• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.219-226
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• 2010

스탬핑 프로세서는 고생산성과 낮은 가격으로 인해 자동차 차제나 항공기 부품, 그리고 전자제품 등 다양한 장치에 널리 이용된다. 최근에 에너지 산업과 연관되어 연료전지 분리판, 열교환기 등에 사용되는 주름구조를 가지는 박판의 응용이 급속히 증가되고 있다. 그러나 복잡한 형상 때문에 주름구조물을 한번의 성형으로 만들기가 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 다단성형공정을 이용하여 성형성을 향상시키는 방법을 제안하였다. 1 차 박판성형 후 열처리를 통하여 가공경화 부분을 제거하고 다시 성형하는 방법으로 복잡하고 실용성이 높은 박판구조물 제작이 가능하도록 하였다. 본 연구에서는 제안한 방법을 검증하기 위하여 판형 열교환기에 응용이 가능한 두께 $100{\mu}m$를 가지는 박판주름구조를 제작하고 공정변수를 연구하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제36권6호
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• pp.147-158
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• 2008

본 연구는 시멘트 블록조 발효상을 축조하고, 산림 및 농산 폐바이오매스의 발효 특성을 구명하기 위하여 수행되었다. 활엽수(신갈나무가 중심이 되는 활잡목)톱밥, 침엽수(낙엽송)톱밥, 낙엽류(소나무 및 플라타너스 낙엽), 볏짚, 산야초류 등 5종의 발효재료를 사용, 발효첨가제로서 요소, 발효용 부숙비료, 석회 등을 첨가하였고, 전체의 함수율을 55~60%가 되도록 조절하여 발효시켰으며, 궁극적으로 최대 발효열 효율을 얻기 위한 재료의 배합비, 최적수분함량 등을 검토하였다. 발열온도는 활엽수톱밥(100%)가 가장 좋았고 침 활엽수톱밥(50:50)구도 비교적 좋은 편이었다. 발열온도가 가장 높았던 활엽수톱밥 단독의 경우, 최고온도 $60{\sim}90^{\circ}C$, 최저온도 $40^{\circ}C$전후, 평균온도 $50{\sim}60^{\circ}C$의 범위를 20~30일간 유지하였으며, 이 때 최적 배합비율은 발효재료 1 톤에 대하여 요소 15 kg, 발효용 부숙비료 20 kg, 석회 10 kg, 함수율 55%이었다. 최적발효조건에서 온수탱크의 수온을 측정한 결과, 활엽수톱밥과 산야초를 50 : 50으로 혼합한 경우, 측정부위에 따라 상당한 편차를 보였으며, 발효상 중부 및 상부의 온도가 대체적으로 높았고, 하부층의 온도가 낮았다. 발열온도는 최고 $65^{\circ}C$, 최저 $40^{\circ}C$ 전후, 평균온도 $60^{\circ}C$였으며, 온수탱크의 온도를 45일간 측정한 결과, $30{\sim}45^{\circ}C$ 범위를 나타냈으며 전 기간을 통하여 거의 유사한 결과를 보여주고 있다. 탱크출구의 수온은 $33{\sim}48^{\circ}C$ 범위로 탱크온도보다 약간 높았다. 본 실험에서 개발된 열교환기(HX-helical type)를 사용한 경우, $50{\sim}60^{\circ}C$의 발효열을 최대 3개월정도 이용 가능하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.96-103
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• 2014

극저온 액체 상태의 LNG는 주거용과 산업용으로 공급되기 전에 가스 상태로 변환된다. 이러한 재가스화 과정 중에 LNG는 $83.7{\times}10^4$ kJ/kg 정도의 많은 냉열에너지를 제공한다. 이 냉열에너지를 일부 선진국들에서는 질소, 수소, 헬륨과 같은 극저온 유체들의 액화, 제빙 및 냉방시스템에 이용하고 있다. 따라서 우리나라에서도 인천, 평택 및 통영 LNG 인수기지 주변에 LNG의 냉열에너지를 이용한 냉열에너지 회수시스템을 설립할 필요가 있다. 여기서는 저열유속상태에서 상변화를 동반하는 LNG의 유동거동 특성을 파악하기 위해 LNG의 85 %를 차지하는 메탄을 작동유체로 사용하였다. 또한 본 논문은 극저온 열교환기 내부를 흐르는 메탄과 질소, 프로판, R11 및 R134a의 유동경계에 영향을 주는 관 직경, 관의 경사각도 및 포화압력의 효과를 보여준다. 또한 여기서 얻어진 이론적 연구결과와 기존의 실험 데이터와도 비교 되었다. 그리고 메탄의 유동경계에 주는 파이프의 경사각도의 영향은 매우 큼을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.403-410
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• 2020

본 논문은 포항지역 태양광 데이터를 기반으로 태양열을 적용시켜 12kW의 소형 초임계 이산화탄소(s-CO₂) 시험 루프의 설계와 실험 시설의 이론적 연구, 안정화 및 최적화를 통한 이산화탄소의 특성 연구에 초점을 맞추고 있다. 실험 시설의 열역학 사이클은 구성 요소의 한계로 인해 액체, 가스 및 초임계 CO₂가 모두 존재하는 랭킨 사이클(임계점 순환 주기)이며, 펌프, 히터, 레귤레이터, 열교환기, 가스 부스터, 에어 컴프레서 등으로 구성된다. 현재 본 연구에서 제작된 12kW 소형 발전 시스템은 최고압력 12MPa 최고 온도 70℃의 조건에서 6.98%의 효율이 나타나도록 설계되었다. 본 실험 장치를 소형 Brayton cycle과 비교했을 때 약 2% 높은 효율을 가진다는 것을 이론적으로 확인하였고, 사이클 효율을 높이기 위해 최적의 터빈 입구 온도와 압력을 얻었으며, 이 조건에서 IHX(내부 열교환기)의 도입시 18.75%의 최대 효율을 기대할 수 있다는 결론을 도출하였다. 마지막으로, 실험 설비의 태양광 시뮬레이션 결과 5월에는 6.7%, 6월에는 6.26%의 효율로 태양열을 이용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.648-655
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• 2014

This paper describes the continuing effort to develope a single acting free-piston Stirling engine/alternator combination for use of the household cogeneration. Free piston Stirling engines(FPSE) use variations of working gas pressure to drive mechanically unconstrained reciprocating elements. Stirling cycle free-piston engines are driven by the Stirling thermodynamic cycle which is characterized by an externally heated device containing working gas that is continuously re-used in a regenerative, reversible cycle. The ideal cycle is described by two isothermal process connected by two constant volume processes. Heat removed during the constant volume cooling process is internally transferred to the constant volume heating process by mutual use of a thermal storage medium called the regenerator. Since the ideal cycle is reversible, the ideal efficiency is that of Carnot. Free-piston Stirling engine is have no crank and rotating parts to generate lateral forces and require lubrication. The FPSE is typically comprised of two oscillating pistons contained in a common cylinder. The temperature difference across the displacer maintains the oscillations, and the FPSE operate at natural frequency of the mass-spring system. The power is generated from a linear alternator. The purpose of this paper is to describe the design process of the single acting free-piston Stirling engine/alternator. Electrical output of the single acting free-piston Stirling engine/alternator is about 0.95 kW.

• 한국재료학회지
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• 제22권6호
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• pp.309-315
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• 2012

Metal foam has many excellent properties, such as light weight, incombustibility, good thermal insulation, sound absorption, energy absorption, and environmental friendliness. It has two types of macrostructure, a closed-cell foam with sealed pores and an open-cell foam with open pores. The open-cell foam has a complex macrostructure consisting of an interconnected network. It can be exploited as a degradable biomaterial and a heat exchanger material. In this paper, open cell Mg alloy foams have been produced by infiltrating molten Mg alloy into porous pre-forms, where granules facilitate porous material. The granules have suitable strength and excellent thermal stability. They are also inexpensive and easily move out from open-cell foamed Mg-Al alloy materials. When the melt casting process used an inert gas, the molten magnesium igniting is resolved easily. The effects of the preheating temperature of the filler particle mould, negative pressure, and granule size on the fluidity of the open cell Mg alloy foam were investigated. With the increased infiltration pressure, preheat temperature and granule sizes during casting process, the molten AZ31 alloy was high fluidity. The optimum casting temperature, preheating temperature of the filler particle mould, and negative pressure were $750^{\circ}C$, $400-500^{\circ}C$, and 5000-6000 Pa, respectively, At these conditions the AZ31 alloy had good fluidity and castability with the longest infiltration length, fewer defects, and a uniform pore structure.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.64-68
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• 2001

An experimental study on the Joule-Thomson cryocooler with the mixed refrigerant (MR) is described in this paper, J-T refrigeration experiment was performed with a single stage regular air-conditioning compressor The mixed refrigerant in the experiment was composed of 75% mol fraction of $N_2$. 30% moi fraction of CH$_4$. 30% moi fraction of $C_2$H$_{6}$. 10% mot fraction of $C_3$H$_{8}$ and 15% mot fraction of iso-C$_4$H$_{10}$. Oil mist in the MR stream could be eliminated completely by the glass microfiber filter. Since a single stage compressor that had been designed thor R22 is not appropriate for high Pressure ratio of the mixed refrigerant especially during the transient period. two modifications were incorporated to regular J-T refrigeration cycle. First. a Portion of the MR was by-passed at the inlet of the heat exchanger and transferred directly to 7he suction of the compressor in the modified system. Second, a buffer volume was Prepared to change the mass flow rate of refrigerant. The pressure ratio in J-T expansion device was relieved at the beginning of the operation due to the by-Pass scheme. but it gradually decreased during the transient Process as some of the MR component condensed at low temperature. The buffer volume at the suction side was used to increase the MR gas density in the system after the transient cool-down period. Form the experiment with the modified system, the refrigerator could reach the lowest temperature of -152$^{\circ}C$ without cooling load. and about -15$0^{\circ}C$ with 5 W of cooling load . . . .

• Journal of Power Electronics
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• 제4권3호
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• pp.138-151
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• 2004

In this paper, a constant frequency phase shifting PWM-controlled voltage source full bridge-type series load resonant high-frequency inverter using the $4^{th}$ generation IGBT power modules is presented for innovative consumer electromagnetic induction heating applications, such as a hot water producer, steamer and super heated steamer. The bridge arm side link passive capacitive snubbers in parallel with each power semiconductor device and AC load side linked active edge inductive snubber-assisted series load resonant tank soft switching inverter with a constant frequency phase shifted PWM control scheme is evaluated and discussed on the basis of the simulation and experimental results. It is proved from a practical point of view that the series load resonant and edge resonant hybrid high-frequency inverter topology, what is called, DE class type, including the variable-power variable-frequency regulation function can expand zero voltage soft switching commutation area even under low output power setting ranges, which is more suitable and acceptable for newly developed induction heated dual pack fluid heaters. Furthermore, even the lower output power regulation mode of this high-frequency load resonant tank inverter circuit is verified so that this inverter can achieve ZVS with the aid of the single auxiliary inductor snubber.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.2565-2571
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• 2009

본 논문은 시스템의 운전조건하에서 R717-R747용 이원냉동 사이클의 성능 분석에 대한 기초 설계자료를 제공하는 것이다. 본 논문에서 고려한 운전변수는 암모니아 고온사이클과 이산화탄소 저온사이클의 과냉각도, 과열도, 응축과 증발온도이다. 이원 냉동사이클의 성적계수는 과열도가 증가할수록 증가하는 반면, 과냉각도가 증가할수록 감소한다. 그리고, 이원 냉동사이클의 성적계수는 응축온도와 함께 증가하지만, 증발온도와는 반대로 감소한다. 따라서, 과열도, 과냉도, 응축과 증발온도는 본 시스템의 성적계수에 영향을 미치는 것을 알 수 있었고, 최대 성능계수와 최적의 증발온도에 대한 수학 방정식을 개발하기 위해 이러한 변수들을 포함시켜 다중 회귀분석을 통해 제안하였다.

• Advances in Energy Research
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• 제7권1호
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• pp.1-19
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• 2020

Energy consumption of air-conditioning and refrigeration systems is responsible for about 25 to 30% of the energy demand especially in hot seasons. This equipment is mostly electricity dependent and their use in principle affects negatively the environment. Enhancing the energy efficiency of the existing equipment is important as one of the measures to reduce environment impacts. This paper reports the results of an experimental study to evaluate the impacts of the use electronic expansion valve and variable velocity compressor on the performance of vapor compression refrigeration system. The experimental rig is composed of two independent circuits one for the vapor compression system and the other is the secondary fluid system. The vapor compression system is composed of a forced air condenser unit, evaporator, hermetic compressor and expansion elements, while the secondary system has a pump for circulating the secondary fluid, and an air conditioning heat exchanger. The manufacturer's data was used to determine the optimal points of operation of the system and consequently tests were done to evaluate the influence of variation of the compressor velocity and the opening of the expansion device on the performance of the refrigeration system. A fuzzy logic model was developed to control the rotational velocity of the compressor and the thermal load. Fuzzy control model was made in LabVIEW software with the objective of improving the system performance, stability and energy saving. The results showed that the use of fuzzy logic as a form of control strategy resulted in a better energy efficiency.