• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.34-39
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• 2018

최근 탈석유 에너지 이행의 목표가 분명해지는 가운데 천연가스가 가교연료로서 주목받고 있다. 천연가스는 옥탄가가 높아 압축비를 높여도 노킹이 일어나지 않기 때문에 열효율과 출력을 두루 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 기존 내연기관 하드웨어 시스템에 천연가스 공급 시스템 적용을 비교적 용이하게 할 수 있다. 본 연구에서는 승용 가솔린 직분사 터보 엔진을 천연가스 포트분사식 터보 엔진으로 개조하여 터보가 작동되는 운전 영역에서 대상 엔진의 연소 및 성능을 종합적으로 측정 및 비교하였다.

• 청정기술
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• 제24권3호
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• pp.166-174
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• 2018

인체의 건강뿐만 아니라 일상 활동에도 막대한 악영향을 끼치고 있는 미세먼지를 저감하기 위하여 경유자동차의 엔진에 압축천연가스(CNG)와 경유를 함께 사용할 수 있도록 하는 혼소시스템이 개발되고 있다. 본 연구에서는 CNG와 경유를 함께 사용하는 혼소시스템을 경유버스에 적용하였을 때 얻을 수 있는 경제적 비용과 편익을 실제 주행결과를 바탕으로 평가 분석하여 혼소시스템의 경제적 타당성을 검토하였다. 혼소버스의 연간 주행거리가 30,000 km 이상이거나 경유와 CNG의 연료단가 차이가 408원 이상일 때 혼소시스템의 경제성이 확보되는 것으로 나타났다. 경제성 평가의 불확도평가 결과에서는 주행거리와 연료단가 등 입력 데이터의 변동성에 대해서도 경제성이 확보될 수 있는 확률이 매우 높았다. 민감도분석 결과에서는 혼소시스템의 경제적 타당성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 경유 연료단가로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 혼소시스템의 보급을 늘리기 위한 경제적 유인책이 분석되었다. 본 연구결과는 경유 버스에서 발생하는 미세먼지 문제를 저감하기 위한 혼소시스템의 보급을 확대시키기 위한 정책적 방안을 개발하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.1013-1019
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• 2011

본 논문에서는 천연가스를 액화시키기 위해서 프로판, 에틸렌 및 메탄 냉매를 이용한 다단 캐스케이드 냉동사이클에 대한 전산모사를 PRO/II with PROVISION 8.3에 내장되어 있는 Peng-Robinson 상태방정식을 활용하여 수행하였다. 천연가스의 조성은 한국가스공사로부터 제공받은 것을 적용하였으며, 유량은 연간 500만톤으로 가정하였다. 프로판 냉매의 공급온도는 $-40^{\circ}C$로, 에틸렌 냉매의 공급온도는 $-95^{\circ}C$로 메탄 냉매의 공급온도는 $-155^{\circ}C$로 각각 정하였으며, 천연가스와 각각의 냉매의 최소 접근온도는 $3^{\circ}C$로 정하였다. 다단 냉동을 위한 프로판 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였으며, 에틸렌 냉동 사이클은 2단 냉동을 그리고 메탄 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였다. 메탄 냉매에 의해서 $-152^{\circ}C$까지 냉각된 천연가스는 줄-톰슨 팽창에 의해서 $-162^{\circ}C$까지 냉각되어 액화가 일어나도록 하였다. 결론적으로 캐스케이드 냉동 사이클과 줄-톰슨 팽창을 통한 천연가스의 액화율은 몰 비로 91.71%이며, 액화천연가스 1.0 kg/hr당 0.433 kW의 압축 일이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.1-6
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• 2003

Natural gas is one of the promising alternative fuels because of the abundant deposits and the cleanness of emission gas. CNG has a lot of merits except lower burning speed has a slow disadvantage. One way to overcome the disadvantage is to raise a turbulence intensity. We give various intake for changing turbulence intensity in the cylinder by three kinds of swirl control valve with a way to raise a turbulence intensity. In the present study, a $1.8\ell$ conventional gasoline engine is modified to use a CNG as a fuel instead of gasoline. We try to virify combustion and emission characteristics in each engine parameters. Parameters of experimentation are equivalence ratio, spark timing and intake flow change. The results of this study are as swirl flows. In the case of adding swirl flow, burning speed and torque are increased. But NOx and THC concentration are increased a little respectively.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.7-17
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• 2003

Highly accurate control of an air-fuel ratio is very important to reduce exhaust gas emissions of gaseous-fuel engines. In order to achieve this purpose, a precise engine model is required to estimate engine performance from the engine design process which is applied to the design of an engine controller. Engine dynamics are considered to develop a dynamic engine model of a gaseous-fuel engine. An effective air mass ratio is proposed to study variations of the engine dynamics according to the water vapor and the gaseous-fuel in the mixture. The dynamic engine model is validated with the LPG engine under steady and transient operating conditions. The experimental results in the LPG gaseous-fuel engine show that the estimation of the air flow and the air-fuel ratio based upon the effective air mass ratio is more accurate than that of a normal engine model.

• 기계와재료
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• 제24권1호
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• pp.26-35
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• 2012

가스액화플랜트는 질소, 산소, 헬륨 등 고순도의 가스를 효율적으로 저장 및 운송을 위해 가스를 액체로 변환하는 플랜트로, 대표적인 플랜트로는 질소, 산소, 아르곤 등의 가스를 생산하는 공기분리플랜트, 헬륨액화플랜트, 수소액화플랜트, 천연가스액화플랜트 등이 있다. 질소, 산소, 수소 등의 가스는 산업의 전반적인 분야에서 널리 사용되고 있으며, 국내의 경우 철강, 반도체, 디스플레이제조산업 등 가스 다소비 분야의 비약적인 발전에 따라 급격하게 수요가 증가하고 있는 상황이다. 대용량의 가스액화플랜트는 원료로부터 불순물을 제거하고, 팽창 또는 열교환 과정을 통해 가스를 액체로 변환하는 극저온기술로 주로 구성되며, 이와 같은 과정은 압축기, 열교환기, 증류탑, 팽창터빈, 콜드박스 등의 구성요소에 의해 구현된다. 따라서 가스액화플랜트에서 효율적인 극저온의 생성 및 유지는 플랜트의 경제성 제고를 위해 핵심적인 요소이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.599-607
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• 2009

본 연구에서는 천연가스와 관련된 정보 중 쉽게 구할 수 있는 발열량이나 비중만으로 비중(또는 발열량), 압축인자, 밀도 등을 계산할 수 있는 5가지 상관식을 도출하고자 하였다. 상관식 도출에 필요한 충분한 수의 기초 데이터를 생성하기 위해 SGERG 상태방정식을 발열량식으로 변형하여 사용하였고, 이렇게 생성된 데이터를 기초로 5가지 상관식을 도출하고 불확도를 평가하였다. 그 결과 대부분의 조건에서 상관식의 불확도가 0.1% 근방으로 나타나 천연가스 업계와 학계에서 사용될 수 있을 것으로 판단한다.

• 한국가스학회지
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• 제20권1호
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• pp.7-12
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• 2016

천연가스는 장거리 수송을 위해서는 액화가 필수적으로 이루어진다. 액화공정 내 압축기에서 특히 많은 동력이 요구되며, 동력을 공급하기 위해서는 동력기가 필요하다. 여러 가지 동력기 중 어떠한 동력기를 선택하느냐에 따라 동력 공급에 필요한 비용이 변하게 된다. 본 연구에서는 최소의 비용으로 천연가스 액화공정에 동력을 공급하는 최적의 동력기 선택을 위해 최적화를 수행하였다. 또한 가스전의 용량을 고려하여 일정한 가스전에서 천연가스가 추출부터 소멸될 때까지의 전체기간 동안에 추출되는 속도가 변경되는 시나리오를 구성하였다. 공정모사를 통해 동력기 장치의 비용과 운전비용 간의 상관관계를 예측하였으며, 장치의 수명 등을 고려하여 모델링하였다. 그 결과 최대 6.4%의 비용을 감소하는 최적의 동력기 모델을 설계하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.625-638
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• 2014

본 연구에서는 천연가스 유량 측정에 사용되는 임계유동함수(CFF)를 AGA8-dc 상태방정식으로 계산할 때 CFF 계산값의 불확도를 평가하였다. CFF 계산에 사용되는 엔탈피, 엔트로피, 음속 식은 불확도 분석이 가능하도록 무차원 헬름홀츠 자유에너지(Helmholtz free energy, HFE)와 이의 편도함수로 표현하였고, HFE의 불확도를 추정하였다. 압축인자의 불확도에 의해 유발되는 종속 변수의 불확도를 반영하기 위해 AGA8-dc 압축인자 식을 해당 불확도만큼 편차가 생기는 형태로 변형하였고, 각 불확도 요인별로 불확도 기여도 평가 모델을 만들었으며, 이를 CFF 계산 프로그램에 적용하였다. 그 결과 CFF의 불확도는 압력 10, 50, 100 bar 에서 각각 0.025, 0.055, 0.112 % 정도로 평가 되었고 압력에 비례하여 증가하는 것을 확인하였다. 또한 본 결과를 기존 CFF 국제비교시험결과(1999년)에 적용한 결과 각 기관별 CFF 값의 차이를 적절히 설명하는 것도 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.25-34
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• 2013

본 총설에서는 천연가스 액화공정의 최적설계에서 에너지 효율을 높이기 위해 고려해야 하는 주요 공정설계 인자들에 대한 논의와 상용 LNG 플랜트에서 이러한 인자들이 어떻게 적용되고 있는지에 대하여 살펴보았다. 압축기에서 소모되는 축일의 양을 최소화하기 위한 방법으로서 단일 냉매를 사용하는 냉각 사이클을 다단, 혹은 중첩 구조로 설계하여 온도 범위가 넓은 영역에서 운용하는 방법과 혼합냉매를 사용하여 단순한 사이클 구조를 유지하면서 최적 냉각공급 곡선을 유지하는 방법을 다루었고, 천연가스 액화조건에 맞추어 이러한 구조들의 최적 조합을 구성하는 원리를 소개하였다. 열 통합(heat integration) 기법을 활용하여 상용화 공정들의 특징을 도식적으로 고찰하였으며 아울러 에너지 효율 및 경제성에 대한 분석을 수행하였다. 또한 액화 공정 설계에서 사용되는 대용량의 압축기들을 구동하는 에너지 시스템에 대한 설계 문제를 살펴보았으며 최적설계를 위한 여러 가지 요소들을 고찰하여 보았다.