• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.484-492
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• 2016

유기랭킨사이클의 열역학적 효율에 지대한 영향을 미치는 구성요소는 터빈이며, 성능이 우수한 터빈의 원활한 개발을 위해서는 정밀한 예비설계 뿐만 아니라 성능 예측을 위한 유동해석과 구조적인 안전성을 평가하기 위한 구조해석이 필수적이다. 그러나 현재 이러한 포괄적인 유기랭킨사이클용 반경류 터빈에 대한 개발 내용을 포함한 연구사례를 찾아보기 힘들다. 본 연구에서는 유기랭킨사이클용 반경류 터빈에 대한 예비설계를 수행하고 유동해석 뿐만 아니라 구조해석을 수행하였다. 예비설계에는 인하우스 코드 형태로 개발된 RTDM이 사용되었으며 그 결과는 유동해석 결과로부터 설계목표를 충족하는 것으로 나타났다. 예비 설계한 터빈에 대한 구조해석은 선정한 터빈의 재료가 예비 설계한 터빈의 유동조건에 적합한지 여부를 판단하기 위하여 수행되어야 하며, 구조해석 결과로부터 본 연구에서 선정한 알류미늄 합금은 예비 설계한 터빈의 유동조건에 적합한 것으로 판단되었다. 그러나 예비설계 알고리즘 및 수치해석 기법에 대한 신뢰성은 실증실험을 통하여 엄밀히 검증되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권4호
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• pp.91-96
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• 2018

This study is collects design data through the process design of the organic Rankine cycle, which can produce 20kW of electric power through the recovery of waste heat. In this study, the simulation was conducted by using APSEN HYSYS in order to make the model for the process design of the 20kW class waste heat recovery system. For the thermodynamic model, the test was conducted with hot water as the heat source, with the water steam used as the cooling water for the cooler and the refrigerant R245fa in the cycle. In Case 1 and Case 2, it was expected and found that the cycle efficiency was 10.6% and that 36.86kw was produced, considering the margin of 84% of 20kW. In Case 3 and Case 4, it was expected and found from the simulation that the cycle efficiency was 12% and that 30.0kw was produced, considering the margin of 84% of 20kW.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권5호
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• pp.90-95
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• 2019

This study aims to gain the design data through the process design of the organic Rankine cycle, which can produce 250kW of electric power through waste heat recovery. In this study, a simulation was conducted using APSEN HYSYS to make the model for the process design of the 250kW-class waste heat recovery system. For the thermodynamic model, the test was conducted with hot water as the heat source, the water steam as the cooling water for the cooler, and the refrigerant R245FA in the cycle. In the final design, it was expected and found from the simulation that the cycle efficiency was 12.62% and that 250kW of power was produced considering the margin of 80%.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.79-87
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• 2015

In a gas engine, the exhaust and the engine cooling water are generated. The engine cooling water temperature is $100^{\circ}C$ and the exhaust temperature is $500^{\circ}C$. The amount of heat of engine cooling water is 43 kW and the amount of heat of exhaust is 21 kW. Eight different hybrid organic Rankine cycle (ORC) system configurations which considering different amount and temperature of waste heat are proposed for two gas engine tri-generation system and are thermodynamically analyzed. Simple system which concentrating two different waste heat on relatively low temperature engine cooling water shows highest thermal efficiency of 7.84% with pressure ratio of 3.67 and shaft power of 5.17 kW.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.132-133
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• 2021

In recent years, energy harvesting from natural sources and waste heat has been attracting more attention from researchers in response to ever-growing energy demands, high energy prices, and climate-change-mitigation purposes. It is also an important step towards future sustainable energy usages. In thermal dynamic cycles, expanders are playing as the most important equipment for waste heat recovery and energy harvesting as well. As a kind of expander, the bladeless turbine has a promising future and more widely using owning its advantages on relatively long life, good off-design performance, easy operation cleaning and maintenance, a simple structure, no blade corrosion, and low manufacturing costs. There are numerous studies about using the Tesla Turbine as a key technology for energy harvesting in a wide range of applications and conditions. They are presented to help identify technologies that have sufficient potential for applicating to our life and marine industrial engineering. This review paper, initially, presents an overview of current studies both theoretical and experimental of Tesla Turbine usage for waste heat recovery alongside its challenges and investigation on the effect of its configuration, working fluid selection as well. To conclude, future perspectives besides possible ways of transforming waste heat energy to electricity or work, which leads to circular energy, are discussed. The ambition of this paper is to act as a first-hand reference, through the well-defined possible directions, to the young researchers and senior scientists.

• 한국환경과학회지
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• 제28권10호
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• pp.851-861
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• 2019

In this study, we performed a sediment elution experiment to evaluate water quality in terms of phosphorus, as influenced by the dissolved oxygen consumed by sediments. Three separate model column treatments, namely, raw, calcined, and sonicated oyster shell powders, were used in this experiment. Essential phosphorus fractions were examined to verify their roles in nutrient release from sediment based on correlation analyses. When treated with calcined or sonicated oyster shell powder, the sediment-water interface became "less anaerobic," thereby producing conditions conducive to partial oxidation and activities of aerobic bacteria. Sediment Oxygen Demand (SOD) was found to be closely correlated with the growth of algae, which confirmed an intermittent input of organic biomass at the sediment surface. SOD was positively correlated with exchangeable and loosely adsorbed phosphorus and organic phosphorus, owing to the accumulation of unbound algal biomass-derived phosphates in sediment, whereas it was negatively correlated with ferric iron-bound phosphorus or calcium fluorapatite-bound phosphorus, which were present in the form of "insoluble" complexes, thereby facilitating the free migration of sulfate-reducing bacteria or limiting the release from complexes, depending on applied local conditions. PCR-denaturing gradient gel electrophoresis revealed that iron-reducing bacteria were the dominant species in control and non-calcined oyster shell columns, whereas certain sulfur-oxidizing bacteria were identified in the column treated with calcined oyster powder.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.571-571
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• 2009

지열은 날씨와 기온 등에 영향을 받지 않고 연중 가동할 수 있어 기저부하를 담담할 수 있는 유일한 신재생에너지 자원이므로 이에 대한 기술개발이 시급하다. 우리나라는 비화산지대이며 지중 온도가 가장 높은 지역의 5km에서 약 $170^{\circ}C$ 내외이므로 외국에 비해 지온경사도가 크지 않은 편이다. 그리고 3km 이상에서는 지하대수층이 거의 존재하지 않기 때문에 지열발전을 위해서는 EGS 기법을 도입할 수 밖에 없는 실정이다. 그리고 지열수를 확보할 수 있는 온도범위가 약 $100{\sim}150^{\circ}C$ 정도이므로 이에 적합한 지열발전 플랜트를 선정할 필요가 있다. 일반적으로 지열발전에 적용되는 플랜트는 건증기 지열발전, 플래쉬증기 지열발전, 바이너리 사이클 지열발전으로 분류할 수가 있으나 국내 여건에 맞는 방식으로서 바이너리 사이클 발전으로서 ORC 플랜트 또는 Kalina 사이클 플랜트가 적합하므로 이에 대한 기술 개발이 적극적으로 이루어져야 한다. 따라서 국내 지열발전의 기술개발에 있어서 핵심요소는 심부천공 및 EGS를 위한 인공파쇄기술과 지상 플랜트로서 저온지열 발전 플랜트의 기술확보가 필요한 실정이다. 이와 같은 기술개발이 완성되면 발전 뿐만아니라 집단지역난방, 온실 및 양어장 등에도 열공급이 가능한 열병합발전이 가능하게 될 것이다. 또한, EGS 기술로서 상업적 성공을 이룬 것은 세계적으로 2~3개 사례에 불과한 신기술로서, EGS 기술의 국내 조기 실현으로 기술 선점 및 해외 수출을 모색할 필요가 있다. 그리고 심부 지열자원은 국내 어디에나 부존하는 ubiquitous 자원이며 이산화탄소 배출이 전무한 청정 국산 에너지 자원이나, 이의 개발에는 높은 초기 투자비와 risk를 요하므로 민간 업체의 투자가 제약을 받는다. 따라서 정부의 적극적인 지원하에 산.학.연 중심으로 시범보급이 우선 이루어진 후 민간의 자발적 투자를 통한 지열 개발을 유도할 필요가 있다.

• 플랜트 저널
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• 제10권2호
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• pp.38-47
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• 2014

2012년부터 신재생에너지 의무공급제도가 국내에 도입되고, 전 세계적인 에너지 절약과 환경보존 측면에서 미활용 및 신재생에너지원에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 특히, 중저온 열원의 활용방안에 대하여 많은 관심과 연구가 활발하게 진행되면서 고부가가치의 전력생산이 가능한 유기랭킨사이클이 그 대안으로 떠오르고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기랭킨사이클 발전시스템을 하수 처리장 1,500 kW 바이오가스엔진 배기열을 열원으로 하부 사이클을 구성하여 성능해석 상용 프로그램으로 성능특성을 예측하였다. 바이오가스엔진 배열의 실제 운전조건은 $460^{\circ}C$의 온도와 매 초당 2.7 kg의 유량으로 운전되고 있었다. 이러한 열원 온도에 적합한 작동유체를 다수 선정하여 작동유체 종류별 성능해석을 수행하였으며, 최고의 성능이 나타나는 이소펜탄의 경우 163.1 kW의 발전출력과 13.66%의 효율을 얻을 수 있었다.