• 한국가스학회지
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• 제18권2호
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• pp.41-47
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• 2014

본 논문에서는 유기랭킨사이클과 LNG 사이클로 구성된 복합사이클의 열역학적 성능 해석을 수행한다. 이 복합사이클에서는 현열 형태의 저등급 폐열을 사용하며 LNG 냉열은 열싱크 뿐 아니라 동력 생산에도 사용된다. 시스템의 성능에 대한 터빈입구압력, 응축온도, 열원온도 등 주 파라미터들의 영향을 상세하게 분석한다. 시뮬레이션 결과는 이 복합시스템은 LNG 냉에너지를 사용하지 않은 일반의 ORC에 비해 현저하게 성능이 개선될 수 있음을 보여준다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.165-165
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• 2010

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.107-113
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• 2013

본 논문은 산업현장에서 발생하는 폐열원을 이용하여 200kW의 발전을 하기위한 터빈의 개발에 관한 전반적인 과정이 제시되었다. 유기 랭킨 사이클에 적용되는 터빈은 세계적으로도 개발이 활발히 진행되고 있는 단계이며, 시장 성장에 관한 잠재성이 크다. 따라서 국내의 연구기관에서도 많은 관심을 가지고 연구가 진행되고 있지만 상품 개발까지는 아직 도달하지 못하고 있는 상황이다. 본 논문에서는 유기 랭킨 사이클에서 작동하는 200kW급 터빈을 개발 하는데, 사이클 해석을 바탕으로 비속도 분석, mean line 해석, 3차원 해석 과정이 설명되었다. 그리고 해석 결과를 바탕으로 터빈 요소 부품을 제작하였고, 회전체 안정성 시험 및 성능시험을 수행하였다. 터빈 개발은 세계적으로도 활발히 이루어지지만 개발 과정과 단계에 대한 사항은 기업 비밀이란 이유로 공개 되지 않는 실정이다. 본 논문은 유기 랭킨 사이클용 터빈의 개발에 있어 어떠한 과정과 단계로 진행되는지 참고가 될 수 있을 것이다.

• 에너지공학
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• 제10권4호
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• pp.318-326
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• 2001

중저온 배열회수를 통해 열설비의 열효율을 향상시키기 위하여 1 MW급 유기랭킨사이클시스템을 설계, 개발하였다. 포항제철소에 있는 두 대의 100 MW급 기력발전소에서 발생하는 175$^{\circ}C$의 배가스를 산업체에서 발생하는 대표적인 중저온배열원으로 선정하고, 환경오염을 최소화할 수 있는 신냉매인 HCFC-123을 시스템의 작동유체로 선정하였다. 유기냉킨사이클시스템의 시험운전을 통하여 유기랭킨사이클시스템이 산업체의 중저온배열을 회수하는데 유용함을 확인하였다. 열수의 가열, 터빈기동 및 전기투입방법 등의 운전방법을 최적화하였다. 그러나 HCFC-123 공급펌프의 능력부족으로 작동유체의 공급이 부족하여 정격출력보다 낮은 670kW의 전력을 생산할 수 있었다. HCFC-123의 공급유량을 증가시키기 위하여 파이프의 압력손실저하 및 펌프의 성능 향상을 위한 펌프교체 등이 고려되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.105-111
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• 2020

The organic Rankine cycle (ORC) and the Kalina cycle system (KCS) are being considered as the most feasible and promising ways to recover the low-grade finite heat sources. This paper presents a comparative exergetical performance analysis for ORC and Kalina cycle using ammonia-water mixture as the working fluid for the recovery of low-grade heat. Effects of the system parameters such as working fluid selection, turbine inlet pressure, and mass fraction of ammonia on the exergetical performance are parametrically investigated. KCS gives lower lower exergy destruction ratio at evaporator and higher second-law efficiency than ORC. The maximum exergy efficiency of ORC is higher than KCS.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.5-12
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• 2015

Several working fluids for Organic Rankine Cycle(ORC) were recommended by many researchers. However, the recommended optimal working fluids were not exactly same because the operating conditions of ORC and application were different. The major parameter to select the working fluid for ORC was the temperature of available thermal energy. In this study, low-grade thermal energy was used for the heat source for ORC and the appropriate working fluids were searched among 26 candidate working fluids. The requirements to be a working fluid for ORC were reviewed and the cycle analysis for simple cycle was conducted with $75^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$ at the turbine inlet and exit, respectively. R600, R601, toluene were best candidates if the system could work without leaking the working fluid. Next, R236ea, R245ca, R245fa were recommended because they are not inflammable working fluids as well as better efficiency.

• 신재생에너지
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• 제10권4호
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• pp.36-46
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• 2014

Low-grade heats are wasted even though an amount of their energy is huge. In the small and medium industrial complex sites, large amount of low-grade thermal energy generated during the manufacturing process is wasted if it is not used directly for building heating or air-conditioning. In order to utilize this waste thermal energy more efficiently, organic Rankine cycle (ORC) was adopted. The range of operating temperature of ORC was set to $60^{\circ}C$ from $30^{\circ}C$ applicable low-temperature waste heat. A study was conducted to select an appropriate organic working fluid based on these operating conditions. More than 60 working fluids were screened. Eleven working fluids were selected based on the requirements as working fluid for ORC such as environmentally friendly, safety, and good operation on the expander. Finally, six working fluids were selected by considering the operating temperature ranges. Then, a cycle analysis was conducted with these six working fluids. As a results, R-245fa and R-134a appeared as appropriate working fluids for ORC operating at low-temperature condition based on the system efficiency and the turbine output power.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.521-529
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• 2012

Since the energy demand for refrigeration and air-conditioning has greatly increased all over the world, thermally activated refrigeration cycle has attracted much attention. This study carries out a performance analysis of a vapor compression cycle (VCC) driven by organic Rankine cycle (ORC) utilizing low-temperature heat source in the form of sensible heat. The ORC is assumed to produce minimum net work which is required to drive the VCC without generating an excess electricity. Effects of important system parameters such as turbine inlet pressure, condensing temperature, and evaporating temperature on the system variables such as mass flow ratio, net work production, and coefficient of performance (COP) are thoroughly investigated. The effect of choice of working fluid on COP is also considered. Results show that net work production and COP increase with increasing turbine inlet pressure or decreasing condensing temperature. Out of the five kinds of organic fluids considered $C_4H_{10}$ gives a relatively high COP in the range of low turbine inlet pressure.

• 플랜트 저널
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• 제10권2호
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• pp.38-47
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• 2014

2012년부터 신재생에너지 의무공급제도가 국내에 도입되고, 전 세계적인 에너지 절약과 환경보존 측면에서 미활용 및 신재생에너지원에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 특히, 중저온 열원의 활용방안에 대하여 많은 관심과 연구가 활발하게 진행되면서 고부가가치의 전력생산이 가능한 유기랭킨사이클이 그 대안으로 떠오르고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기랭킨사이클 발전시스템을 하수 처리장 1,500 kW 바이오가스엔진 배기열을 열원으로 하부 사이클을 구성하여 성능해석 상용 프로그램으로 성능특성을 예측하였다. 바이오가스엔진 배열의 실제 운전조건은 $460^{\circ}C$의 온도와 매 초당 2.7 kg의 유량으로 운전되고 있었다. 이러한 열원 온도에 적합한 작동유체를 다수 선정하여 작동유체 종류별 성능해석을 수행하였으며, 최고의 성능이 나타나는 이소펜탄의 경우 163.1 kW의 발전출력과 13.66%의 효율을 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.569-572
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• 2009

In this study, HFC ORCs (Organic Rankine Cycles) are investigated for a low-temperature geothermal power generation by a simulation method. A steady-state simulation model is developed to analyze and optimize cycle's performance. The model contains a turbine, a pump, an expansion valve and heat exchangers. The turbine and pump are modelled by an isentropic efficiency. Simulations were carried out for the given heat source and sink inlet temperatures, and given flow rate that is based on the typical power plant thermal-capacitance-rate ratio. 3 HFC fluids are considered as a candidate for a working fluid of low-temperature ORCs. In this study, all optimized HFC ORCs are shown to yield almost the same performance in terms of power for a low-temperature heat source of about $100^{\circ}C$.