• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 2001년도 봄 학술발표논문집
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• pp.100-102
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• 2001

본 연구에서는 온실의 난방에 사용되는 열풍식 난방기 등의 배기 연통에 부착하여 배출되는 가스로부터 열을 회수할 수 있는 장치를 개발함에 있어서 연통과 열회수 장치간의 열 교환 성능을 3가지 상이하게 설계된 열 교환 장치(Fig. 1 참조)에 대하여 실험적으로 비교 분석하였다. Fig. 1-(a)는 열 교회수기 개발을 위해 기존에 사용한 장치로서 회수용 공기의 흐름방향이 배기 연통과 직각을 이룬 형식이며, Fig. 1-(b) 및 (c)는 열 회수 성능 개선을 위해 새로 설계된 형식으로서 각각 열 교환 파이프의 배치형식이 상이하나 회수용 공기의 흐름방향이 180도로 굴곡되는 U-자형 흐름이 이루어지도록 하였다. 실험에 사용된 공기 순환 펜의 용량은 AB-형의 경우에는 최대 25㎥/min이고, C-형 및 D-형의 경우는 공히 최대 42㎥/min으로서 송풍전압 조절장치를 이용하여 풍량을 연속적으로 조절할 수 있도록 하였다. U-자형 흐름형식인 C-형 및 D-형의 경우 흐름 방향의 굴곡으로 인한 마찰저항이 있을 것으로 예상은 했으나 당초 예상했던 것에 비해 마찰 저항이 지나치게 큰 것으로 밝혀졌다. 비록 설계된 열교환 튜브의 배열형식별 열 교환기의 외부 모양이 달라 회수기의 표면을 통한 대류 열 교환이 다소 차이를 보일 것으로 예상되지만 본 연구에서는 열 회수장치에 내장된 열 교환 튜브부분만을 통한 열 회수율을 중심으로 형식간의 성능을 비교하였다. 실험을 통하여 측정된 자료중 대표적인 예는 Fig-2와 같으며, 측정자료를 기준으로 분석된 열회수 성능에 대한 설계형식별 비교 결과는 Table-1과 같으며, 분석된 결과를 요약하면 다음과 같다: 1. AB-형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 에너지 절감규모를 비교하면, 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분히 가능할 것으로 판단된다. 2. C-형 및 D-형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기의 흐름방향이 동일 공간내에서 180도 굴절됨으로서 저항이 크게 발생되어 송풍 펜의 전압 증가에 따른 유속증가가 미미하였으며, 굴절형의 열교환장치는 비록 열교환면적은 직선형과 유사하더라도 송풍 펜의 공기저항이 커져서 결국 열 회수성능이 기대했던 것만큼 크게 개선되지는 못했다. 3. 송풍펜의 용량은 AB-형에 사용된 용량인 25㎥/min 전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍 펜용량 하에서 열 회수성능은 굴절형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 곡선형은 물론 직선형에서도 열교환 튜브의 배치밀도, 튜브 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 2부
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• pp.684-687
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• 2010

본 논문은 복합사이클 발전플랜트의 폐열회수 보일러 최적운전 및 최적설계에 대한 새로운 접근 방법을 도출하기 위해 폐열회수 보일러에서 발생되는 증기로 증기터빈을 구동하는 하부사이클 효율을 검토하였다. 열역학 제1법칙 해석을 통해 하부사이클 에너지 평형을 검토하였고, 열역학 제2법칙을 통해 엑서지 평형을 검토하였다. 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러를 설계하기 위해서는 열역학 제1법칙을 해석할 경우 하부사이클 전체를 해석하여야 함을 알 수 있다. 하지만, 열역학 제2법칙을 통한 엑서지 해석을 행할 경우 하부사이클 효율이 최대가 되는 증발온도와 폐여회수 보일러에서 소모되는 엑서지가 최소가 되는 점이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 본 논문을 통해 폐열회수 보일러에서 소모되는 엑서지 해석을 통해 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러 최적화가 가능함을 알 수 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권3호
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• pp.3-12
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• 2014

본 연구에서는 대표적인 폐기물 최종 처리시설인 소각장을 대상으로 소각열 회수에 따른 경제성 분석을 수행하였다. 국내에서 운영 중인 소각장의 건설 및 운영비용, 소각열 회수량에 대한 함수식을 회귀분석을 통해 도출하였으며, 이를 바탕으로 생애주기비용을 비교함으로써 소각열 회수에 대한 경제성을 비교 분석하였다. 도출된 회귀식으로 일일 80톤 처리규모의 소각장을 기준으로 경제성 분석을 진행한 결과, 소각열 회수시 추가 설비 및 인건비로 인한 초기투자 비용 및 운영비용이 크지만, 열회수에 따른 LNG 대체효과로 계산시 11년 이상 운영할 경우 미회수 소각장과 비교하여 경제적 우위성이 있었다. 또한 열 판매와 온실가스 감축효과를 편익으로 계산할 경우 19년의 자본회수기간이 소요됨을 확인하였다.

• 월간 기계설비
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• 통권46호
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• pp.65-73
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• 1994

도시생활폐수에 포함되어 배출되는 폐열을 열펌프의 열원으로 하는 폐수열원 열펌프 시스템에 대한 관심이 오래전부터 집중되어 있었지만 폐수 열교환기 전열면의 오염문제 때문에 실용화에 커다란 진전을 보지 못하고 있다. 한편, 생활페수는 비교적 저온이기 때문에 열펌프시스템의 설계에 특별한 주의를 기울여야 한다. 즉, 이러한 폐열을 회수하여 유효에너지 자원화 하기 위한 신기술이 이루어 져야한다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여 도시생활 폐수열의 이용가능성을 검토하고 이를 열원으로 하는 열펌프의 개발을 위한 폐수 열교환기의 모델을 개발하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제12권3호
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• pp.107-113
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• 2003

본 연구에서는 온실의 온풍식 난방시스템 연통에 장착할 수 있는 폐열 회수기의 성능 개선을 목적으로 기 설계된 세 가지 열교환 장치와 기존의 장치에서 열교환 면적과 파이프의 두께 및 공기흐름 방향을 개량한 새 열교환 장치에 대해 열회수 성능을 실험적으로 비교 분석하였다. 그 결과 기존의 열 교환장치인 A형, B형 및 C형의 열회수 성능은 동일 송풍전입에서 각각 42.2%, 40.6% 및 54.4% 정도였으나 , 새로 개량된 D형은 69.2%로써 가장 현저히 높게 나타났다. 그러나 열회수용 공기의 흐름방향 변화에 따른 열회수 성능 개선효과 (A형 대비 B형)는 없는 것으로 나타나 적정 송풍기 용량이라면 직선형이 공기의 흐름방향 180${\circ}C$ 굴절시키는 헤어핀형보다 효과적인 것으로 판단된다. 결국 열회수 성능은 열회수 시스템의 열교환 면적과 열교환 파이프의 두께 및 풍속에 크게 좌우되는 것으로 나타났다. 따라서, 열교환 파이프의 내구성 등 을 고려하여 기능한 한 범위 내에서 열 교환면적을 증대시키거나 열교환 파이프의 두께를 앓게 하고 풍속을 증대시키는 것이 열회수 성능 개선효과와 직결됨을 알 수 있었다. 그리고 송풍기 용량이 필요이상으로 큰 경우, 소비전력이 많게 되는 등의 문제가 있기 때문에 적정용량 및 제품의 안정성을 고려하여 선택해야 할 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제11권3호
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• pp.101-107
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• 2002

본 연구에서는 온실의 온풍식 난방시스템 연통에 장착할 수 있는 폐열 회수기의 성능을 개선하기 위하여 각각 상이하게 설계된 3개의 열교환 장치에 대해 열회수 성능을 실험적으로 비교 분석하였다. A형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분한 것으로 판단된다. B형 및 C형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기 흐름방향이 180$^{\circ}$굴절로 저항이 크게 발생되어 송풍팬의 전압 증가에 따른 유속 증가가 미미하며 동일한 열 교환면적에서는 송풍팬의 공기저항 증대로 열 회수 성능이 현저히 개선되지는 못했지만, 직선형보다 B형의 경우 약 5%. C형의 경우 약 13%정도 높은 열 회수효율을 보였다. 송풍팬의 용량은 A형에 사용된 용량인 25m$^3$/min전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍팬 용량 하에서 열회수성능은 헤어핀형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 헤어핀형은 물론 직선형에서도 열교환 파이프의 배치밀도, 파이프 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 하계 학술대회 논문집
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• pp.241-246
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• 2002

본 연구는 농산물을 건조할 때 배풍구로 버려지는 열을 회수하여 건조열원으로 재이용할 수 있는 배풍열 회수장치를 개발하여 연료절감 및 열회수장치의 성능을 분석한 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 가. 농산물건조기의 열수지를 분석한 결과 투입열량을 100%로 하였을 경우, 배기열은 13.2%, 배풍역량 77.7%, 관류열량은 9.1%로 나타났다. 나. 고추를 건조시 배풍구입구온도가 55-6$0^{\circ}C$일 때 배풍구 출구온도 41-43$^{\circ}C$, 일때 흡입구 입구온도는 25-28$^{\circ}C$, 흡입구 출구온도는 41-43$^{\circ}C$로 나타나 건조실로 41-43$^{\circ}C$의 높은 온도를 투입할 수 있었다. 다. 배풍열 량이 단위 시간당 4700kca1에서 6000kca1로 증가할 때, 흡입 열량은 2200kca1에서 3000kca1로 나타났다. 라. 고추의 초기함수율이 80%에서 15%까지 떨어지는데 관행건조는 약 27시간이 경과했으며, 배풍연회수건조를 할 경우는 약 24시간이 경과했으며 그 결과 배풍열 회수건조가 약 3시간정도 소요시간이 단축되었음을 알 수 있었음. 마. 배풍열 회수장치를 사용하여 농산물건조기 투입량의 47%, 배풍열량의 64%의 열량을 회수할 수 있었다. 바. 배풍열 회수 농산물건조기 성능시험 결과 고추 100kg 건조시 연료소모량은 43%, 건조 소요비용은 21% 감소시킬 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권5호
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• pp.11-16
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• 2006

폐 폴리스티렌과 모터 오일의 혼합물로부터 마이크로웨이브 열분해를 이용하여 유용한 고분자 원료물질의 회수를 위한 연구를 수행하였다. 마이크로웨이브 반응기로 quartz tube를 사용하였으며 마이크로웨이브 흡수체로 실리콘 카바이드를 사용하였다. 공정 변수로 마이크로웨이브 입력 파워를 180에서 250 W까지 변화시켰으며, 마이크로웨이브 조사시간을 30분에서 1시간까지 변화시키며 실험하였다. 열분해를 통하여 얻어진 생성물을 GC/MS를 사용하여 분석한 결과 스티렌, 메틸 스티렌, 톨루엔, 그리고 에틸벤젠이 4개의 주요 회수 성분이었으며, 이 중 폴리스티렌으로부터 스티렌의 회수율은 약 50% 이었다. 열분해에 마이크로웨이브를 사용함으로써 일반 열분해 보다 훨씬 낮은 온도에서 열분해가 이루어졌다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.107.1-107.1
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• 2011

최근 석유, 가스, 석탄을 비롯한 화석연료의 다량 사용으로 기후변화, 대기오염 등의 환경문제 및 자원 고갈의 우려 때문에 바이오매스는 중요한 화석연료 대체 에너지 자원으로써 큰 관심을 받고 있다. 바이오매스 자원을 에너지로 전환하는 방법 중 하나인 급속 열분해 공정은 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 열적으로 분해하여 액상 상태의 생성물을 회수하는 공정으로, 증기상의 열분해 가스를 응축하여 회수하게 된다. 바이오매스의 급속 열분해에 관한 연구는 주로 바이오매스의 종류와 열분해 조건에 따라 회수되는 바이오 원유의 수율 및 물리 화학적 특성에 관한 연구가 수행되고 있으나, 열분해 가스의 응축에 관한 연구는 응축에 수반되는 복잡한 물리적 현상 때문에 미진하다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스의 급속 열분해를 통해 생성되는 증기상의 열분해 가스의 응축 현상을 모사 할 수 있는 모델링 기법에 대해 연구하였다. 급속 열분해 공정을 통해 생성되는 바이오 원유는 수백개의 화합물로 구성되어 있으며, 동일한 바이오매스를 사용한 경우라도 공정조건에 따라 바이오 원유에 포함된 화합물은 달라진다. 따라서 본 연구에서는 바이오 원유의 주요 화합물인 water, propanal, butanal, pentanal, phenol, guaiacol, coniferyl alcohol, formic acid, acetic acid, propanoic acid, butanoid acid를 대상으로 열분해 가스의 응축을 모사하였다. 본 연구에서는 응축 모델링 기법의 검증을 위해 실험결과와 비교하여 정확성을 검증하였으며, 본 연구의 결과를 활용하여 응축 조건 변화에 따른 급속 열분해 가스의 응축률을 예측하고, 이를 이용한 응축 열교환기 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제15권4호
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• pp.284-290
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• 2006

냉 난방 수요에서 일어나는 환경오염의 최소화와 화석연료 소비를 감소시키기 위해서 에너지 회수를 개선시키는 것은 필수적이다. 이러한 점에서 흡수식 열펌프기술은 에너지 절약을 위해서 많은 가능성을 가지고 있다. 흡수식 열펌프는 에너지를 주입하지 않고 폐열의 이용을 높일 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 에너지 회수를 위한 재흡수 열펌프 연군를 메탄올-글리세린을 이용하여 수행하였다. 이 물질의 열역학 데이터를 이용하여 재흡수 열펌프의 이론적 열효율 값을 각 기관의 조업 조건에 따라서 계산하였다. $70{\sim}80^{\circ}C$의 산업 폐열 온도를 가지고 $40{\sim}50^{\circ}C$ 승온 시킬 때 열효율 값 0.4 이상을 얻을 수 있었다.