• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.483-491
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• 2014

본 연구에서는 현열 형태의 저온 열원과 LNG의 냉열을 이용하는 복합 동력 생산시스템에 대한 열역학적 성능 해석을 수행하였다. 시스템의 작동유체로서 암모니아-물의 비공비 혼합물을 고려하였으며 재생기가 없는 기본 사이클과 있는 재생 사이클의 경우를 비교 해석하였다. 작동유체의 암모니아 농도나 응축 온도에 따라 시스템의 순생산일, 엑서지 파괴, 열효율이나 엑서지 효율 등에 미치는 다양한 영향에 대해 분석하고 논의하였다. 해석 결과는 시스템의 성능 특성이 작동유체의 암모니아 농도나 응축 온도에 따라 민감하게 변화하며, 열원유체 단위질량당 순생산일은 기본 사이클이 유리하나 열효율이나 엑서지 효율은 재생 사이클이 유리하다는 사실을 보여준다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.919-926
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• 2013

본 연구에서는 소형 저온 유기랭킨사이클 시스템의 작동특성을 파악하기 위하여 R-245fa를 작동유체로 사용한 소형 ORC 발전 시스템을 설계 및 제작하였고, 다양한 저온의 열원온도에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 저온 열원을 모사하기 위하여 최고 $150^{\circ}C$의 물을 공급할 수 있는 110 kW급의 전기저항 히터를 제작하였으며, 컨트롤러를 통해서 다양한 열원 온도 및 유량조건에 대한 실험이 가능하도록 구성하였다. 또한, 상용 공기용 스크롤 압축기를 이용하여 팽창기로 개조하고 동력계 및 동기식 모터와 직접 연결하였다. 로드뱅크 및 PI 제어방식을 사용하여 팽창기의 회전속도에 따른 동일 열원온도 조건에 대한 실험을 각각 수행하였으며, 소형 ORC 시스템의 성능에 영향을 미치는 다양한 인자들에 대하여 분석하고 논의하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.218-221
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• 2003

국내 난방 시스템은 대부분 화석에너지를 열원으로 하는 온수순환방식이다. 화석에너지를 사용하기 때문에 난방 시스템 가동에서 발생되는 공해는 대기-오염의 여러 원인 중 하나이며 가동 효율도 떨어진다. 이러한 단점들을 보완하기 위하여 새롭게 보급되고 있는 난방 시스템 중 히프파이프를 이용한 난방시스템은 전기에너지를 열원으로 사용하는 청정에너지로서 기존 난방시스템 보다 $40\%$의 에너지 절감 효과를 나타내고 있다. 본 논문은 전기에너지를 사용하는 히팅 시스템의 제어를 위하여 개발된 컨트롤러에 관한 것이다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권1호
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• pp.57-67
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• 2000

최근 국민소득수준의 향상을 따라 여름철 전력 수요가 폭증하므로 전력안정 공급을 위한 특별 대책이 필요한 실정이고 환경적인 측면이나 수용가 입장에서 만족스러운 새로운 냉·난방, 전기 공급시스템의 개발·적용이 필요하다. 선진국의 경우, 소규모의 집단에너지 공급이 주류를 이루고 있으며 특히 소규모 열병합 발전시 생산되는 전기, 지역난방열 이외에 냉방에 필요한 냉수를 중앙열원에서 동빌딩을 중심으로하는 구역형 집단에너지 시스템(Community Energy Supply System)등 소규모지역 난냉방 공급방식이 활성화되어 있으므로, 우리나라에서도 냉방/난방/전기부하 패턴 및 하절기 피크부하 경감에 대한 기여도 등을 고려한 경제성있는 최적시스템 구성이 가능한지 검토할 필요가 있다. 소규모 집단에너지사업은 대규모 사업과는 달리 적정 수요예측이 가능하므로 효율적인 초기 투자가 이루어질 수 있으며, 상업용 및 사업용 빌딩 등을 중심으로 부하밀도가 높은 구역을 대상으로 하명서 해당 부하패턴에 적합한 효율적인 시스템의 구성을 통해 수익성이 확보된다면 국가 에너지절약 및 한전의 여름철 전력 피크부하 경감, 대기 환경공해 감소, 도심 도시미관 향상 등의 사업효과가 기대된다. 본문에서는 이러한 소규모 집단에너지시스템 개요 및 국내외 공급 현황, 국내 적용환경, 적용 가능에너지 검토 열원시스템의 기본방향 등에 대하여 언급하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.183-192
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• 1996

지역난방과 발전겸용의 열병합발전(CHP)시스템과 보조열원설비의 최적운전패턴을 결정하기 위한 수리적 모델을 구축하였다. 현실상황에 접근하여 사회전체, 전력회사 및 난방사업자 각각의 관점에서 최적화 모델이 구성되었다. CHP 시설과 보조열원의 운영권이 다른 경우, 최적운전패턴은 각 당사자의 목적함수에 따라 다르며, 여기에는 열거래요금이 결정적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 사회전체 차원의 최적운전패턴을 도출하고, 이러한 패턴이 자율적으로 이루어지게 하는 열요금 구조를 제시하였다. 분석 결과, 사회적 관점에서의 최적화패턴에서는 보조열원의 활용이 중요하게 나타났으며, 현행의 균일 열요금 구조를 시간대별로 차등화된 열요금 구조로 변환할 경우, 자발적으로 시스템전체 차원의 최적화가 이루어질 수 있음이 발견되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.460-465
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• 2007

유출지하수는 지하공간이 깊고 넓게 분포하는 건물에서 자연적으로 유출되어 배출되는 낮은 심도의 지하수이다. 본 연구에서는 신축된 교회건물에서 유출되는 지하수를 열원으로 밀폐형태와 개방형태의 열교환기를 활용하여 각각 5RT급 히트펌프시스템을 난방모드로 운전한 결과를 정리하였다. 실험은 난방순환수의 온도를 $43{\sim}49$ $^{\cdot}C$ 범위에서 제어하면서 진행하였으며, 시스템 COP에 있어서 밀폐형은 $4.12{\sim}4.75$, 개방형은 $3.42{\sim}3.98$의 범위에서 측정되었다. 이는 기존의 지열히트펌프시스템의 COP와 대동 소이한 우수한 성능이라고 판단된다. 또한 펌프동력을 제외한 히트펌프 자체 난방COP에 있어서 밀폐형은 $4.69{\sim}5.81$, 개방형은 $4.38{\sim}5.43$의 범위에서 나타났다. 유출지하수의 온도가 겨울철에도 약 $12{\sim}14^{\cdot}C$를 유지하므로 히트펌프와 시스템전체의 COP가 매우 우수한 값을 나타내고 있음이 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.622-627
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• 2010

본 논문은 내외부에 열원이 있는 시스템에 상변화물질(PCM, Phase Change Material)을 적용한 경우를 수치해석으로 분석한 것으로 컨넥터가 없는 경우와 있는 경우에 대하여 분석한 것이다. 각각의 경우에 $T_{max}$ 열원만 있을 경우와 $T_{max}$와 $710W/m^2$ 열원이 동시에 있을 경우가 고려되었다. 연구 결과 벽면에서의 열전달, 시간에 따른 PCM 온도변화 그리고 내부온도의 변화를 정리하였으며 그 결과 시스템의 구성품과 열전달 방향 및 열원의 종류에 따라 PCM의 잠열 시간이 달라진다는 점을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.725-731
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• 2016

본 연구의 목적은 복합열원을 이용하는 전기자동차용 부탄 연소식 히팅 시스템의 열적 성능을 수치적으로 연구하는 것이다. 복합열원 히팅 시스템은 승차공간 난방을 목적으로 하는 공기 가열부와 배터리 열관리를 위한 냉각수 가열부로 구성되어 있으며, 각 열원별 열적 성능을 분석하기 위하여 상용 수치해석 프로그램인 ANSYS CFX를 이용하여 공기 및 냉각수 유량변화에 따른 각 열원별 토출 온도를 도출하고 난방 용량을 계산하였다. 수치해석을 통하여 도출된 각 열원별 토출 온도는 이론적으로 계산한 토출 온도와 비교하였고, 약 0.15% 이하의 오차를 나타내었다. 결론적으로 외부공기의 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 승차공간으로 유입되는 공기 온도는 감소하였으며, 배터리 열관리용으로 배출되는 냉각수 온도는 증가하였다. 또한 냉각수 유량을 0.005, 0.01, 0.015 kg/s로 증가시킬 경우 토출되는 난방 공기와 냉각수 온도는 감소하였다. 더불어 배터리 열관리를 위한 최적의 냉각수 온도와 승차공간을 위한 높은 난방 용량을 만족하기 위한 공기 및 냉각수 유량 조건은 각 0.01 kg/s 와 0.015 kg/s로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.363-372
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• 2005

최근 고유가상황 및 에너지소비가 증대되는 사회적 분위기와 환경적 변화에 힘입어 대체에너지기술개발에 대한 절실한 대책마련이 중요시 되고있다. 기후변화협약의 발효로 환경에너지에 대한 새로운 인식의 필요로 에너지체제의 변환이 촉구되어지고 있으며 이에 따른 환경친화적 에너지자원을 이용한 신 재생에너지개발에 대한 연구개발기술이 관심을 받고 있다. 현재 사용중인 화석연료는 환경오염 및 지구의 온난화 현상 등 심각한 공해문제를 야기시키고 있는 반면에 태양에너지와 같은 청정에너지의 개발은 환경오염방지와 친환경에너지자원의 활용이라는 점에서 관심이 대상이 되고 있고 특히, 우리나라의 경우 에너지수입 의존율이 97%로 높은 상황에서 국가에너지대책을 수립하고 해외수입에너지 의존율을 최소화시키기 위하여 가히 필수적인 상황이다. 따라서, 본 실증연구사업(태양열 이용 Hybrid냉난방시스템 실증연구)은 태양열 집열기에서 생산된 저온의 $20\sim30^{\circ}C$의 승온된 양질의 열원을 히트펌프 증발기 열원으로 이용 히트펌프의 압축동력이 상대적으로 작아져 기존 히트펌프 시스템에서의 성적계수(COP)를 높여 주는 효과를 기대할 수 있고, 특히 하절기 복사량이 많은 시기에는 $50\sim60^{\circ}C$ 정도로 승온되어진 중 고온수를 직접 온수탱크로 이동시켜 필요수요처에 공급함으로써 이에 따른 에너지절감효과를 기대할 수 있다. 구축된 태양열 이용 하이브리드(Hybrid)냉난방시스템은 계절별, 설비별 특성을 적절히 활용하여 연평균 집열기 효율은 70%수준으로 유지하면서, 계절별 성적계수는 '4'수준을 목표로 하여 추진되었으며, 그간, 태양열 이용 보급분야의 실용화는 주로 건물의 급탕용 온수생산의 수준에 머물렀으나 이 단계를 극복한 건물의 냉 난방 및 급탕을 위한 태양열 및 공기열원을 활용한 하이브리드(Hybrid)냉난방 시스템 구축하였다. 아울러, 태양열 이용 하이브리드 냉난방 히트펌프 시스템 실증 실험은 유가상승과 신재생에너지에 대한 국가적 분위기 고취로 어느때 보다도 개발기술의 상용화 및 실용화적 측면의 염두와 태양열 이용 Hybrid냉난방 시스템의 효율향상과 저가화를 통해 기술의 경제성과 신뢰성을 확보하여 태양열 이용 시스템의 보급활성화를 목표로 하고 있다.

• 설비공학논문집
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• 제11권3호
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• pp.391-400
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• 1999

The efficiency and capacity of an air source heat pump system decrease as the ambient temperature drops. One strategy of avoiding the decrease of the efficiency and capacity in air source heat pump system is to switch to another thermal energy source. Water can be a good candidate for the heat source. This paper presents the results of the performance analysis of heat pump system with a single unit dual source(SUDS) evaporator The heat exchanger combines two separated evaporators into a single evaporator and the object of the SUDS evaporator is to recover energy from dual heat sources, i.e. air and water. Simulation program is developed for the dual source heat pump system with a SUDS evaporator and experimental data are obtained and compared with the simulation results. Differences in heating capacity and COP are 7% and 8% respectively. Simulation results are in good agreement with the test results. Therefore, the developed program is effectively used for the design and performance prediction of the dual source heat pump system with a SUDS evaporator.