• 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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• 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.

• 설비공학논문집
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• 제26권11호
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• pp.497-503
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• 2014

The performances of refrigeration truck systems using R404A and R134a were investigated by experimental testing, and compared. The optimal COPs of the R404A and R134a systems were 2.96 and 3.42, when the refrigerant charge amount was 1.3 kg and 1.4 kg, respectively. When the indoor side air temperature increased from $5^{\circ}C$ to $9^{\circ}C$, the total exergy destruction rate of the R404A system was on average 39.1% higher than that of the R134a system. In addition, the exergy efficiency of the R404A system was 12.9% higher than that of R134a system, for various indoor air temperatures. When the outdoor side air temperature increased from $25^{\circ}C$ to $35^{\circ}C$, the total exergy destruction rate of the R404A and R134a systems decreased by 18.9% and 19.5%, respectively. In addition, the exergy efficiency of the R404A and R134a systems increased by 25.2% and 30.7%, respectively. As the compressor rotating speed increased, the COP of the R404A and R134a systems decreased by 23.6% and 18.4%. The total exergy destruction rate and exergy efficiency of the R404A system were 27.2% and 15.7% higher than those of R134a system, respectively. Compared to the R404A system, the R134a system showed a higher COP and a lower exergy destruction rate; thus it can be concluded that the R134a system has the better performance.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권4호
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• pp.283-290
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• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.200-208
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• 2021

액체 상태의 수소는 기체 상태의 수소에 비해 수송이 용이하고 에너지 밀도가 높으며 폭발 위험성이 낮다. 하지만 수소 액화 공정은 냉각 사이클에 많은 양의 에너지가 소모된다. 반면에 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 재기화 과정에서 다량의 냉열이 버려진다. 따라서 LNG 냉열을 회수하여 수소 냉각에 활용한다면 공정 효율을 높일 수 있다. 또한, 천연가스 개질을 통한 수소 생산은 가장 경제성 있는 방법으로 평가받고 있으며, 이러한 측면에서 LNG를 수소 생산의 원료로 사용할 수 있다. 본 연구에서는 LNG를 원료 및 냉열원으로 사용하여 수소를 생산 및 액화시키는 공정을 개발하고 열역학적 관점에서 공정을 평가하였다. 공정 개발을 위해 기존의 탄화 수소 혼합 냉매와 헬륨-네온 냉매를 이용한 수소 액화 공정을 비교 공정으로 선정하였다. 이후 LNG를 원료 및 수소 예냉의 냉열원으로 사용하는 새로운 공정을 설계하여 에너지 소모량 및 엑서지 효율 측면에서 기존 공정과 비교, 분석하였다. 제안된 공정은 기존 공정 대비 약 17.9%의 에너지 절감 및 11.2%의 엑서지 효율이 향상된 결과를 나타내었다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2018년도 공동국제학술발표회
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• pp.17-17
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• 2018

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.71-78
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• 2006

Thermodynamic irreversibility analysis of an air-to-water heat pump system is analyzed in this study. This analysis shows the distribution of irreversibilities(true losses in thermodynamic sense) through the system components and informs us of a potential improvements with the irreversibility factor decreases. The results show that the largest irreversibilities occur in the motor-compressor unit. The remaining irreversibilities are distributed relatively uniformly through the other parts including utilization system. The increase of performance can be attained through either the improvement of adiabatic efficiency of motor-compressor unit(${\eta}_{mc}$) or the reduction of temperature difference(${\Delta}T$). With the decrease of utilization temperature($T_u$) COPH also increases but the exergetic efficiency decreases. The increase of COPH of about 0.05 can be accomplished with 1K decrease of ${\Delta}T$ or $T_u$.