• 설비공학논문집
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• 제23권5호
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• pp.313-320
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• 2011

For a steam Rankine cycle to recover waste heat from the exhaust gas of an Internal combustion engine, a swash plate type of expander as a power conversion unit has been designed. Numerical simulation has been carried out to estimate the performance of the designed expander. With the steam pressure and temperature of 35 bar and $300^{\circ}C$ at the expander inlet, respectively, the expander was estimated to produce the shaft power output of about 2.67 kW from the exhaust gas waste heat of 25.2 kW. The expander output increased almost linearly with the amount of exhaust gas waste heat in the range of from 5~40 kW, and the expander and Rankine cycle efficiencies showed gradual decreases in the ranges of 72.2%~69.5% and 10.8%~10.4%, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.237-242
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• 2009

A steam Rankine cycle was considered to recover waste heat from the exhaust gas of an automobile. Conceptual design of a swash plate type expander was practiced to convert steam heat to shaft power. With the steam pressure and temperature of 35 bar and $300^{\circ}C$ at the expander inlet, respectively, the expander was estimated to produce the shaft power output of about 1.93 kW from the exhaust gas waste heat of 20 kW. The expander output increased linearly accordingly to the amount of exhaust gas waste heat in the range of from 10-40 kW, and the Rankine cycle efficiency was more or less constant at about 9.6% regardless of the waste heat amount.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.74-82
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• 1998

복합발전 사이클은 가스터빈이나 스팀터빈으로부터의 출력을 이용하여 전개를 생산하기 위한 발전기를 구동시키고 배영회수기로부터 나온 증기를 스틸터빈에서 팽창시킴으로서 부가적인 동력을 얻는 장치를 가리킨다. 보통 가스터빈 배기로 부터의 온도는 $400{\sim}650^{\circ}C$정도로서 배열회수기에서 효과적으로 스팀을 생산할 수 있는 수준의 온도이다. 복합 사이클은 일반적으로 상부사이클과 하부사이클로 구분하는데 대부분의 열에너지 공급이 이루어지는 상부사이클을 브레이돈사이클 이라하며 브레이돈사이클에서 소비되는 에너지는 보다 낮은 온도 수준인 하부사이클에서 회수된다. 이러한 복합사이클은 최근 들어 더욱 보편적으로 적용되고 있는데 그 이유는 첫째, 가스터빈이나 스팀터빈이 독자적으로도 충분히 기술적인 검증을 받은 열기관으로서 초기에 비해 개발비가 저렴해졌다는 데 있고, 둘째, 작동유체인 공기가 $1000^{\circ}C$ 이상에서도 별다른 문제없이 적용될 수 있는 안전한 유체이고 비용이 전혀 들지 않는다는 점이다. 그 뿐 아니라 스팀터빈에 사용되는 물도 중저온에서 매우 저가로 공급할 수 있고 쉽게 공급이 가능하다는 이점으로 하부사이클에의 적용이 매우 양호하다는 점이다. 최근 소재기술의 개발에 따른 터빈입구온도의 향상은 이러한 복합발전 사이클의 기술적, 경제적 이점을 더욱 강화시켜 주고 있다. 본 연구에서는 3압에 의한 복합사이클에 대한 성능해석을 통하여 상부사이클이 전체 복합발전 성능에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과를 서인천 복합발전 인수 성능시험결과와 비교하였다. 본 연구결과는 현재 개념설계가 이루어지고 있는 장차 150~200MW수준의 산업용 가스터빈 개발에 중요한 방향제시를 할 수 있을 것으로 판단된다.