이 별도로 필요하지 않아 열교환기 제작 비용을 크게 절감할 수 있다. 이에 본 연구에서는 단프라시트로 다채널 열교환기를 제작하여 간접식 증발냉각 장치를 제작하였다. 성능 실험장치는 열교환기, 물 분사 노즐, 터보홴, 항온조, 순환 펌프, 온도 센서, 습도 센서, 차압식 유량계 및 자료획득 장치로 구성하였다. 증발냉각 시 공기 유량이 증가하면 유용도가 감소하였고, 수공비에 따라 유용도 최적점이 존재하였다. 등온 조건에서 냉각 성능을 예측하는 상관식과 실내 환기 온도와 외기 상태를 반영하는 성능 상관식을 제안하였다. 상관식들의 냉각 성능 오차는 4 % 이내였다.