• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.402-410
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• 2012

본 연구에서는 가솔린 엔진 자동차에서 엔진 폐열 회수를 위한 이중 회로 랭킨 사이클 성능 해석이 수행되었다. 고온(HT)의 엔진 배기가스 열회수를 위해서는 물을 사용하는 스팀사이클이 적용되었고, 엔진 냉각수열과 고온 사이클로부터의 응축열을 활용하는 저온(LT) 사이클은 R-134a를 사용하는 유기랭킨사이클이 적용되었다. 고온 및 저온 열원을 동시에 활용하는 이중 회로 시스템의 특성을 파악하기 위해 에너지 및 엑서지 분석이 수행되었다. 고온 및 저온 사이클에 사용되는 용적형 팽창기의 체적이 차량적용을 위한 시스템 최적화에 매우 중요하며 시스템 최적화를 위해서는 반드시 고려되어야 한다. 목표로 하는 엔진 운전 조건에서 고온(HT) 팽창기와 저온(LT) 팽창기의 체적을 고려하면서 고온(HT) 사이클의 팽창비와 저온(LT) 사이클의 응축온도가 시스템의 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 본 연구에서는 이러한 이중 회로 랭킨 사이클 시스템에 의해 목표 엔진 운전조건에서 엔진 폐열로부터 약 21%의 추가 동력을 얻을 수 있는 것으로 예측되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.353-362
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• 2019

그간 캐스케이드 냉동 시스템에 대해서 열역학적 해석은 다수 수행되었으나 증발기, 응축기, 인터쿨러 등 부품 해석을 통한 시스템 평가는 미진한 상태이다. 본 연구에서는 냉방 및 냉동 열교환기가 별도로 장착되어 있고 하부 사이클에 공랭식 응축기와 인터쿨러가 직렬로 연결되어 있는 캐스케이드 냉동 사이클에 대해 성능 해석을 수행하였다. 우선 증발기, 응축기, 인터쿨러 등 요소부품에 대해 모델링을 수행하고 R-410A를 사용하는 냉방 능력 8 kW, 냉동 능력 15 kW의 캐스케이드 냉동 사이클의 요소 부품의 - 상부 응축기, 하부 응축기, 냉방 증발기, 냉동 증발기, 인터쿨러, 압축기, 전자팽창변 - 설계를 수행하였다. 설계 사양에 대하여 외기 온도를 $26^{\circ}C$에서 $38^{\circ}C$로 변화시키며 해석을 수행한 결과 냉각 열량은 하부 증발기에서는 거의 일정하고 상부 증발기에서는 9% 감소, 인터쿨러에서는 63% 증가하였다. 한편 COP는 외기 온도의 증가에 따라 감소하였다. 인터쿨러가 작동하지 않는 사이클 대비 인터쿨러 사이클이 COP 측면에서 우위를 보였다. 또한 상부 응축기의 크기를 당초 설계치의 2배 증가시키면 하부 증발기 열량은 변함이 없는 반면 상부 증발기 열량은 4% 증가하였다. 한편 상부 응축기의 크기 증가에 따라 상부 사이클의 COP는 증가하는 반면 하부 사이클의 COP는 큰 변화가 없다. 또한 하부 응축기 크기를 2.8배 증가시키면 상하부 증발기의 열량 변화는 거의 없고 인터쿨러의 열량만이 8% 감소하였다. 아울러 하부 사이클의 COP는 응축기의 크기가 증가함에 따라 다소 증가하였으나 상부 사이클의 경우는 그 변화가 미미하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.151.2-151.2
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• 2012

터보펌프 구동에 사용된 가스발생기 생성가스를 연소기로 공급하여 주추력 발생에 사용하는 다단연소 사이클 로켓엔진은 고추력을 요하는 우주 발사체에 널리 사용되고 있다. 다단연소 사이클 로켓엔진에 사용되는 가스발생기를 예연소기라 부르며 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소 사이클 로켓엔진에는 산화제 과잉 예연소기가 사용된다. 예연소기는 터보펌프 구동을 목적으로 하기 때문에 예연소기 생성가스의 횡단면 온도분포는 터빈에 의해 제한되는 온도범위 내에서 균일하여야 하며 넓은 운전영역에서 안정적인 연소가 이루어져야 한다. 산화제 과잉 예연소기는 모든 추진제가 혼합헤드를 통해 분사되는 방식과 추진제를 혼합헤드와 연소실로 나누어 공급하는 방식이 있다. 기술검증을 위해 산화제 일부와 연료를 혼합헤드를 통해 연소실에 공급하여 1차 연소시키고 나머지 산화제를 연소실 냉각채널을 거쳐 연소실 중앙의 분사공을 통해 연소실로 주입하여 기화시키는 형태로 최종적으로 연소압 20MPa, 혼합비 60에서 작동하는 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 연소시험을 수행하였다. 혼합헤드에는 별도의 점화용 분사기 없이 전체 연료 분사기를 통해 점화용 연료인 TEA/TEB 혼합물을 분사하여 점화하였다. 추진제를 2단으로 공급할 수 있도록 고안된 가압식 연소시험 설비에서 10회, 누적 60초 이상의 연소시험이 성공적으로 수행되었다. 연소시험결과 넓은 작동영역에서 안정적 연소특성과 생성가스 온도 분포의 균일성을 확인할 수 있었다. 고온 고압의 산화제 과잉 예연소기 기술 확보를 통해 케로신/액체산소 다단연소 사이클 로켓엔진 개발을 위한 기술적 기반을 마련하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2006년도 전기학술대회논문집
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• pp.55-56
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• 2006

냉매 충전량과 이차유체의 입구조건은 $CO_2$용 열펌프시스템의 성능실험에서 중요한 제어변수이다. 따라서, 열펌프사이클의 적용과 난방성능 향상을 위해 제어변수의 특성을 조사하는 것이 필요하다. 본 논문에서, $CO_2$용 열펌프 사이클의 성능 실험은 여러 가지 냉매 충전량에서 이차유체 입구조건에 변화를 주어 수행 되었다. 실험결과, 난방COP는 냉매 충전량이 증가함에 따라 1158g의 냉매 충전량에서 최대가 되었다가 감소하는 경향이 나타나며, 이는 COP가 최대가 되는 냉매충전량이 존재함을 나타낸다. 또한, 난방성능은 가스쿨러내 이차유체의 질량유량의 증가에 따라 증가하였다. 가스냉각기내 2차유체의 입구은도가 $10^{\circ}C$에서 $40^{\circ}C$로 증가하면, 난방용량, 압축일량, 토출압력은 각각 -8.57%, -35.89%, 32.78%로 변화했으며, 증발기 2차유체의 입구 온도가 감소하였을 때 난방COP는 감소하는 경향을 보였다.

• 항공우주기술
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• 제9권1호
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• pp.93-97
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• 2010

액체산소/케로신을 사용하는 가스발생기 사이클 액체로켓엔진의 비추력 해석을 수행하였다. 본 해석 방법으로 재연한 300톤급 엔진의 시스템 성능은 문헌에 보고된 결과와 비교하여 비추력 0.1%, 최적 연소압 12%의 오차를 보였다. 오차의 주요 원인은 문헌에 공개되지 않은 서브시스템의 성능모델 차이와 가스발생기 생성물의 물성 모델 차이로 판단된다. 막냉각이 적용되는 30톤급 1단용 엔진의 경우, 연소압 68 bar에서 혼합비 2.2가 최적 비추력 조건인 것으로 평가되었으며 최적 조건은 주어진 성능 모델에 따라 달라질 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.490-499
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• 1989

본 연구에서의 CO$_{2}$ 프로세스는 1차 루프인 원자로에서 유도되는 나트륨 과 2차 루프인 CO$_{2}$ 가스터빈 사이클로 구성하였고, CO$_{2}$ 임계점 부근에서 압축을 행하였다. 또한 최적의 사이클을 결정하기 위해 h-s 선도와 이에 대한 열역 학적, 칼로리로 유도하였다. 그리고 최적화를 위해 출력을 각각 300,600, 1000MWe로 선택하였고, 터빈 입구압은 150-350bar의 범위로 선택하였으며 이들로부터 열효율에 영향을 주는 각 설계변수의 특성을 연구 분석하였다.

• 설비공학논문집
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• 제18권10호
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• pp.835-841
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• 2006

A $CO_2$ system using the two-stage compression cycle was tested by varying $1^{st}-2^{nd}$ compressor frequencies in the cooling mode. To improve the cooling performance of the two-stage compression $CO_2$ cycle, the following cycle options were applied: a basic cycle, a cycle with an intercooler, a cycle with an IHX (internal heat exchanger), and a cycle with an intercooler and IHX. The cycle with the intercooler-IHX showed the highest cooling capacity improvement among the cycle options at all compressor frequencies. The cycle with the intercooler, the cycle with the IHX, and the cycle with the intercooler-IHX improved the cooling COP by 7, 12, and 15%, respectively, over the basic $CO_2$ cycle when the compressor frequencies for the first and second compressors were 50 Hz and 30 Hz, respectively. In addition, the applications of the selected cycle options enhanced system reliability.

• 한국추진공학회지
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• 제26권6호
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• pp.10-20
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• 2022

본 연구에서는 케로신 다단연소사이클 엔진용 예연소기를 설계하기 위해, 고압의 산화제 과잉 조건에서 예연소가스를 계산하고 냉각유로에서 극저온 유체의 복합열전달 및 수력 특성을 해석할 수 있는 설계코드를 개발하였다. 사용자 편의성과 범용성을 가진 오픈 소스 라이브러리 Cantera를 활용하였으며, 실제유체의 열역학/전달 상태량을 정확히 계산하기 위해 관련 소스 코드들을 새로 작성하여 Cantera에 추가하였다. 현재 예비설계 중인 100톤급 부스터 엔진용 예연소기에 적용하였으며, CFD 해석결과와 비교를 통해 설계코드로서의 예측 정확도와 활용성을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제23권6호
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• pp.413-420
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• 2011

Thermodynamic cycles using binary mixtures as working fluids offer a high potential for utilization of low-temperature heat sources. This paper presents a thermodynamic performance analysis of Goswami cycle which was recently suggested to produce power and cooling simultaneously and combines the Rankine cycle and absorption refrigeration cycle by using ammoniawater mixture as working fluid. Effects of the system parameters such as concentration of ammonia and turbine inlet pressure on the system are parametrically investigated. Results show that refrigeration capacity or thermal efficiency has an optimum value with respect to ammonia concentration as well as to turbine inlet pressure.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권3호
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• pp.222-229
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• 2012

점화 시의 분사기의 냉각은 분사순간의 초저온액체상태의 산화제 분무의 증기압에 영향을 미치고, 이는 연소반응에 따른 연소실 압력상승 과도단계에서 분무의 상(phase) 천이 시점을 결정하는 인자 중 하나이다. 분무의 상변화는 액체로켓 연소기의 점화특성에 큰 영향을 미치며, 액체산소/메탄 추진제를 사용하는 연료과잉 폐쇄형사이클 액체로켓엔진의 주연소기용 분사기로 사용될 수 있는 액체-기체 동축형 스월분사기에 대하여 점화초기 분사기 냉각온도에 따른 점화시험을 수행하였다. 초기 냉각온도에 따라 점화 시 산화제 분무의 액상으로의 천이시기가 달라지며, 충분한 냉각을 통해 산화제 분무의 증기압을 낮춘 경우 산화제 분무의 상 천이 시기를 나타내는 화염 quenching 현상이 일찍 나타나는 것을 확인할 수 있었다.