• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제37권2호
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• pp.59-66
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• 2017

This paper compares the output power of different types of small Stirling engines in conjunction with the utilization of low grade thermal energy. A series of experimental measurements were performed to assess the output power of each engine under different conditions of the temperature difference between the hot and cold ends as well as applied weight. Results are presented in terms of torque and output power per heat transfer area. Among tested, the MM-7 engine produced the highest power of 4.455mW ($321mW/m^2$) under a temperature difference of $40^{\circ}C$.

• 기계저널
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• 제35권9호
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• pp.805-815
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• 1995

히트파이프에 관한 연구는 구미, 일본 등 선진 각국뿐만 아니라, 중국, 독립국가연합 및 동구권 에서도 다년간 활발하게 진행되어 왔다. 석유파동 이후 에너지 절약을 위한 노력의 결과로 폐 열회수 장치가 많이 개발되면서 히트파이프를 전열소자로 사용한 폐열회수 장치가 상당히 늘어나 이에 소요되는 히트파이프의 생산량도 급격한 신장세를 나타내고 있다. 이는 히트파이프 자체가 응답성이 좋고, 구조가 간단하며, 전열성이 뛰어난 장점으로 인하여 많은 연구가 이루어졌기 때 문이라 하겠다.그 응용분야는 인공위성으로부터 폐열회수용 열교환기, 전기장치 전자소자의 냉각, 음향기기의 냉각, 태양열과 지열의 유효이용, 플라스틱 금형의 냉각, 공작기계의 주축냉각, 포장 기계, 주방기기, 전력케이블의 냉각, 엔진 및 브레이크의 냉각 등 응용분야가 광범위하여 급격 하게 발전하고 있다. 그러나 국내에서는 히트파이프와 관련된 학술적인 연구결과가 발표되고 있을 뿐, 체계적이며 지속적인 연구가 수행되지 못하고 있다. 또한 산업계에서도 관련제품의 대 부분을 수입에 의존하고 있으며, 일부 제작업체에서는 제품이 나오고 있으나 축적기술결여로 그 성능면에 있어서 보증이 어려워 업계의 연구개발에 대한 노력이 절실히 요구되고 있다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.25-32
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• 2012

Cold start driving cycles exhibit an increases in friction losses due to the low temperatures of metal components and media compared to the normal operating engine conditions. These friction losses are adversely affected to fuel economy. Therefore, in recent years, various techniques for the improvement of fuel economy at cold start driving cycles have been introduced. The main techniques are the upward control of coolant temperature and the fast warm-up techniques. In particular, the fast warm-up techniques are implemented with the coolant flow-controlled water pump and the WHRS (waste heat recovery system). This paper deals with an effect of fast ATF (automatic transmission fluid) warm-up on fuel economy using a recovery system of EGR gas waste heat in a diesel engine. On a conventional diesel engine, two ATF coolers have been connected in series, i.e., an air-cooled ATF cooler is placed in front of the condenser of air conditioning system and a water-cooled one is embedded into the radiator header. However, the new system consists of only a water-cooled heat exchanger that has been changed into the integrated structure with an EGR cooler to have the engine coolant directly from the EGR cooler. The ATF cooler becomes the ATF warmer and cooler, i.e., it plays a role of an ATF warmer if the temperature of ATF is lower than that of coolant, and plays a role of an ATF cooler otherwise. Chassis dynamometer experiments demonstrated the fuel economy improvement of over 2.5% with rapid increase in the ATF temperature.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권9호
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• pp.937-944
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• 2012

선박의 주 추진용 디젤엔진에서 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하는 발전시스템에 대하여, 작동유체로서 물이 적용된 3 변 사이클에 대한 열역학적 특성을 이론적으로 조사하였다. 그 결과로, 하나의 열원이 주어지면, 에너지 및 엑서지 효율은 터빈입구에서 작동유체에 대한 압력 및 온도의 특정한 조건에 의하여 최대화될 수 있었다. 그러한 조건에 대하여 응축온도의 증가에 따라, 터빈의 체적 팽창비를 적절하게 감소시킬 수 있었는데, 열원의 엑서지 손실률 및 응축기에서 엑서지 파괴율이 크게 증가되었다. 따라서, 상부 사이클에서 버려지는 엑서지를 회수하기 위하여, 저온 열원에 적합한 유기랭킨사이클을 하부 사이클로 적용하는 복합 사이클이 유용할 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.236-242
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• 2012

This study has been carried out the experiment for the possibility of biogas reforming using waste heat. The source of this waste heat is the exhaust gas from a small-sized gas engine generator. For recovering the waste heat, Two-stage heat exchanger is manufactured. The two-stage heat exchanger is composed of a heat exchanger for the exhaust gas and a heat exchanger for the water. This two-stage heat exchanger is used for reforming the biogas by means of on-site hydrogen production at the small-sized gas engine generator. The two-stage heat exchanger is coupled with the biogas reformer which is a kind of catalytic reformer. To confirm a heat recovery efficiency of the two-stage heat exchanger, temperature differences of inlet and outlet locations are measured. Also, the variations of syngas concentrations with various biogas flow rates are investigated. As a result using manufactured two-stage heat exchanger, the biogas can be reformed from waste heat recovery. This experiment suggests that the exhaust gas heat exchanger is available for reforming the biogas.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.171.2-171.2
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• 2011

지속가능한 발전과 저탄소 녹색성장의 개념이 대두되면서 우리나라를 비롯한 주요 선진국은 자국의 화석연료 의존도를 낮추고 대체에너지로 환경친화적이며, 청정에너지로 각광받는 신 재생에너지의 활용에 경제적, 정책적 지원을 아끼지 않고 있는 실정이다. 실제로 유럽에서는 바이오매스의 일종인 우드칩을 활용한 가정용 보일러가 보급되고 있으며, 동남아시아에서는 열대식물을 이용한 저온열분해를 활용하여 바이오디젤을 생산하고 있다. 우리나라의 경우 대부분의 바이오매스는 발생되는 임야에서 재이용되거나 경제성이 있을 경우에 운송되어 재활용되고 있으며, 임부목과 같은 일부 바이오매스는 수익성이 없어 발생현지에 방치되는 경우도 있다. 본 연구에서 주목한 왕겨의 경우 미곡종합처리장에서 대량으로 발생되지만 그 활용도에 있어서 축적된 바이오에너지에 비해 에너지회수율이 저조하다고 할 수 있다. 왕겨는 임야에서 발생되는 폐목재나 다른 바이오매스에 비해 함유되어 있는 수분이 적고(12%), 휘발분의 함량이 많으며(58%), 고정탄소(17%), 회분(13%)로 열분해/가스화에 적용가능하다. 본 실험에서 생산된 합성가스의 활용방법으로는 보일러를 이용한 스팀 및 전력생산, 가스엔진을 이용한 전력생산, 폐열회수 등이 있으며 생산된 합성가스를 활용하기 위해서는 오염물질의 정제특성에 대한 연구가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합성가스 내에 존재하는 분진, 타르, HCl, HCN, $NH_3$의 제거효율을 조사하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.53-60
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• 2011

The effect of exhaust heat recovery system can be evaluated by two well known method. First method is to measure the time duration from engine start under cold coolant temperature till coolant get warmed. By this methodology coolant warming duration can be index of warm-up effect. Second method is to analyze heat balance of the engine during warm-up phase under steady engine operation so that wasted energy by losses such as cooling and exhaust can be index of warm-up effect. This study focused on evaluation of warming-up effect by both methodology above mentioned using 2L SI engine under from idle to 2000rpm steady condition. Results, idle operation showed low heat recovery efficiency but under higher engine speed condition, remarkable heat recovery efficiency improvement was observed. In 2000rpm steady condition, warm-up duration of engine is decreased by exhaust heat recovery system.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.282-287
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• 2016

최근 조선사들은 선박이 운항되는 연안 환경의 개선과 보호를 위하여 $CO_2$를 절감할 수 있는 친환경 선박과 함께 선박 운항 중 소비하는 에너지의 절감을 위한 고효율화 선박 개발의 노력도 활발하게 수행하고 있다. 본 연구에서는 전기로 구동되는 선박의 증기압축식 냉동기 대신에 선박 엔진 자켓수의 폐열을 이용하여 냉방을 할 수 있는 흡수식 냉동기의 적용 가능성과 냉각시스템에 냉매를 적용하는 시스템의 성능을 분석하였다. 연구결과, 해수와 열교환하여 액화될 수 있는 냉매들 중 R236fa가 가장 적합한 냉매로 분석되었으며, 이를 적용한 흡수식 냉동기의 COP는 0.798로 육상의 냉각탑을 이용한 수랭식보다 15% 그리고 해수 열교환기식 수랭식보다 5% 향상되었다. 냉동능력 1RT를 얻기 위한 LiBr 흡수용액 순환량은 0.013 kg/s로 수랭식 보다 25% 이상 감소하며, 냉각 매체 순환량도 수랭식의 15.7%에 불과한 매우 효과적인 냉동기가 되었다. 해수온도가 $18^{\circ}C$ 이하로 낮으면 발생하게 되는 LiBr의 결정화는 재생기에서 배출되는 엔진 자켓수의 온도를 이용하여 해수 온도를 상승시킴으로써 방지할 수 있다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.230-235
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• 2014

본 연구에서는 프로토 타입 베인 팽창기가 적용된 초소형 유기 랭킨사이클을 구성하고, 팽창기 전단 온도가 약 $110^{\circ}C$이고, 냉매유량을 일정하게 유지한 조건에서 베인 팽창기 회전수를 변화시키면서, 팽창기 출력, 효율 및 팽창기 전후단 압력, 온도 등을 측정하였다. 베인 팽창기 성능 측정 결과 팽창기 회전수가 증가됨에 따라 팽창기 출력 및 효율이 증가하였다. 팽창기 전효율은 500 rpm 회전수 조건에서 6~7%이고, 1000 rpm 에서는 11~12%임을 보였다. 팽창기 전효율이 낮은 원인은 팽창기 체적효율이 낮기 때문인 것으로 분석되었으며, 향후 체적효율을 향상시키기 위해 팽창기 누설을 개선하기 위한 연구가 진행될 예정이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.822-828
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• 2013

고체산화물형 연료전지는 운전온도가 고온이기 때문에 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 열관리 문제가 중요하다. 본 연구에서는 선박 배기가스의 폐열을 선박 전원용 500kW급 SOFC 시스템으로 공급되는 연료, 가스 및 물을 가열하는 열원으로 활용한 경우에 연료전지 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도특성에 관하여 검토하였다. 본 연구에서 제안한 연료전지 시스템에서는 선박의 배기가스를 활용하지 않고 연료전지에서 배출되는 배기가스만으로 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 가열원으로 활용한 경우의 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도가 963K로 가장 높음을 알 수 있었다. 또한 엔진의 출력(배기가스의 유량)은 연료전지 스택으로 공급되는 가스의 온도에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.