• 설비공학논문집
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• 제24권1호
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• pp.51-60
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• 2012

Optimization procedures of performance analysis for ORC(Organic Rankine Cycle) system are established to the characteristics of low temperature heat sources such as open-type and closed-type. Effective heat recovery and heat extraction related to maximum power of the cycle as well as heat quality and thermal efficiency must be considered in the case of the open-type low temperature heat source. On the other hand, in the case of the closed-type low temperature heat source, only thermal efficiency is important due to constant heat input. In this study, thermal efficiency and exergy efficiency representing a level of close to Carnot cycle are studied, as useful index for the optimization of the ORC system. To validate the results of cycle analysis, those are compared with appropriate experimental data of ORC system as a thermal efficiency point of view.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1993년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.57-63
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• 1993

냉열발전기술은 일본에서 많이 연구되어 다수의 상업 플랜트가 가동되고 있다. 일본에서는 천연가스 공급압력의 이원화(40 kgf/$\textrm{cm}^2$, 10 kgf/$\textrm{cm}^2$)로 직접 팽창방식을 적용할 수 있어 냉열발전의 경제성이 유리한 반면 국내에서는 비교적 높은 압력(70kgf/$\textrm{cm}^2$)의 단일 압력 공급체계에 적합한 냉열발전 시스템을 모색하여야 한다. 특히 발전용량 규모가 비교적 적은 냉열발전 시스템의 경제성 측면의 불리한 점을 고려할 때 적용 가능한 해당 발전공정들에 대해 전산모사의 방법을 이용하여 다양한 설계조건에서 최적의 조건들을 검토하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 LNG의 저온 Exergy를 이용한 Rankine Cycle, LNG의 압력 Exergy를 이용한 부분팽창 Cycle 및 이 두 싸이클의 혼합 공정인 Linde 공정에 대해 현재 인수기지에서 운영되고있는 각종 설비들의 설계 데이타를 기준으로 상용모사기인 ASPEN PLUS를 이용, 국내 천연가스 공급 체계에 의거 각 공정별 최대 및 최적의 전력 발생 조건들을 검토하였다. 공정별 출력 및 엑서지 효율을 비교한 결과 약 3 ~ 6 Mw의 전력을 생산할 수 있음을 알 수 있었으며 최대 엑서지 효율은 37 %를 얻을 수 있었다. 또한 부분직접팽창방식의 최적시스템을 제시하였고 동일한 전열면적인 경우 부분직접팽창과 랭킨 싸이클의 성능은 비슷한 것으로 확인되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.446-452
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• 2013

탄소저감 기술과 함께 에너지 효율 향상에 대한 관심이 증가하고 있다. 엔진에서 대기로 방출되는 배기에너지는 전체에너지의 30%가 넘는 많은 양이며 배기열을 회수하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 선행연구를 통하여 제시한 디젤엔진에서의 최적 열 회수 조건에 대한 랭킨사이클을 분석하였다. 그 결과 질량유량비와 압력비가 각각 0.6, 0.7 일 때 엑서지 효율과 출력은 0.53, 1.43 kW을 나타내었다.

• 에너지공학
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• 제5권1호
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• pp.34-41
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• 1996

LNG의 기화열(냉열)은 NG액화시 소모된 동력으로서 생산된 NG의 약 14%에 달한다. 평택 인수기지의 경우 '93도입물량 기준으로 냉열량은 96MW에 달한다. 냉열을 이용하여 전력을 생산하는 방안으로, 저온 엑서지를 활용하는 Rankine 사이클, 압력 엑서지를 이용한 부분직접 팽창 사이클 및 이 두 사이클의 혼합 사이클인 Linde공정 냉열발전시스템의 성능을 비교연구하였다. 시뮤레이션은 ASPEN Plus를 이용하여 수행하였으며 현재 인수기지에서 운영되고 있는 각종 설비들의 설계데이타를 이용하였다. 시스템별 출력은 약 3∼6MW였으며 최적운전조건의 엑서지 효율은 37%로 계산되었다. 또한 부분직접팽창방식의 최적 시스템을 제시하였고 열교환기의 총 면적이 동일 할 경우 부분직접팽창과 랭킨사이클의 성능은 비슷한 것으로 확인되었다.

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.178-184
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• 2011

압축공기저장(CAES) 발전은 가스터빈에 필요한 압축공기를 야간이나 비첨두 시간에 저렴한 전기로 미리 압축해서 저장하였다가 주간에 활용하는 것으로 전력 저장과 발전의 하이브리드 기술이라고 할 수 있다. 그러나 기존 압축공기저장 발전의 경우 심야에 압축공기를 일정부피의 압축공기 저장조에 충전하게 되면 저장조내의 압력은 점점 증가하게 되고, 반대로 주간에 발전을 위해 압축공기를 방출하게 되면 저장조내의 압력은 감소하게 된다. 이와 같이 운전 압력비 조건이 넓은 범위로 변화하여 설계 압력비에서 벗어나게 되는 것은 압축 및 팽창효율이 크게 감소하게 되는 원인이 된다. 본 논문에서는 이러한 기존의 변압식 압축공기저장 발전 방식의 문제점을 해결하기 위해 새로운 방식의 정압식 압축공기저장 발전 방식을 제시하고 있으며, 엑서지 개념을 포함한 에너지 분석을 통해 에너지 밀도 증가와 효율 향상 효과를 예측하였다. 새로운 방식의 정압식 압축공기 저장 발전 방식은 정압식 압축공기 저장 발전과 공압식 양수발전의 하이브리드 개념으로 기존 변압식 압축공기저장 발전 방식에 비해 정압 운전에 의한 효율향상과 에너지 밀도 증가로 압축공기 저장조의 크기를 50%이상 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 설비공학논문집
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• 제8권4호
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• pp.484-496
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• 1996

This paper presents an anlaysis on the thermodynamic performance of ice storage system. The primary interest in this work is the exergetic efficiency of the system. The ice storage system considered here is the capsule type system with the waste plastic bottle being used as a capsule. To examine the characteristics of irreversibility production and exergetic efficiency in detail the ice storage system to be analyzed has been separated from the refrigerator in this analysis. The analysis is based on the lumped model with 3 uniform temperatures. The results indicate that 3 dimensionless parameters can describe the exergetic efficiency of the system, from which the characteristics of irreversibilities and the ranges of these parameters to ensure the reasonable performance of the system can be found. Experiments also have been performed to demonstrate the feasibility of such a system. This analysis only shows the performance of ice storage side, with the refrigeration side excluded. However, the results can be interpreted as a total performance if the refrigerator coupled with the ice storage system operatres reversibly.

• 설비공학논문집
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• 제12권6호
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• pp.550-560
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• 2000

In order to minimize compression power and analyze the cause of exergy loss for a dry ice production cycle with 3-stage compression, the variation of compression power was investigated and the exergy analysis was peformed for the cycle. In this cycle, $CO_2$, is used both as a refrigerant and as a raw material for dry ice. The behavior of compression power and irreversibility in the cycle were examined as a function of intermediate pressure. From this result, the conditions for the minimum compression power were obtained in terms of the first stage or the third stage pressure. In addition, the irreversibilities for the cycle were investigated with respect to the efficiency of compressor. Result shows that the optimum pressure is not consistent with the conventional pressure obtained from the equal-pressure-ratio assumption. This is mainly due to the change in mass flow rate of the intermediate stage compressor by the flash gas evaporation from the flash drums. Most important is that the present exergy analysis enabled us to find bad performance components for the cycle and informed us of methods to improve the cycle performance.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.167-172
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• 2002

본 연구에서는 자연에너지인 태양열을 이용하여 물 펌프를 구동할 목적으로 n-pentane을 작동물질로 하는 열에너지의 동력변환 실험을 수행하고 작동물질의 온도, 압력, 힘을 측정, 계산하고 분석하였으며, n-pentane을 이용하면 양정 10m 이상은 충분히 양수할 수 있는 것으로 판단되었다. 작동물질의 엑서지를 분석하여 작동물질의 작동온도범위를 결정하여 예상사이클선도를 결정하였고, 양수 량을 고정하였을 경우 사이클횟수와 하루의 양수량, 열효율을 계산하고 분석하였다.

• 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.

• 설비공학논문집
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• 제24권11호
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• pp.792-798
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• 2012

A general concept on the definition of the second law efficiencies of thermodynamic cycles is introduced. The efficiency is defined to be proportional to the entropy generation divided by the maximum possible entropy generation. This way of definition of the cycle efficiency is clear and concise and, moreover, follows faithfully the concept of the second law of thermodynamics. This definition is applied to heat engine, refrigerator and heat pump. The second law efficiencies of heat engine and refrigeration cycles are derived, which are the same as the existing ones, respectively. The second law efficiency of heat pump, however, finds to be different from the existing one. Discussion is given about the difference and its cause.