• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1022-1026
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• 2013

최근 엔진 효율 향상을 위하여 열전 소자를 이용한 자동차 엔진 폐열 회수 기술이 주목 받고 있다. 열전소자 해석 모델링은 많이 개발 되었으나, 특정한 시스템 해석 모델과 함께 적용된 사례는 찾아보기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 열전소자를 이용하여 디젤 엔진의 배기 폐열 에너지 회수율을 평가할 수 있는 해석 모델을 1-D 상용 프로그램인 AMESim을 이용하여 개발하였다. 개발한 열전소자 해석 모델은 다양한 소자 종류에 따른 열전 발전 효율 및 폐열 회수율 평가가 가능한 모델이며, 디젤 엔진 해석 모델은 현재 상용화된 모든 디젤 엔진을 모사할 수 있는 모델이다. 여러 운전 조건에서 디젤 엔진의 폐열로부터 하나의 열전소자를 사용하여 회수 가능한 에너지는 약 544.75W이고, 전기로 변환될 수 있는 동력은 약 40.4W이었다. 본 연구에서 개발한 해석 모델은 같은 해석 프로그램에서 연동하여 해석을 용이하게 수행할 수 있기에 추후 열전소자를 이용한 디젤 엔진의 배기 폐열 회수 시스템 개발 시 회수율을 예상하고 시스템 최적화를 수행할 수 있는 방법을 제공할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권12호
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• pp.1061-1068
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• 2013

본 연구에서는 선행연구에서 제시된 태양열원식 해수 담수기 모델에 디젤 발전기 폐열을 적용하였을 때 설계변수에 따른 담수량을 수치해석을 통하여 예측하고, 최적설계를 위한 자료를 제시하고자 하였다. 선행연구를 기초로 수학적 모델을 설정하였고, 폐열 회수관으로부터의 열교환량을 고려하였다. 해석의 결과를 선행연구의 결과와 비교 분석하여 해석의 타당성을 확보하였고, 타당성이 검증된 해석모델을 적용하여 여러 가지 설계 변수에 따른 담수량을 예측하였다. 결과적으로 선행연구와 전반적으로 일치한 해석결과를 확인하였고, 디젤 발전기 폐열을 적용하였을 때 담수량 향상정도를 확인하였다. 또한 수치해석을 통하여 최적의 효용단 수, 유리덮개 경사각 등을 결정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4723-4728
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• 2014

본 연구에서는 1-D 해석 프로그램인 AMESim을 활용하여 열전소자와 디젤엔진을 모델링하여 이를 New European Driving Cycle (NEDC) 운전모드에서 구동시킨 자동차에서 나오는 폐열을 이용해 열전소자로 발전을 하고 이에 따른 결과를 분석해보는 연구를 수행하였다. 열전소자 모델링 시 배기폐열 회수율 및 전기 에너지 변환률 뿐만 아니라 재료적 특성을 고려하여 열전달부분에 초점을 맞추었다. 또한, 디젤 산화 촉매(DOC)를 설계하여 열전소자로 인한 폐열회수가 디젤 산화촉매 활성화에 미치는 영향과, 그 결과 배기가스의 성분별 증감을 조사하였다. 열전소자를 이용한 폐열회수는 자동차 연비개선에 도움이 되지만, 배기가스의 온도를 떨어뜨려 촉매 활성화에 영향을 미치게 되면, CO와 HC 배출이 최대 14% 증가하는 것을 관찰하였다. 따라서, 열전소자를 이용한 배기 폐열 회수 시스템 개발 시에 배기에 미치는 영향을 고려해야 한다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 전기공동학술대회 논문집
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• pp.40-40
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• 2011

특정한 엔진부하 조건에서 배기가스 및 흡입공기 대해서는 물 또는 에탄올이 R134a에 비하여 시스템 효율이 상대적으로 더 높게 나타났고, 냉각수에 대해서는 R134a가 다른 냉매에 비하여 회수되는 일률이 상대적으로 더 컸다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.171-179
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• 2013

선박의 주 추진용 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스의 열을 회수하는 폐열회수 발전시스템에 대하여, 상대적으로 고온에 상부의 3 변 사이클과 상대적으로 저온부에 하부의 유기 랭킨 사이클이 적용되는 복합 사이클에 대한 열역학적 특성을 조사하였다. 그 결과, 상부와 하부 사이클 사이에 경계온도의 증가에 따라, 총 파괴된 엑서지율(${\sum}\dot{E}_d$) 및 엑서지 손실율($\dot{E}_{out2}$)이 각각 감소되었기 때문에, 시스템의 에너지 및 엑서지 효율이 모두 최대화되었다. 그리고 상부의 체적 팽창비가 크게 감소되었다. 그 경우에 대하여, 부가적인 추진동력으로써 활용되는 폐열회수 발전시스템이 적용된 선박용 디젤엔진의 경우에, 추진 효율은 엔진부하 변동에 따라 기본 엔진에 대비하여 평균적으로 9.17 %가 향상되었다. 이에 대하여, 디젤엔진의 연료 소비율과 이산화탄소 배출률은 각각 평균 8.4 및 8.37 %가 저감되었다.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2013년도 특별논문집
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• pp.103-109
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• 2013

The Present work focuses on application of Organic Rankine Cycle - Waste heat Recovery System (ORC-WHRS) for marine diesel engine. ORC and its combined cycle with the engine were simulated and its performance was estimated theoretically under the various engine operation conditions and cooling water conditions. The working fluid, R245fa, was selected for the consideration of the heat source temperature, system efficiency and safety issues. According to the thermodynamic analysis, ~13.1% of system efficiency of the cycle was performed and it is about 4% of the mechanical power output of the considering Marine Diesel Engine. Also, addition of evaporator and pre-heater were studied to maximize output power of Organic Rankine Cycle as a waste heat recovery system of the marine diesel engine.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제8권1호
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• pp.23-29
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• 2022

본 연구의 개발대상 제품은 선박 및 발전용 EGB(Exhaust Gas Boiler-폐열보일러) 종류로써 디젤 엔진, 가스 엔진, 가스 터빈 등에서 나오는 배기 가스의 여열을 이용하여 물을 가열하여 고온·고압의 증기나 온수를 발생시키는 열회수 장치이다. 발생된 증기나 온수는 선박의 선실 난방 및 온수 시설이나 HFO Heating, 터빈 구동에 필요한 동력원으로 사용된다. 폐열보일러의 원리는 여열을 가진 고온의 배기 가스가 보일러의 Tube를 통과하면서 물을 데우는 역할을 한다. 데워진 물은 스팀 형태로 선실이나 터빈장치로 보내어져 사용하게 되는 구조이다. 본 연구에서는 EGB의 열전달 부품인 관형 튜브를 Plate Tube로 대체하여 열전달 표면을 늘려 효율을 극대화하는데 목표가 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.81-86
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• 2013

소형디젤 발전기의 배기가스는 양적 및 질적 수준에서 유용하게 활용되기에는 부족한 폐열원으로 간주된다. 그러나 본 연구에서는 이러한 배기가스의 폐열을 히트파이프에 의해 회수하고 다중효용확산 증발에 의해 효율적으로 열을 이용하는 해수담수기를 제안하였다. 제안한 증류기는 $171^{\circ}C$의 배기가스에서 52 W 의 폐열을 회수할 수 있고, 이 회수 열량 중 약 85%가 약 70 g/h의 담수를 생산할 수 있는 유용한 열량으로 사용된다. 이 결과는 50cc, 4 행정 엔진을 가진 극소형 발전기의 폐열에 대하여 단효용 장치의 실험값이므로, 10 중효용으로 구성할 경우 약 500 g/h 의 성능을 가질 수 있는 것으로 계산되었다. 따라서 본 증류기는 전기와 담수가 동시에 부족한 지역에서 실제 필요한 식수량을 확보할 수 있는 소용량 담수화장치로 유용하게 활용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권7호
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• pp.711-719
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• 2012

유기 랜킨 사이클(ORC)을 이용한 선박 주기관 폐열 회수 시스템의 열역학적 분석을 수행하고 적용 가능성 및 효과를 검토하였다. 이론 해석에서는 ORC 와 ORC 에 열을 전달하기 위한 열전달 루프, 냉각수 공급 펌프를 모두 고려하여 전체 효율을 예측하였다. ORC 사이클의 성능은 증발기와 응축기의 특성과 열전달 루프의 온도 조건을 달리하여 평가되었으며 그 특성을 사이클 효율과 시스템 효율 관점에서 비교하였다. 수에즈막스 유조선에 대하여 ORC 사이클은 $250^{\circ}C$ 이하의 폐열 조건에 대하여 약 10%정도의 열효율을 보였다. ORC 이용하여 엔진 폐열로부터 주기관 출력의 3~4%에 해당하는 전력을 생산할 수 있으며 수에즈막스 유조선에 적용 시, 정상 운항시 필요한 전력의 59~69%를 ORC 생산 전력으로 대체하여 운항 중 연료 소모량을 절감시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.25-32
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• 2012

Cold start driving cycles exhibit an increases in friction losses due to the low temperatures of metal components and media compared to the normal operating engine conditions. These friction losses are adversely affected to fuel economy. Therefore, in recent years, various techniques for the improvement of fuel economy at cold start driving cycles have been introduced. The main techniques are the upward control of coolant temperature and the fast warm-up techniques. In particular, the fast warm-up techniques are implemented with the coolant flow-controlled water pump and the WHRS (waste heat recovery system). This paper deals with an effect of fast ATF (automatic transmission fluid) warm-up on fuel economy using a recovery system of EGR gas waste heat in a diesel engine. On a conventional diesel engine, two ATF coolers have been connected in series, i.e., an air-cooled ATF cooler is placed in front of the condenser of air conditioning system and a water-cooled one is embedded into the radiator header. However, the new system consists of only a water-cooled heat exchanger that has been changed into the integrated structure with an EGR cooler to have the engine coolant directly from the EGR cooler. The ATF cooler becomes the ATF warmer and cooler, i.e., it plays a role of an ATF warmer if the temperature of ATF is lower than that of coolant, and plays a role of an ATF cooler otherwise. Chassis dynamometer experiments demonstrated the fuel economy improvement of over 2.5% with rapid increase in the ATF temperature.