• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.191-196
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• 2017

20세기에 대두된 HCFC나 CFC계의 냉매들의 환경에의 악영향을 극복하기 위하여 보다 환경 친화적인 이산화탄소와 같은 자연냉매에 대한 관심이 커지고 있다. 겨울철 대기의 열원을 이용하여 증발을 유도하는 이산화탄소 열펌프는 증발기의 온도가 높아 효율이 상대적으로 낮아지고, 130bar가 넘는 고압으로 인하여 열펌프 설비 부품들의 제작의 어려움이 따르게 된다. 본 연구는 보다 낮은 압력의 새로운 2단 팽창식 $CO_2$ 오토 캐스케이드 열펌프를 고안하여 이러한 단점들을 해소하고 보다 효율을 증가시키고자 하였다. 새로운 오토 캐스케이드 열펌프에 2단 팽창방식과 효과적인 냉각방식의 시스템 구성을 하여 혼합냉매인 $CO_2$ 와 R32를 적용하였다. 공정에 고압 70bar, 중간 팽창압은 25bar, 최종 저압은 10bar를 적용하여 해석한 결과, 현재의 오토 캐스케이드 열펌프 공정의 COP는 1.629이었으나, 개선된 중간 압력 25bar의 2단 팽창 오토 캐스케이드 공정은 2.332로 현재의 공정보다 43.15% 향상되었다. 또한 저압측 증발기의 온도도 $-10^{\circ}C$ 이하가 되어 찬 외기에도 증발이 용이하게 발생되는 공정이 되었다. 본 공정이 향후 $CO_2$ 열펌프의 성능계수를 보다 향상시키고 고압에 따른 부품 문제들의 해소에 기여할 수 있는 공정으로 분석되었다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제38권12호
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• pp.73-80
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• 2009

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.81-81
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• 2011

본 연구는 $CO_2$를 냉매로 하는 급탕용 히트펌프 성능특성을 평가하는 시험 평가법에 대하여 국내 실정에 맞는 시험평가법을 개발하기 위한 목적으로 기존 $CO_2$ 급탕용 히트펌프의 평가방법을 분석하고자 한다. 현재 $CO_2$ 급탕기 또는 급탕용 히트펌프 제품은 일본에서 2000년 초반부터 에코큐트라는 제품으로 일본 급탕용 난방기기로 판매되고 2009년을 기초로 누적판매 대수가 150만대에 이르고 있다. 국내에는 2008년 후반부터 공기열원 또는 폐열원 등을 이용한 급탕용 히트펌프 제품이 일부 수입되어 목욕탕, 찜질방과 같은 숙박업소용으로 판매되고 있는 추세이다. 국내에서는 급탕용 열펌프의 제품의 정의가 아직 정립되지 않고 이에 대한 시험평가방법이 전무한 실정이기 때문에 현재 일본의 가정용 열펌프 급탕기의 규격을 토대로 실제 급탕용 열펌프의 시험을 수행하여 급탕용 히트펌프의 급탕성능특성을 평가하는 방법을 개발하고자 한다. 시험시료는 일본에서 판매되고 있는 급탕용 히트펌프(D사) 제품을 이용하였으며, 현재 일본에서 사용하고 있는 JRA4050 규격에 의해 급탕성능평가를 진행하고 급탕성능평가 지표 등을 국내 유사조건과 급탕성능특성의 평가방법을 비교분석하였다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.126-136
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• 2011

지구 온난화에 따라 이산화탄소를 비롯한 온실가스의 감축은 세계적인 관심사이며 모든 산업 분야의 1차 목표가 되고 있다. IEA는 시스템의 고효율화 기술이 2035년까지 목표 감축량의 50% 이상을 달성할 수 있는 기술로 판단하고 있다. 건조기는 대부분의 산업 분야에서 사용되는 필수기계이고 에너지 다소비 기기이므로 건조기의 에너지 효율을 향상시키는 것을 온실가스 감축에 있어서 중요한 부분이라 할 수 있다. 열펌프 건조기는 건조기 중에서도 가장 높은 효율을 달성할 수 있는 장치로서 산업 분야에 활용된다면 큰 역할을 담당할 것으로판단된다. 특히 산업의 많은 분야에 활용되기 위해서는 고온용 열펌프 건조기의 개발이 매우 중요하다. 최근에 국내외에서 고온용 열펌프에 대한 관심이 증가하고 있고, 개발이 일부 진행되었으나 많은 산업분야에 적용 가능하도록 기술을 성숙시키려면 지속적인 연구개발이 필요하다.

• 설비공학논문집
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• 제15권12호
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• pp.987-995
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• 2003

The performance of a residential heating and cooling system with $CO_2$ is predicted by using a cycle simulation model. The simulations are conducted by varying design parameters and operating conditions. The efficiency of the transcritical cycle can be improved by utilizing the advantages in heat transfer characteristics of $CO_2$ and developing microchannel indoor and outdoor heat exchangers. For the designed system of this study, the predicted COP of the heat pump system is approximately 3.5 in the heating mode and 3.0 in the cooling mode. The predicted optimal discharge pressure for the heat pump system is approximately 11 MPa in the heating mode and 9 MPa in the cooling mode.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2006년도 전기학술대회논문집
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• pp.55-56
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• 2006

냉매 충전량과 이차유체의 입구조건은 $CO_2$용 열펌프시스템의 성능실험에서 중요한 제어변수이다. 따라서, 열펌프사이클의 적용과 난방성능 향상을 위해 제어변수의 특성을 조사하는 것이 필요하다. 본 논문에서, $CO_2$용 열펌프 사이클의 성능 실험은 여러 가지 냉매 충전량에서 이차유체 입구조건에 변화를 주어 수행 되었다. 실험결과, 난방COP는 냉매 충전량이 증가함에 따라 1158g의 냉매 충전량에서 최대가 되었다가 감소하는 경향이 나타나며, 이는 COP가 최대가 되는 냉매충전량이 존재함을 나타낸다. 또한, 난방성능은 가스쿨러내 이차유체의 질량유량의 증가에 따라 증가하였다. 가스냉각기내 2차유체의 입구은도가 $10^{\circ}C$에서 $40^{\circ}C$로 증가하면, 난방용량, 압축일량, 토출압력은 각각 -8.57%, -35.89%, 32.78%로 변화했으며, 증발기 2차유체의 입구 온도가 감소하였을 때 난방COP는 감소하는 경향을 보였다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.513-518
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• 2008

In the air-conditioning and refrigeration industry, the efforts to protect the environment have been made. One of them is to use carbon dioxide as an alternative refrigerant, however, several researches have shown that the transcritical heat pump system using $CO_2$ has relatively lower efficiency resulting in a degraded steady-state system performance. Capacity control with fuzzy controller was carried out for $CO_2$ heat pump system. Evaporator secondary fluid outlet temperature was suggested for the control variable of compressor speed modulation.

• 설비공학논문집
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• 제23권10호
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• pp.678-686
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• 2011

Simulation study on the operating characteristics in the solar hybrid R744 heat pump system for residential applications was carried out with heat pump operating temperature, outdoor temperature and solar radiation. As a result, collector operating time is decreased by 1.5 hours due to the increase of water temperature in the heat storage tank when the heat pump operating temperature rises. Heat pump operating time is reduced by 19.4% owing to the high temperature of a heat storage tank. Besides, indoor heating time is decreased from 10.3 to 5.5 hours as the indoor temperature increases from $3^{\circ}C$ to $11^{\circ}C$. In addition to, when the solar radiation rises from 10 to 20 MJ/$m^2$, the maximum outlet temperature of a solar collector is increased from $65^{\circ}C$ to $71^{\circ}C$.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.126-131
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• 2009

A $CO_2$ heat pump system was designed for both cooling and heating in the cabin of electric vehicles, hybrid vehicles or fuel cell vehicles, In this study, the performance characteristics of the heat pump system without any supplementary heating device were analyzed and the heating performance was compared with the cooling performance for various operating conditions. Experiments were carried out by changing the speed of electric drive compressor, the air flow rate of interior heat exchanger and the air inlet temperature and speed of exterior heat exchanger. Therefore, the cooling/heating capacities and the corresponding COPs are quantified. Also, the heat pump system showed an improved performance for the cooling operation and the heating operation. In this study, the experimental results can be used to evaluate the effect of system design changes on system performance as well as the development of a highly efficient heat pump system.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.64-69
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• 2009

Because of their low operating and maintaining costs, ground-source heat pump(GSHP) systems are an increasingly popular choice for providing heating, cooling and water heating to public and commercial buildings. Despite these advantages and the growing awareness, GSHP systems to residential sectors have not been adopted in Korea until recently. A feasibility study of a residential GSHP system was therefore conducted using the traditional life cycle cost(LCC) analysis within the current electricity price framework and potential scenarios of that framework. As a result, when the current residential electricity costs for running the GSHP system are applied, the GSHP system has weak competitiveness to conventional HVAC systems considered. However, when the operating costs are calculated in the modified price frameworks of electricity, the residential GSHP system has the lower LCC than the existing cooling and heating equipments. The calculation results also show that the residential GSHP system has lower annual prime energy consumption and total greenhouse gas emissions than the alternative HVAC systems considered in this work.