• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.5
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• pp.389-397
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• 2014

An absorption chiller-heater using only a natural refrigerant hardly causes any environmental pollution. In an absorption chiller-heater, the performance of its high-temperature generator, which uses exhaust gases, is essential to achieving superior system performance. To investigate the performance of such a high-temperature generator, a laboratory-scale high-temperature generator working with exhaust gases was designed and tested. Changes in the performance of the high-temperature generator as a function of inlet conditions of the absorbing solution, such as air inlet temperature and mass flow, were investigated. It was observed that when the air mass flow rate ratio was increased from 80% to 120%, the heat capacity was increased by 30%, 33%, 34%, and 37%, respectively. Additionally, when the air inlet temperature was elevated from $170^{\circ}C$ to $210^{\circ}C$ for absorption solution concentrations of 56%, 55%, 545, and 53%, the heat capacity increased by 140%, 160%, 220%, and 224%, respectively.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.232-235
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• 2017

Scramjet combustor materials are exposed at ultra high temperature over 2000K and severe erosion environment. Inconel alloys are usually applied for combustor material however its mechanical properties are decreased beyond temperature of 1000K so that is impossible for long term operation and reuse. In this study, fiber reinforced ceramic material was used as scramjet combustor material and its feasibility studied. To increase combustion efficiency, regenerative combustor system developed and channel fabrication in composite material also studied.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.81.2-81.2
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• 2010

고체 산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 스택과 기계적 주변 장치인 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 그리고 전기적 주변장치인 EBOP(Electrical Balance of Plant)로 구성되어있다. SOFC는 일반적으로 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동되기 때문에 효율적인 열 이용 및 열 관리가 중요하다. SOFC 시스템의 MBOP에는 상온의 연료가스들을 고온으로 가열하여 스택에 유입 시기키 위한 열교환기 및 촉매연소기 등의 장치들이 필요하며, 효율적인 열관리를 위해서는 고온에서 작동하는 장치들을 한곳에 통합하여 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 SOFC 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Pant) 중 고온부에 해당하는 촉매연소기, 열교환기 및 스택이 통합된 스택 모듈을 제작에 앞서 개념 검증을 위해 열교환기 및 촉매연소기로 이루어진 프로토타입(prototype)의 SOFC 모듈평가 장치를 제작하였다. 열교환기는 Plate형으로 총 6개로 구성되어 있으며, 연료극과 공기극 가스라인에 각각 3개씩 배치하여 스택에 유입되는 연료 및 공기가 촉매연소기에서 나오는 고온의 배가스와 열교환되어 가열되도록 구성하였다. 촉매연소기는 honeycomb 타입의 촉매를 사용하였고, 촉매연소기로 유입되는 연료극 배가스와 공기의 균일혼합과 hot spot을 방지하기 위한 장치를 삽입하여 제작하였다. 제작된 SOFC 모듈평가장치는 시운전을 통해 각 장치의 성능 확인 후 반응면적이 $20{\times}20cm^2$ 인 단전지를 적층하여 연계 운전을 수행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.91.2-91.2
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• 2010

SOFC는 높은 반응온도($600{\sim}1000^{\circ}C$)에서 작동되어 발전효율이 높고 다양한 연료를 사용할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 고온에서의 운전은 구성요소의 열변형과 온도구배에 의한 전극촉매의 열화 그리고 밀봉재의 수명에 영향을 주어 결국 스택의 내구성을 감소시킨다. 특히 스택의 온도구배가 심화되면 국부적인 Hot spot를 형성하여 셀에 심각한 손상을 주게 된다. 본 과제에서는 SOFC 스택의 온도구배를 완화시키기 위한 내부개질기의 개발 및 고온용 분리판 소재의 정밀성형기술을 확보하고자 한다. 열/유동해석을 통하여 반응가스의 농도, 유속, 구조변경 등 내부개질기 온도구배에 대한 주요인자를 확인하였고, 장기 운전평가를 통하여 개질 촉매의 고온 활성 및 내구성에 대한 성능평가를 진행 중이다. 분리판의 경우, 고온용 소재(페라이트계 스테인레스)에 대한 기초실험을 실시하여 성형품질의 주요 인자를 파악하였으며 Proto-type 금형 설계 및 개발을 통하여 성형 기초기술을 확보하였다. 그리고 스택 내부온도를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 설계 중에 있으며 이를 이용하여 개발된 내부개질기 및 분리판을 스택 운전환경에서 평가할 예정이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.110.2-110.2
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• 2010

현재 상용가능한 연소전 $CO_2$ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 $CO_2$를 포집해야 하고 포집된 $CO_2$의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 $CO_2$ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 $CO_2$를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 $CO_2$를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 $CO_2$ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 $CO_2$ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 $CO_2$ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 $200^{\circ}C$ 흡수, $400^{\circ}C$ 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 $CO_2$ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 $CO_2$ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.22 no.6
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• pp.37-46
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• 2018

A design study on the cooling channel configuration in a regeneratively cooled supersonic combustor was performed. The flow parameters on the hot- and cold-side channels were calculated using a quasi-one-dimensional model. The heat transfer between these two sides was estimated as a part of the flow calculation. For the reference configuration, the total amount of heat exchanged was 10.7 kW, the heat flux was $566kW/m^2$, and the fuel temperature increase between the inlet and outlet was 153 K. Seven designs of the heat exchanger channel were compared for their heat transfer performance.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.05a
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• pp.33-38
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• 1999

CCT(Clean Coal Technology)의 응용분야인 IGCC, PFBC 및 MCFC 등 석탄을 이용한 새로운 발전기술에 활용될 것으로 예견되는 고온건식 탈황기술은 고온(35$0^{\circ}C$~$650^{\circ}C$)과 고압(약 20기압)상태에서 금속 산화물로 된 고체흡수제(고온건식 탈황제)를 이용하여 반응기(유동층, 고속유동층 및 고정층과 이동층 반응기 등)에서 흡수와 재생반응을 통하여 석탄가스중에 있는 H$_2$S 등 황화물을 효율적으로 제거하는 기술이다.(중략)

• Journal of Energy Engineering
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• v.7 no.1
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• pp.73-80
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• 1998

Zinc titanate sorbents were prepared and regeneration of used sorbents for high temperature desulfurization of fuel gases was studied. Zn/Ti molar ratio of prepared sorbents was 1.5 and quartz fixed-bed reactors with 1 cm and 3 cm diameters were used. Regeneration of zinc titanate sorbents at high temperature is exothermic reaction; that brings about deterioration of sorbents. Therefore, we experimented regeneration reaction of zinc titanate sorbents for the purpose of obtaining the most suitable regeneration conditions by changing experimental parameters such as reaction temperature, oxygen concentration, flow rate and steam content. $H_2S$ and $SO_2$ breakthrough curves were obtained during desulfurization-regeneration. Also, properties of the sorbents before and after regeneration were analyzed using SEM, XRD, Hg-porosimetry and BET method. From such results, we obtained the most suitable regeneration conditions including regeneration temperature of 650$^{\circ}$C, $O_2$ content of 5% and steam content of 10% in the gas stream.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.101-104
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• 2007

700 $^{\circ}C$이상의 온도에서 실시되는 고온수전해는 다가오는 수소경제시대의 주요한 수소제조기 술로 주목되고 있다. 이 연구에서는 Ni보다 전기전도도가 우수하고 가격이 저렴한 Cu를 사용하여 고온수 전해 수소극용 Cu/YSZ 복합체를 기계적합금법에 의해 제조하여 미세구조를 관찰하였고 Cu/YSZ를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수조제조 실험을 실시하였다. Cu/YSZ 복합체는 Cu와 YSZ를 6:4(vol%)의 조성비로 유성밀을 사용하여 400 rpm으로 24시간 동안 실시하여 제조하였다. 고에너지 볼밀 후 500 nm이하의 나노크기의 복합체가 제조되었으며 Cu입자에 YSZ가 고르게 분포되어 있었다. 수은압입법으로 측정한 기공률은 70%이고 기공크기는 평균 0.5 ${\mu}m$으로 미세한 기공으로 이루어져 있었다. 제조된 Cu/YSZ 복합체를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수소제조 실험을 실시한 결과 Ni/YSZ 전극보다 수소제조 성능이 우수한 것으로 나타났다. Cu의 높은 열팽창계수와 낮은 녹는점을 보완하면 우수한 고온수전해용 전극재료로 사용될 것으로 판단된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.23 no.10
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• pp.1347-1354
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• 1999

Recently, the markets of the air conditioner are enlarging. The market size will reach 2.0 billion won in 2000. Electric heat pumps have been utilized as main residential air conditioners. especially in Korea. They cause a surge up electric power demand during summer. Moreover, the use of HCFCs and HFCs causes serious problem to the global environment such as global warming and ozone layer destruction. Absorption chiller and heater could solve such problems. It was built and tested for analyzing the performance of the generator for absorption chiller and heater. Experiment was done with a high temperature generator, a low temperature generator, heat exchangers, a condenser and a solution tank. It was tested that the double effect series flow cycle with two kinds of solution cycle. Solution cycle B showed better than solution cycle A. Two kinds of heat exchanger were used, where one's heat transfer area is bigger than the other. Bigger one increased a little performance of absorption chiller and heater. But it was not economical. From this study, we got that the coefficient of performance(COP) is 0.82 and the capacity is 7.24 kW for an absorption chiller and heater.