• 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.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1253-1261
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• 1993

본 연구에서는 수직 평판에 위치한 후향계단면 위를 흐르는 유체유동의 특성, 즉 재부착점, 박리 및 재순환 영역에 미치는 부력의 영향을 수치해석 및 실험으로 조사한다. 유동의 가시화를 통해 재부착점의 위치를 측정하며 레이저도플러 유속계 (5W,Ar-Ion,DANTEC)에 의한 속도분포 및 CTA(constant temperature anemoneter,55M01 과 55M20, DANTEC)를 사용한 온도분포를 동시에 측정 함으로써 유동 특성 및 열전달에 미치는 부력의 영향을 검토한다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제32권2호
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• pp.19-27
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• 2012

This paper describes an experimental study on efficiency of solar collector in solar water heating system connected to hourly water heating load. In general, the functional form of solar efficiency is expressed as a function of fluid temperature entering solar collector, ambient temperature, and solar irradiance. When energy saving from solar heating of water heating system is analyzed on along-term basis such as one year with given solar irradiance data, simplified analysis is more convenient han detailed system simulation for quick assessment. However, the functional form of the efficiency is not convenient for approximately simplified energy analysis because the inlet temperature can be obtained through a detailed system simulation. In the study, solar collector efficiency is obtained with various daily water heating load sand daily solar irradiance using experimental tests. The study also considers large residential buildings such as apartment buildings for application of solar water heating systems. From test results, it is found that daily solar collector efficiency is proportional to daily water heating loads and daily solar irradiance. The data obtained from the study can be utilized to find a functional relation between daily solar irradiance and daily heating load in stead of collector inlet temperature for application of solar collector efficiency to long-term approximated energy analysis of solar heating system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.41-55
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• 2018

General polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) operates at less than $80^{\circ}C$. Therefore liquid phase water resulting from electrochemical reaction accumulates and floods the cell which in turn increases the mass transfer loss. To prevent the flooding, it is common to employ serpentine flow channel, which can efficiently export liquid phase water to the outlet. The major drawback of utilizing serpentine flow channel is the large pressure drop that happens between the inlet and outlet. On the other hand, in the high temperature polymer electrolyte fuel cell (HT-PEMFC), since the operating temperature is 130 to $180^{\circ}C$, the generated water is in the state of gas, so the flooding phenomenon is not taken into consideration. In HT-PEMFCs parallel flow channel with lower pressure drop between the inlet and outlet is employed therefore, in order to circulate hydrogen and air in the cell less pumping power is required. In this study we analyzed HT-PEMFC's different flow channels by parallel computation using previously developed 3-D isothermal model. All the flow channels had an active area of $25cm^2$. Also, we numerically compared the performance of HT-PEMFC parallel flow channel with different manifold area and Rib interval against the original serpentine flow channel. Results of the analysis are shown in the form of three-dimensional contour polarization curves, flow characteristics in the channel, current density distribution in the Membrane, overpotential distribution in the catalyst layer, and hydrogen and oxygen concentration distribution. As a result, the performance of a real area fuel cell was predicted.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.361-369
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• 2011

실험과 수치해석을 이용하여 차량용 PEMFC 시스템의 공기 공급부 운전환경에 따른 막 가습기의 성능 특성에 대한 연구를 수행하였다. Nafion 막을 이용한 Shell-and-Tube 형 막가습기의 입구온도변화에 따른 열 및 물 전달 특성에 알아보기 위한 실험을 수행하였으며, 이로부터 가습기 막을 통한 물전달 성능이 입구 온도에 대하여 비선형적으로 변화하는 특성을 확인하였다. Nafion 막의 물전달 계수를 경계면의 온도와 상대습도의 함수로서 모델링하여 단일 튜브형 막에 대한 수치해석을 수행하였으며, 해석 결과를 실험 결과와 비교하였다. 막을 통한 국소물질량유속 분포가 튜브 내에서 급격하고도 비선형적으로 변화하는 해석 결과를 얻을 수 있었으며, 이로부터 입구 온도가 가습기 성능에 미치는 영향을 논의하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권6호
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• pp.531-538
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• 2007

In this study, an air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant was developed for automotive cabin cooling. Experiments have been carried out to examine the steady state and dynamic characteristics of this system. The system consists of a compressor, a gas cooler, an evaporator, an expansion device, an internal heat exchanger and an accumulator. The compressor is a variable displacement type, driven by the electric motor, and the gas cooler and the evaporator are aluminum extruded heat exchangers of micro channel type. The $CO_2-refrigerant$ charge, the compressor speed, the air inlet temperature of the gas cooler, the air inlet temperature and the air flow rate of the evaporator and the cooling load are varied and the performance of the system is experimentally investigated. As the compressor speed increased, cooling capacity increased, but the coefficient of performance was deteriorated. As the cabin air temperature or the air flow rate to the cabin was set high, both the cooling capacity and the COP increased. In the cool down experiment with 1.0 or 2.0 kW of heat load, the dynamic characteristics of the air-conditioning system were investigated. For a given capacity of compressor, cool down speed was monitored, and the temperature change was acceptable fur low heat load condition.

• 동력기계공학회지
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• 제18권5호
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• pp.42-47
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• 2014

In this paper, the cycle performance analysis for the COP of supercritical heat pump using various refrigerants is presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The working fluids are R134a, R22, R32, R290, R600, R600a, R1270 and R744. The operating parameters considered in this study include superheating degree of evaporator, temperature of gas cooler inlet and outlet, compressor efficiency and evaporating temperature in the supercritical heat pump system. The main results were summarized as follows : Superheating degree, temperature of gas cooler inlet and outlet, compressor efficiency and evaporating temperature of supercritical heat pump system have an effect on the COP of this system. With a thorough grasp of these effect, it is necessary to design the supercritical heat pump using R134a. And, in comparison of COP of supercritical heat pump using various refrigerants, R32 and R600 is the highest, and R744 is the lowest among other refrigerants. From these results, it is confirmed that the COP of supercritical heat pump using R744 is higher than that using freon refrigerants such as R32 and R134a.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권8호
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• pp.1040-1049
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• 2010

GHG 및 대기오염물질 배출 규제는 고효율 및 친환경에 적합한 새로운 선박용 동력장치의 필요성을 제기하고 있다. 최근 이와 같은 문제들을 근본적으로 해결하기 위한 지속가능한 방법으로서 연료전지를 선박의 동력발생장치로 도입하고자 하는 검토가 진행되고 있다. 본 논문은 액체연료인 메탄올을 기반으로 한 고체산화물형 연료전지/가스터빈 하이브리드시스템의 성능을 평가한 것으로 스택의 작동온도, 전류밀도, 가스터빈 압력비, 공기예열기 온도효율, TIT(turbine inlet temperature)의 영향을 시뮬레이션으로 검토하고 그 결과를 기체연료인 메탄의 경우와 비교하고 있다.

• 에너지공학
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• 제24권2호
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• pp.103-109
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• 2015

배열회수 보일러는 입구 확관 덕트와 전열관군으로 이루어져 있는데 전열관군에서 열전달 효율을 향상하기 위해서는 전열관군 전에서 배기가스 유동이 균일하게 되어야 한다. 본 연구에서는 전열관군 전의 배열회수 보일러 입구 덕트에서 유동 특성을 살펴보았고 전열관군의 열전달 메커니즘을 지금까지 다른 연구들에서 적용하였던 일정한 열전달 량으로 한 경우와 전열관군 배관의 내부와 외부의 대류열전달을 고려한 열전달 메커니즘을 적용한 경우의 해석에서 온도 분포를 비교하여 배열회수 보일러의 전열관군에서 실제 현상에 보다 적합한 열전달 메커니즘을 정립하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구를 통하여 전열관군 배관의 내부와 외부의 대류열전달을 고려한 열전달 메커니즘을 적용한 해석이 일정한 열전달 량을 적용한 경우보다 온도 분포가 타당한 결과를 도출하였고 이렇게 적용한 경우는 배열회수 보일러 탈질설비 전단에서 온도 분포가 설계 기준 ${\pm}10^{\circ}C$에 만족함을 알 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.21-29
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• 2012

A dual loop waste heat recovery system with Rankine steam cycles for the improvement of fuel efficiency of gasoline vehicles has been investigated. A high temperature loop (HT loop) only recovers the heat of the exhaust gas. A low temperature loop (LT loop) recovers the residual heat from the HT loop, the coolant heat and the remaining exhaust gas heat. The two separate loops are coupled with a heat exchanger. This paper has dealt with a layout of the dual loop system, the review of the working fluids, and the design of the cycle. The design point and the target heat recovery of the HT boiler, a core part of a HT loop, have been presented. The prototype of the HT boiler was evaluated by experiment. For the performance evaluation of the HT boiler, inlet temperature of the HT boiler working fluid was set equal to the temperature degree of sub-cool of $5^{\circ}C$ at the condensing pressure. The exit condition was the degree of super-heat set at $5^{\circ}C$. The characteristics of the HT boiler such as heat recovery and pressure drops of fluids were evaluated with varying flow rates and inlet temperatures of exhaust gas under various evaporating pressure conditions.