본고의 내용은 다음과 같다. 1. 모든 부하조건하에서 안정 최대효율 운전이 가능하다. 2. 전 부하영역에서 효율향상 및 역율이 개선되며 특히 경부하시에는 괄목할만하다. 3. 최대효율 운전시 부하각은 모든 운전조건하에서 일정하다. 4. 최대효율 운전시 역율은 모든 운전조건하에서 양호하다. 5. 공극자속의 감소에도 불구하고 모든 부하조건하에서 안정운전이 가능하다. 6. 전기자 전압 증가 또는 계자려자 감소에 따라 전동기 안정도는 향상된다.
CNS의 인간공학적 실험 평가 항목중 중요 요소의 하나인 운전원의 인지적 작업부하(정보입력, 의사결정, 및 정서적 부하)를 평가하기 위해 인지적부하를 부과할 수 있는 사건 시나리오 구성방법, 피실험자에 대한 훈련 방법, 실험과 디브리핑을 통한 운전원 행위 및 사건 경위 기록 체계를 개발하였다. 운전원 행위자료 데이타베이스에는 특정 요소행위 시점, 관측행위 분류, 사용된 표시장치, 의사결정내용, 사용된 조종장치, 조종행위분류, 운전원간 의사소통 내용, 정서상태, 표시장치 및 조종장치의 사용편의성 여부 및 불편이유, 주요사건 발생시점에 관한 정보가 기록되었다. 운전중 CNS 운전원에 제시되는 자극의 변화에 수반되는 운전원의 생리적 변화를 측정하여 이로부터 운전원이 받는 정신부하를 측정하는 체계를 개발하였다. 이를 위해 ECG, EEG, 호흡패턴,피부온도, 수평EOG, 수직EOG, 심박률, 및 호흡률의 생리변수에 대한 측정이 이루 어졌으며 각각의 신호를 초당 100개씩 샘플링하여 A/D 변환하고 정신부하 추정 알고리즘을 거쳐 정신부하 여부를 판정하는 점수를 구하였다. 다차원의 정신부하 판정 점수는 OR gate에 의해 통합되어 정신부하 발생시점과 함께 정신부하데이터베이스에 기록되었다.
본 연구에서는 운전 중에 빈번히 나타나는 부작업을 모의 운전 실험하에서 선정하여 그때의 운전 수행 도와 운전자의 심리적 작업부하에미치는 영향에 대해 연구하였다. 운전의 수행도는 브레이크 작동시의 시간의 적절성을 사용하였으며, 이를 측정하기 위해도로교통안전협회에 설치되어있는 운전기능검사기기를 사용하였다. 또한 운전자의 심리적 작업부하를 측정하기 위해 심리적 작업부하 측정 방법의 하나인 NASA- TLX를 사용하였다. 다양한 운전 상황을 설정하기 위해도로의 형태를 골목길과 일반도로로 나누었으며, 부작업의 종류는 전화 걸기, 라디오 조작, 대화로 선정하였다. 실험에는 17명의 피실험자가 참가하였고 결과에 대한 통계분석(SAS)이 이루어졌다. 본 연구 결과, 운전시 전화 걸기와 라디오 조작의 경우가 다른 부작업에 비해 운전 수행도를 통계적으로 유의한 정도 저하시키는 것이 조사되었다. 부작업에따라서 3 . approx. 22%의 수행도의 저하가 나타났으며, 42 .approx. 59%의 심리적 작업부하의 증가가 나타났다. 본 연구에서는 부작업이 정도의 차이는 있으나 수행도의 감소와 심리적 작업부하의 증가를 유발시키는 것이 정량적으로 입증되었다. 차후 보다 실제상황에 가가운 모의 실험과 다양한 수행도 측정지수를 사용한 연구 를 통해 운전시 부작업이 사고에 미치는 영향이 검증될 것으로 기대된다.
무붕산 노심의 부하추종운전을 위하여 출력제어기법을 개발하였다. 무붕산 노심의 출력제어 논리는 출력 준위와 제어봉의 위치에 따라 제어군의 역할을 반응도 제어에 사용되는 제어군과 출력분포 제어에 사용되는 제어군으로 구분하여 8가지의 제어군 구동 형태를 가지며, ASI 편차를 입력으로 구동할 제어군이 결정된다. 무붕산 노심의 출력제어 논리를 적용하여 ONED94 코드로 일일 부하추종운전을 모사하였다. 모사 결과 주기초(0 MWD/MTU)와 주기중(7000 MWD/MTU)에는 ASI 편차 $\pm$10% 내에서 부하추종운전이 가능하며, 85% 주기말(11000 MWD/MTU)에서는 $\pm$12% 내에서 부하추종운전이 가능한 것으로 나타났다.
차세대원전을 위한 새로운 운전여유도 평가체제를 정립하였다. 본 연구에서 개발된 운전여유도 평가체제는 노심감시 및 보호체제는 그대로 유지하되 부하추종운전시 운전여유도를 만족하는 운전허용범위를 P-ASI Diagram으로 나타내는 것이다. 새로운 운전여유도 평가 방법을 사용하여 Mode K 기법에 의한 차세대원전의 일일 부하추종운전에 대한 운전여유도 평가를 수행하였으며, 운전여유도를 만족하는 범위를 P-ASI Diagram으로 나타내었다. 본 연구에서 도출한 운전여유도와 ASI의 관계를 쉽게 파악할 수 있는 P-ASI Diagram이 COLSS와 병행된다면 운전유연성 증진 뿐만아니라 운전원의 입장에서도 더욱 용이한 부하추종운전을 수행할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문은 배열회수보일러에서 부분부하 운전이 과열기 열성능에 미치는 영향을 조사하였다. 첫 단계로 가스터빈 최대부하와 부분부하 운전시 배열회수보일러 형태에 따른 가스터빈 배가스의 유동 특성을 전산유체해석을 통해 조사하였다. 다음으로는 수직형 배열회수보일러 과열기 튜브관군의 가스터빈 최대부하와 부분부하 운전 시 온도분포를 전산유동해석 결과를 이용해 계산하였으며, 이 결과와 실제 발전소 측정을 통해 획득한 온도분포 결과를 비교하였다. 마지막으로 부분부하 운전이 과열기 열성능에 미치는 영향을 살펴보았으며, 또한 부분부하 운전시에 유동의 불균일 현상을 제거할 수 있는 장치를 고안하였다.
한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 가정용 시스템으로서 필수적인 소형화와 고효율을 현실화하기 위해, 연료처리 시스템의 각 단위 공정 즉 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 공정 등을 이중 동 심관형 반응기에 통합하여 상호 열교환이 용이하도록 반응기를 설계하였다. 현재 시험 운전 중인 Prototype-I 연료 처리 시스템은 1kW급 고분자 연료전지 열병합 발전 시스템에 개질 가스를 공급하기 위해 설계되었으며, 기초 성능은 정격 부하 운전시 열효율 78% (HHV 기준), 메탄 전환율 91%이다. 개질 가스 내 일산화탄소 농도는 고분자 연료전지 전극의 피독을 피하기 위해 10ppm 이하로 유지되어야 하며, Prototype-I 연료 처리 시스템은 백금과 루테늄 촉매를 적용한 선택적 산화 반응기를 통해 개질 가스 내 일산화탄소 농도를 10ppm 이하로 제거하였다. 일반 가정에서는 고분자 연료전지 시스템의 부하 변동이 예상되기 때문에 연료 처리 시스템의 부하 변동 운전 특성도 살펴보았다 정격 부하에서 80%, 60%, 40%로 부하를 변동하며 운전하였고, 각 부하에서 안정한 메탄 전환율과 10ppm이하의 일산화탄소 농도를 보였다. 80%까지는 열효율이 77%로 큰 변화를 보이지 않았으며, 60%에서는 76%, 40%에서는 72%로 열효율이 감소하는 현상을 보였다 연료 처리 시스템의 일일 시동-정지 운전시 내구성을 테스트 중이다. 현재까지 50여회의 일일-시동 정지를 시도하였다 시동 후 약 세 시간가량의 정력 부하 운전을 실시한 후 부하 변동을 실시하였고, 총 운전 시간 8시간 정도 운전한 후 시스템을 정지하였다 메탄 전환율과 일산화 탄소 농도, 열효율을 모니터링 하고 있으며, 현재까지 초기 성능을 그대로 유지하고 있다. 앞으로 일일시동-정지 운전 시험을 지속하면서 초기 시동 특성 및 부하 변동에 따른 응답 특성 개선, 그리고 연료전지와의 연계 운전을 실시할 예정이다
최근 인버터의 에너지절약 및 이용 합리화는 공조용뿐만 아니라 전에는 별로 생각하지 않았던 반송(搬送)기계, 기타 일반산업기계에도 니즈가 높아가고 있다. 그 결과 여러 가지 에너지절약 방법에 의한 대처방안이 추진되고 있다. 1999년 4월에 시행된 개정 (일본)省에너지법에서도 (1)팬, 펌프, 블로어, 컴프레서 등의 유체기계에 대해서는 회전수 제어 등으로 송출량과 압력을 적절히 조정하여 전동기의 부하를 저감시킬 것 (2) 전동력응용설비를 부하변동이 큰 상태에서 사용할 때는 부하에 따른 운전제어를 할 수 있도록 회전수제어장치 등을 설치하도록 검토할 것 과 같이 공조용도 이외의 일반용도에 대해서도 인버터 설치를 장려하고 있다. 그래서 본고에서는 인버터운전에 의한 에너지절약을, 공조용도에 한정하지 않고 부하특성에 따른 것과 운전상태에 따른 것에 대하여 각각의 에너지절약 실현방법을 소개한다. 2장에서는 인버터운전으로 에너지절약을 할 수 있는 기본적인 생각을 기술한다. 3장에서는 부하특성에 따른 에너지절약 방법으로 2승저감토크 부하, 정토크 부하, 정출력 부하로 분류하여 상용운전에서의 에너지로스 요인을 분석, 인버터운전이 에너지절약이 되는 이유를 기술한다. 4장에서는 각 운전상태에 따른 에너지절약방법으로 시동$\cdot$가속, 일정속도 운전, 감속$\cdot$정지 모드로 분류하여 각각의 상태에서의 에너지로스의 요인을 분석, 인버터운전이 에너지절약이 되는 이유를 기술한다. 5장에서는 공조용도 이외의 분야에서 새로운 에너지절약이 가능하게 된 구체적인 사례 도입에 있어서의 주안점과 효과에 대해 소개한다.
최근 차량 내 정보 제공 장비를 통한 에코 드라이빙의 향상이 연료 효율과 안전 운전을 증가시킬 수 있다는 연구들이 보고되고 있다. 그러나 정보의 제공으로 인하여 야기될 수 있는 인지적 부하에 대한 관심은 상대적으로 적은 편이다. 본 연구는 에코 드라이빙을 향상시킴과 동시에 운전자의 운전부하를 최소화 할 수 있는 차량 내 정보 제공 장비의 특성을 확인하기 위해 두(시각vs.시청각) 피드백의 상대적인 효과 차이와 운전 중 상황의 복잡성 수준에 따른 정보 제공방식의 차이가 운전 행동과 운전부하에 미치는 효과를 알아보았다. 본 실험에는 총 38명의 운전자가 참가하였다. 연구 결과, 시각-청각 피드백의 제공이 시각적 피드백을 제공하는 조건에 비하여 에코 드라이빙을 더 향상시키며, 운전부하를 최소화하였다.
석탄화력발전소는 저부하에서 효율 향상을 위해 변압운전으로, 고부하에서는 정압으로 운전하는 복합변압운전 방식으로 운전하고 있으며, 복합변압운전에는 2밸브 및 3밸브 전개모드로 구분되어 운영되고 있다. 각 발전소는 제작사 권고에 따라 터빈제어밸브 모드를 선택하여 운전하고 있으나 최적의 변압운전 부하범위로 운전되고 있지 않고, 각 발전소별 부하범위 또한 상이하게 구성 되어있다. 최적의 변압운전 부하범위로 설정되지 않으면 터빈밸브 교축 손실 발생에 따른 고압터빈 내부효율 저하가 발생되어 플랜트 효율이 저하된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서는 터빈제어밸브 모드별 최적의 변압운전 부하 범위를 개선하기 위해 각 부하별 열 성능 분석 방법을 통해 최적의 부하범위를 선정하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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