• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권9호
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• pp.75-78
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• 2000

환경친화적 자동차에 대한 관심이 커질수록 여러 분야에서 시스템 설계의 영향을 더욱 더 잘 이해하려는 노력이 진행되고 있다. 자동차용 냉방기의 경우 냉방시스템의 세밀한 분석과 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위한 설계가 이루어지고 있다. 그 중에서도 냉매의 선택과 그 냉매의 환경적 영향에 대한 자세한 연구가 필요하다. 몬트리올 조약 이후 자동차 산업계는 대부분 R-134a를 채택하고 있는데 이는 R-134a가 오존층을 파괴하지 않을 뿐 아니라 적절한 사이클 효율을 가지면서 안전하고 비독성이며 불연성이기 때문이었다. 최근 지구온난화와 이산화탄소($CO_2$)의 발생원에 대한 관심은 산업계가 사용냉매를 재검토하게 하는 계기가 되었으며, R-134a도 교토 조약의 규제냉매에 속해 있어 자동차용 냉방기의 대체냉매에 대한 연구가 시급하다고 여겨지고 있다. R-134a와 관련된 주된 논점은 냉매 누설시의 영향이다. R-134a의 지구온난화지수(GWP)는 1,300인데, 이는 누출되었을 때 1,300배의 이산화탄소가 누출된 것과 동일하다는 것을 의미하다. 최근 자연냉매의 선호와 맞물려 냉매로서 이산화탄소의 평가에 많은 관심이 모아지고 있다. 본 글에서 자동차용 냉방기의 대체냉매로서 이산화탄소의 상대적인 장점과 R-134a와의 비교에 대해 수행된 연구결과를 나타내었다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권4호
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• pp.69-75
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• 2012

본 연구는 가스화용융 시스템을 활용한 폐차 냉매의 친환경 파괴 기술개발을 목표로 하였다. 실증규모(생활폐기물 100톤/일) 가스화용융 시스템내 냉매를 주입할 수 있는 주입장치를 개발 및 제작하였으며, HFC-134a 주입량에 따른 냉매 분해효율 및 유해가스 특성을 고찰하였다. 분해효율은 3 kg/hr 냉매 주입시 99.995%이었고, 18시간 동안 유해가스 연속 측정 및 샘플링 측정결과, CO, SOx, NOx, HCl, HF 등의 유해가스는 환경법규를 만족하였고, 특히 냉매파괴 발생 HF는 0.1 ppm으로 법적 기준치 2ppm에 비해 미량으로 검출되었다.

• 태양에너지
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• 제15권3호
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• pp.75-90
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• 1995

본 논문은 가정용 냉방기에 널리 사용되고 있는 HCFC22를 대체할 수 있는 혼합냉매의 개발 및 이들의 성능 연구에 관한 것이다. 현재까지 HCFC22를 대체할 수 있는 순수냉매가 없으므로, 혼합냉매 개발에 본 연구의 초점이 맞추어졌고, 이를 위해 가정용 냉방기를 모사 하는 컴퓨터 프로그램이 개발되었다. 연구에서 개발된 혼합냉매를 구성하는 순수냉매들은 다음과 같다: R32, R124, R125, R134, R134a, R143a, R152a. 컴퓨터 모사 결과들은 다음의 혼합냉매들에 대해서 발표되었다: R32/R134a, R32/R152a, R32/R134, R32/R124, R143a/R134a, R143a/R152a, R143a/R124, R125/R134a, R125/R152a, R125/R124, R32/R152a/R134a, R32/R152a/R134, R32/R152a/R124. 가장 좋은 에너지 효율을 보인 것은 삼원 혼합냉매인 R32/R152a/R124로서, HCFC22에 비해 이것의 성적 계수는 13.7% 높고 냉동 능력은 23% 낮은 것으로 판명되었다. 한편 이원 혼합냉매 중 가장 성능이 좋은 것은 R32/R124로서 이것의 성적 계수는 HCFC22에 비해 13.4% 높고 냉동 체적 용량은 9.6% 낮은 것으로 판명되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6452-6457
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• 2014

최근에 지구온난화 문제로 인하여 R134a 냉매에 대한 규제가 강화되면서 대체냉매로서 R1234yf 냉매가 개발되었다. 냉동사이클에서 팽창장치인 모세관은 유량제어와 압력조절의 역할을 한다. 본 연구에서는 모세관에 흐르는 냉매유동의 지배 방정식을 사용하여 R134a와 R1234yf 냉매에 대하여 해석적 연구를 수행하였다. 모세관 길이를 1-4 m로 변화시켰을 때 R1234yf 냉매의 질량유량은 47.0% 감소하였다. 모세관의 직경을 1.3-1.5 mm로 변화시켰을 때 R134a 냉매와 R1234yf 냉매의 질량유량은 각각 117.9%와 121.0% 증가하였다. 모세관 입구의 과냉도를 $0-7^{\circ}C$ 변화시켰을 때 R134a 냉매와 R1234yf 냉매의 질량유량은 28.3%와 29.1% 증가하는 것으로 나타내었고, 모세관 입구에서 운전조건을 $35-60^{\circ}C$로 변화시켰을 때 R134a 냉매는 31.0%, R1234yf 냉매는 45.4% 증가를 각각 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권5호
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• pp.350-355
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• 2013

본 연구는 음료용 자동판매기의 냉매인 HFC-134a의 사용 및 폐기단계 탈루배출특성을 파악코자 하는데 그 목적을 두고 있다. 국내 제품인 음료용 폐자동판매기 47대의 HFC-134a 냉매를 상업용 냉매 회수기를 사용 회수하였고, 잔류량을 측정하였다. 본 연구에서 개발한 사용단계 탈루배출모델은 1차 동역학에 기초한 것으로 탈루율은 잔류 냉매 압력 즉 잔류량에 비례한다는 가정을 도입 적용하였다. 음료용 폐자동판매기의 배출시점에서의 잔류량과 사용기간 정보를 활용하여 탈루배출계수를 간접적으로 $6.9{\pm}0.7$ %/yr으로 결정하였고 이는 1대당 연간 11.6 g의 HFC-134a가 배출되는 것에 해당된다. 한편 음료용 폐자동판매기 냉매 평균 잔류율은 $62.5{\pm}2.2%$이었으며, 이는 1대당 잠재 탈루량을 144.8 g으로 결정할 수 있다. 음료용 자동판매기에서 회수한 폐냉매 성분 분석 결과가 신냉매와 거의 유사하여 폐냉매의 재사용이 가능할 것으로 여겨진다. 그러나 냉매회수 과정에서 압축기 오일이 30% 정도 포함되기 때문에 냉매 재사용을 위해서는 오일 분리가 필요하다.

• 한국기후변화학회지
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• 제3권2호
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• pp.153-159
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• 2012

자동차 에어컨 냉매로 사용되어온 CFC-12는 1991년부터 1994년에 걸쳐 HFC 계열의 냉매인 R134a로 대체되었으며, R-134a는 현재자동차 에어컨 냉매로 널리 사용되고 있다. 그러나 R-134a는 지구온난화 지수(GWP)가 1,300으로 매우 높으며, 교토의정서에서 정한 6대 온실가스 중에 하나로 포함되어 누출량 관리 및 대체 냉매 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 자동차에서 배출되는 $non-CO_2$ 온실가스 배출량 산출을 위한 기초연구로 실차 상태에서의 에어컨 냉매 누출량을 분석하기 위하여 가변온도밀폐실(VT shed)과 Running loss test shed를 이용하여 R-134a의 농도변화를 측정하였다. 대상차종에 대한 주차상태에서 R-134a 누출량을 분석한 결과, 연간 누출량이 6.46~13.28 g/yr 수준으로 기존의 에어컨 시스템을 이용한 누출량 분석결과와 유사한 수준으로 분석되었다. 동일 모델 차량에 단일증발기를 적용한 차량과 이중증발기를 적용한 차량에 대해 냉매 누출량을 비교한 결과, 단일증발기로 구성된 에어컨이 적용된 차량에 비하여 이중증발기가 적용된 에어컨이 장착된 차량에서 누출량이 높게 나타났다. 이는 이중증발기 적용에 따라 에어컨 시스템 구성시 연결부위(호스, 접합부 등)가 추가되면서 해당 부위에서의 누출이 증가된 것으로 보인다. 또한, 차속별 R-134a 농도변화를 분석한 결과, 고속주행시(100 km/hr) 냉매 누출이 증가하였으며, 송풍량 증가에 따른 누출량 변화는 나타나지 않았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.5795-5801
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• 2015

식생활의 향상 및 다양화로 신선한 제품에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 냉장 및 냉동식품의 저온유통 또한 점차 증가되고 있다. 현재 냉동산업에는 주로 R134a 냉매가 사용되고 있으며 GWP(Global Warming Potential)가 1300으로써 매우 높아 지구온난화에 영향을 미친다. 이를 대체하기 위한 냉매로써 R1234yf 냉매가 있으며, GWP는 4로써 매우 낮다. 냉동탑차 냉장시스템에 사용되는 증발기는 저온조건에서 작동되기 때문에 서리가 형성되어 시스템의 성능을 급격히 감소시킨다. 따라서, 본 연구에서 R134a와 R1234yf 냉매를 작동유체로 사용한 증발기의 성능을 착상조건 하에서 다양한 운전조건으로 분석하였다. 해석결과, 서리성장 조건에서 공기측 입구온도, 상대습도, 증발온도 변화에 대하여 R134a 증발기의 성능이 R1234yf 증발기보다 더욱 민감하게 나타났으며 서리의 성장 또한 R134a 증발기가 더 크게 나타났다.

• 설비공학논문집
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• 제22권6호
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• pp.345-352
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• 2010

In this study, external condensation heat transfer coefficients(HTCs) of R134a and R1234yf are measured on a plain, low fin, and Turbo-C tubes at the saturated vapor temperature of $39^{\circ}C$ with the wall subcooling of $3{\sim}8^{\circ}C$. R1234yf is a new alternative refrigerant of low greenhouse warming potential for replacing R134a which is one of the greenhouse gases controlled by Kyoto protocol and is used extensively in mobile air-conditioners. Test results show that the external condensation HTCs of R1234yf are very similar to those of R134a for all three surfaces tested. For the application of condensation heat transfer correlations to the design of condensers charged with R1234yf, thorough property measurements are needed for R1234yf in the near future.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.732-736
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• 2016

공조시스템을 구성하는 핵심 부품들의 설계 방향은 효율 향상 및 고생산성 측면을 둘 다 고려하는 것이다. 이러한 핵심부품 중의 하나인 팽창장치는 증발 부하, 압축 용량 및 응축 능력에 따라 냉매의 유량을 조절한다. 본 연구에서는 자동차용 공조시스템을 대상으로 하여 현 냉매인 R134a와 더불어 향후 대체냉매의 하나인 고압 $CO_2$의 사용이 가능한 겸용 전자팽창밸브가 개발되었다. 이 전자팽창밸브는 저 비용 및 고 생산성을 위해 기존 방식과는 달리 편심형 캠구동 방식이 채택되었다. 고안된 설계안을 바탕으로 수치해석을 이용하여 고압 조건에서의 내압성능과 밸브 개도에 따른 유량성능을 각각 평가하였다. 최대작동 압력 조건에서 98MPa의 최대응력을 보이며 탄성영역 이내의 변형을 나타내었다. 파괴압력 조건에서는 233 MPa의 최대응력을 보여 소성변형이 일어나지만 파괴가 일어나지 않는 것으로 예측되었다. 밸브 개도에 따라 유량이 증가하며, $CO_2$ 냉매와 R134a 냉매 적용시 각각 550 kg/h, 386 kg/h의 최대 유량을 나타내었다. 또한 R134a에 대한 내압 및 유량성능실험은 해석결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 설비공학논문집
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• 제21권2호
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• pp.109-117
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• 2009

In this study, thermodynamic performance of R430A is examined both numerically and experimentally in an effort to replace HFC134a used in the refrigeration system of domestic water purifiers. Even though HFC134a is used predominantly in such a system these days, it needs to be phased out in the near future in Europe and most of the developed countries due to its high global warming potential. To solve this problem, cycle simulation and experimental measurements are carried out with a new refrigerant mixture of 76%R152a124% R600a using actual domestic water purifiers. This mixture is numbered and listed as R430A by ASHRAE recently. Test results show that the system performance with R430A is greatly influenced by the amount of charge due to the small internal volume of the refrigeration system of the domestic water purifiers. With the optimum amount of charge of 21 to 22 grams, about 50% of HFC134a, the energy consumption of R430A is 13.4% lower than that of HFC 134a. The compressor dome and discharge temperatures and condenser center temperature of R430A are very similar to those of HFC134a at the optimum charge. Overall, R430A, a new long term environmentally safe refrigerant, is a good alternative for HFC134a requiring little change in the refrigeration system of the domestic water purifiers.