• 설비공학논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.349-358
• /
• 1999

Thermodynamic cycle analysis has been performed to maximize the liquid amount for various hydrogen liquefaction systems using GM(Gifford-McMahon) refrigerator. Since the present authors' previous experiments showed that the liquefaction rate was approximately 5.1mg/s in a direct contact with a commercial GM refrigerator, the purpose of this study is to predict how much the liquefaction rate can be increased in different configurations and with improved heat exchanger performance. The optimal operating conditions have been analytically sought with real properties of normal hydrogen for the single-stage GM precooled L-H(Linde-Hampson) system, the two-stage GM direct contact system, the two-stage GM precooled L-H system and the two-stage helium GM-JT (Joule-Thomson) system. The maximum liquefaction rate has been predicted to be only about 7 times greater than the previous experiment, when the two-stage precooling is employed and the effectiveness of heat exchangers approaches to 99.0%. It is concluded that the liquefaction rate is limited mainly by the cooling capacity of the current GM refrigerators and a larger scale of hydrogen liquefaction is possible with a greater capacity of cryocooler at 60-70 K range.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제30권3호
• /
• pp.276-281
• /
• 2019

The process of separating oxygen and nitrogen from the air is mainly performed by electric liquefaction, which consumes a lot of electricity, resulting in higher operating costs. On the other hand, when used for cold energy of LNG, electric power can be reduced compared to the electric Linde cycle. Currently, LNG cold energy is used in the cold refrigeration warehouse, separation of air-liquefaction, and LNG cold energy generation in Japan. In this study, the system using LNG cold energy and the Linde cycle process system were simulated by PRO/II simulators, respectively, to cool the elevated air temperature from the compressor to about $-183^{\circ}C$ in the air liquefaction separation process. The required amount of electricity was compared with the latent heat utilization fraction of LNG, the LNG supply pressure, and the LNG cold energy usage. At the air flow rate of $17,600m^3/h$, the power source unit of the Linde cycle system was $0.77kWh/m^3$, compared with $0.3kWh/m^3$.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권1호
• /
• pp.22-28
• /
• 2013

본 논문은 액화 천연 가스(LNG)를 주 연료로 사용하는 선박용의 LNG기화기의 특성을 조사하기 위하여 기화기 내부에서의 열전달 특성을 연구하였다. LNG를 기화하기 위한 가열열원으로서는 주 엔진에서 발생하는 워터 쟈켓의 가온수를 직접 이용하지 않고 열교환기를 통하여 간접 가열된 글리콜 워터(Glycol Water)를 사용하는 시스템을 채택하였다. LNG의 기화 과정은 상변화를 동반하기 때문에 이를 검증하기 위하여 액화질소(LN2)의 기화과정을 통하여 신뢰성을 확보하였고, LNG 기화기 내부의 최적 열적특성을 도출하기 위하여 LNG의 유입량과 가열열원인 글리콜 워터 유량변화에 대한 LNG 기화특성을 연구하였다. 해석 결과 LNG 질량유량이 0.111 kg/s과 가열원수인 부동액 질량유량이 1.805 kg/s일 경우 가스 출구 온도는 약 $6^{\circ}C$로서 LNG 선박의 최적 운전 조건임을 알 수 있었다.

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

• 유기물자원화
• /
• 제16권4호
• /
• pp.50-56
• /
• 2008

본 연구는 볏짚, 보리짚, 밀짚 및 유채대를 이용한 액화공정을 적용하여 중유를 생산할 때 그 생산량을 비교하였다. 촉매제로 $K_2CO_3$, NaOH 및 KOH와 같은 촉매제를 사용하여 반응온도 $320^{\circ}C$에서 10분간 반응시켰다. 액화공정 시스템은 외부전기화로, 교반기 및 5,000ml 반응기로 구성되어 있다, 반응기에 식물체 잔사 160g, 증류수 2,000ml 및 촉매제를 혼합하였으며, 촉매제량은 식물체 잔사량의 10%(wt/wt)를 투입하였다. KOH 촉매제를 사용하며, 보릿짚을 이용할 경우 바이오매스 투입량과 비교하여 최고 중유 생산량은 29%였다. 바이오매스 발열량과 비교하여 식물체 잔사로부터 전환된 중유의 발열량은 55~66% 범위이었다. 밀짚으로부터 전환된 중유의 발열량은 약 6190 kcal/kg으로 가장 높게 관측되었다.

• 대한조선학회 특별논문집
• /
• 대한조선학회 2007년도 특별논문집
• /
• pp.89-93
• /
• 2007

The Boil-off gas (BOG) generation during the voyage is inevitable since Natural Gas (NG) in normally liquefied below -160 degree C in atmosphere condition and small heat ingress due to relatively hot outside keeps evaporating continuously. The one of major issue in LNG carriers is to handle generated BOG from cargo tank. The generated BOG affects to increase the cargo tank pressure and Gas Management System (GMS) for LNG carriers is closely related to cargo tank pressure maintenance. Economically, BOG is generally used as fuel in LNG carrier. Newly developed GMS for LNG carrier in boiler propulsion system, VaCo System, not only accomplish automatic control in GMS but also ensure safer operation.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.162-170
• /
• 2009

고유가 및 에너지 문제 해결대책의 하나로 고부가가치 산업인 액화천연가스(LNG) 플랜트 건설시장에 대한 세계적 관심이 증대되고 있다. 본 논문은 선진국의 기술독점에 대응하기 위해 추진중인 우리나라의 위험도평가 기술개발 방안을 소개하기 위한 것이다. 먼저 위험도평가 기술을 정의한 후 국내외 기술의 특징 및 수준을 분석하였다. 기술분석 결과를 토대로 위험도평가 프로그램, 비파괴진단 신뢰도평가 기술, 안전기준 통합클래스 개발이라는 핵심 요소를 도출하였다. 이는 정보 기반의 융합기술로써, 다양한 설비 검사 및 진단분야의 데이터베이스와 인공지능형 최적화 기법을 탑재한 비파괴평가 시스템과 연계하여 LNG 플랜트 모듈화 및 효율성 개선을 위해 활용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제20권5호
• /
• pp.1591-1602
• /
• 1996

In operating the underwater engines such as encountered in exploring submarines, the dumping of the exhaust gas out of the engine requires a large portion of the total power, frequently amounting to 25-30% of the power generated. This unfavorable circumstance can be cured by liquefying the exhaust gas and storing it. In the present study, two liquefaction systems were simulated to enhance the overall efficiency; one is a closed cycle diesel engine and the other is a closed cycle LNG engine. The liquefied natural gas (LNG) is chosen as a fuel, not only because its use is economical but also because its cold energy can be utilized within the liquefaction system. Since a mixture of oxygen and carbon dioxide is used as an oxidizer, liquefying carbon dioxide is of major concern in this study. For further improving this system, the intercooling of the compressor is devised. The necessary power consumed for the liquefying system is examined in terms of the related properties such as pressure and temperature of the carbon dioxide vessel as a function of the amount of the exhaust gas which enters the compressor. The present study was successful to show that much gain in the power and reduction of the vessel pressure could be achieved in the case of the closed cycle LNG engine. The compression power of exhaust gas were observed remarkably lower, typically only 6.3% for the closed cycle diesel engine and 3.4% for the closed cycle LNG engine respectively, out of net engine power. For practicality, a design -purpose map of the operating parameters of the liquefaction systems was also presented.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제34권5호
• /
• pp.456-464
• /
• 2023

In this study, a compact hydrogen liquefaction system was constructed with the aim of creating a data storage and monitoring program for liquid hydrogen production. This program was designed to receive and record signals from diverse control equipment through the LabVIEW software. A range of measurement instruments were devised to collect data, encompassing variables such as flow rate, pressure, temperature, and liquid level. As a result, it was possible to directly check the production of liquid hydrogen by obtaining various data of condensed liquid hydrogen. In addition, it was confirmed that long-term storage of liquid hydrogen is possible by developing automatic ON/OFF through the LabVIEW program.

• 한국가스학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.47-55
• /
• 2024

한국에는 2030년까지 100여 기의 액화수소 탱크가 도입될 것으로 전망된다. 액화수소는 -253 ℃ 상태로 진공단열구조 탱크에 저장되기 때문에 단열에 문제가 생기면 탱크가 파열되는 대재해의 가능성이 상존한다. 그래서 법령에서는 최후의 보루로 PRV를 설치하도록 규정하고 있다. 주의할 것은 액화수소의 경우 배관의 압력강하를 무시하고 용량을 잘못 계산하면 무용지물이 된다는 것이다. CGA S-1.3에서는 PRV 입·출구 압력강하율을 각각 3% 미만 및 10% 미만으로 하도록 하고 있다. 그러나 배관의 압력강하량과 유량 사이에 상호 의존성이 있어 이들 값을 단번에 계산하는 것이 불가능하다. 그래서 본 연구에서는 매트랩/시뮬링크를 이용하여 PRV시스템의 압력강하율을 계산하는 시뮬레이터를 개발하고, 설계 요소에 대한 압력강하율의 민감도를 평가하였다.