• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권9호
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• pp.75-78
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• 2000

환경친화적 자동차에 대한 관심이 커질수록 여러 분야에서 시스템 설계의 영향을 더욱 더 잘 이해하려는 노력이 진행되고 있다. 자동차용 냉방기의 경우 냉방시스템의 세밀한 분석과 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위한 설계가 이루어지고 있다. 그 중에서도 냉매의 선택과 그 냉매의 환경적 영향에 대한 자세한 연구가 필요하다. 몬트리올 조약 이후 자동차 산업계는 대부분 R-134a를 채택하고 있는데 이는 R-134a가 오존층을 파괴하지 않을 뿐 아니라 적절한 사이클 효율을 가지면서 안전하고 비독성이며 불연성이기 때문이었다. 최근 지구온난화와 이산화탄소($CO_2$)의 발생원에 대한 관심은 산업계가 사용냉매를 재검토하게 하는 계기가 되었으며, R-134a도 교토 조약의 규제냉매에 속해 있어 자동차용 냉방기의 대체냉매에 대한 연구가 시급하다고 여겨지고 있다. R-134a와 관련된 주된 논점은 냉매 누설시의 영향이다. R-134a의 지구온난화지수(GWP)는 1,300인데, 이는 누출되었을 때 1,300배의 이산화탄소가 누출된 것과 동일하다는 것을 의미하다. 최근 자연냉매의 선호와 맞물려 냉매로서 이산화탄소의 평가에 많은 관심이 모아지고 있다. 본 글에서 자동차용 냉방기의 대체냉매로서 이산화탄소의 상대적인 장점과 R-134a와의 비교에 대해 수행된 연구결과를 나타내었다.

• 설비공학논문집
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• 제12권6호
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• pp.570-580
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• 2000

The performance simulation of refrigeration system for the automotive vehicles was peformed, in which the refrigerant was HFC-l34a as an alternative to CFC-12. The coefficient of performance of the system for HFC-l34a was lower than that for CFC-12 operated in the same operating and design conditions. The optimal design conditions were obtained as a function of optimum capacity ratios of condenser and evaporator.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5457-5463
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• 2011

본 연구의 목적은 이산화탄소를 적용한 자동차용 냉방시스템의 냉방 성능특성을 고찰하는 것이다. 특히 자동차의 실도로 운전 조건을 모사할 수 있도록 실험 조건을 선정하였으며 실제 자동차에 적용된 이산화탄소용 냉방시스템에 대하여 다양한 냉방성능 실험을 진행하였다. 결과적으로, 가스쿨러 입구 공기온도가 증가할수록 냉방용량과 COP는 감소하였고 증발기 입구 공기온도가 증가할수록 냉방용량과 COP는 증가하였다. 또한, 압축기 회전속도가 900 rev/min에서 1800 rev/min으로 증가할수록 냉방용량은 42.2% 증가였으나 냉방 COP는 55.4% 감소하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.213-220
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• 2016

본 연구의 목적은 열대 지방에서 사용되는 특수목적 자동차용 에어컨 시스템의 냉방성능 특성을 고찰하는 것이다. 이를 위하여 R-134a를 사용하는 듀얼 냉동사이클을 구성하였고 냉매량 및 실내온도를 변화시켜가면서 냉방성능을 비교하였다. 외기온도 $40.0^{\circ}C$에서 듀얼 냉동사이클의 실내 냉각속도 및 압축비(토출압력) 등을 고려하여 최적 냉매량을 1.5kg으로 선정하였다. 실내온도가 증가할수록 냉방부하가 증가하여 $25.0^{\circ}C$에서 $32.5^{\circ}C$로 실내온도를 높일 경우 $15.0^{\circ}C$에 도달하는데 걸리는 시간은 86.5% 증가하였고, $32.5^{\circ}C$에서 $40.0^{\circ}C$로 증가할 경우 38.1% 증가하였다. 또한, 실내온도가 $25.0^{\circ}C$에서 $40.0^{\circ}C$로 증가할수록 냉방용량은 19.1 kW에서 20.5 kW로 7.3% 증가했으나 냉방성능(COP)는 4.67에서 5.1로 7.0%감소하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.583-586
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• 2012

현대의 지속적인 기술개발과 산업발전은 삶의 질을 향상시키는 긍정적인 시각이 있는 반면 심각한 환경문제를 안고 있다. 자동차 공조기술도 지구 환경보호라는 거대한 과제와 탑승자의 쾌적성 만족이라는 두 가지 다른 관점을 동시에 충족시켜야 하는 과제를 가지고 있으며, 이 분야 산업에 전문적인 지식으로 공조 열량계 운용에 대한 경험이 대학 교육과정에서도 강조되고 있다. 본 논문에서는 대학 교육과정 특성상 장비의 활용성, 경제성, 장비설치 및 취급의 용이성 등을 고려하여 교육용으로 적합한 간이 열량계를 제작하였다. 교육 및 연구용으로 제작한 간이 열량계의 타당성을 확인하기위해 현재 가장 많이 쓰이고 있는 R134a 자동차용 냉방시스템을 구성하여 압축기 회전속도, 실내 풍량, 냉매 충전량 등을 변수로 하여 열교환기 냉방성능을 평가한 후 비교하여 교육용 열량계의 유용성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2545-2552
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• 2014

본 연구에서는 전기구동 자동차에 동력원으로 사용되는 고전압 및 고용량 배터리의 고효율 운전을 위하여 배터리 열관리 시스템 기술을 소개하고 이론적 설계 방법에 소개하고 한다. 이를 위하여 전기구동 자동차의 배터리로 많이 사용되는 리튬이온 배터리의 고효율 운전을 위한 발열 모델링을 제시하였고, 열원의 종류에 따른 냉방 및 난방 시스템 설계를 에너지 평형식을 이용하여 부하를 계산하였다. 특히, 리튬이온 배터리의 발열 모델링을 이용하여 충전 및 방전 시 발열 반응열과 혹서기 및 혹한기시 배터리 작동의 최적 온도를 유지하기 위한 냉방과 난방 설계 기술을 제시하였다. 전기구동 자동차 종류에 따라 배터리 사용 비중이 다르기 때문에 효율적인 배터리 열관리를 위하여 계절별 및 작동 모드별 부하에 따른 배터리 열관리 기술을 제안하였다. 또한, 냉방 부하가 가장 큰 여름철 동일 조건에서 외부 공기 온도가 같다고 가정하면 냉방 능력은 수랭식 냉매 방법이 가장 크며 공랭식 방법이 가장 작게 나타난다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.150-157
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• 2008

The main objective of this paper is to investigate the performance characteristics of a $CO_2$ air conditioning system for fuel cell electric vehicles (FCEV). The present air conditioning system for FCEV uses the electrically driven compressor and electrically controlled expansion valve for $CO_2$ as a working fluid. The experimental work has been done with various operating conditions, which are quite matching the actual vehicle's driving conditions such as different compressor speed and high pressure to identify the characteristics of the system. Experimental results show that the cooling capacity and coefficient of performance (COP) were up to 6.3kW and 2.5, respectively. This paper also deals with the development of optimum high pressure control algorithm for the transcritical $CO_2$ cycle to achieve the maximum COP.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권6호
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• pp.531-538
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• 2007

In this study, an air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant was developed for automotive cabin cooling. Experiments have been carried out to examine the steady state and dynamic characteristics of this system. The system consists of a compressor, a gas cooler, an evaporator, an expansion device, an internal heat exchanger and an accumulator. The compressor is a variable displacement type, driven by the electric motor, and the gas cooler and the evaporator are aluminum extruded heat exchangers of micro channel type. The $CO_2-refrigerant$ charge, the compressor speed, the air inlet temperature of the gas cooler, the air inlet temperature and the air flow rate of the evaporator and the cooling load are varied and the performance of the system is experimentally investigated. As the compressor speed increased, cooling capacity increased, but the coefficient of performance was deteriorated. As the cabin air temperature or the air flow rate to the cabin was set high, both the cooling capacity and the COP increased. In the cool down experiment with 1.0 or 2.0 kW of heat load, the dynamic characteristics of the air-conditioning system were investigated. For a given capacity of compressor, cool down speed was monitored, and the temperature change was acceptable fur low heat load condition.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.146-153
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• 2009

The performance characteristics of heat exchangers which consist of a gas cooler, an evaporator and an internal heat exchanger have been investigated at various operating conditions of $CO_2$ air conditioning system by experiments. The heat exchangers were designed for use in the vehicle $CO_2$ air conditioning system, when considering the characteristics of heat transfer and high pressure as $CO_2$ refrigerant. This paper studied the performance of heat exchangers at various compressor speeds and expansion valve openings, and quantified the heat transfer rates and pressure drops. Heat transfer rates at the gas cooler and the evaporator were 6.9 kW and 5.2 kW, respectively, when the compressor speed was 4000 rpm and refrigerant vapor quality at the evaporator outlet was 0.98. Therefore, this paper carried out that the heat exchangers were analyzed to achieve superior performance for the vehicle transcritical $CO_2$ cycle.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.31-36
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• 2021

최근에 지구온난화 문제로 인하여 자동차 공조시스템은 GWP 지수가 높은 R134a 냉매를 대체할 수 있는 대체 냉매를 적용하고 있다. 본 연구에서는 R1234yf 냉매를 사용하여 내부열교환기와 가면용량형 팽창밸브인 TXV를 적용한 자동차 공조시스템의 성능특성을 해석하였다. 상용 소프트웨어인 Amesim을 이용하여 주요 부품인 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기와 내부열교환기를 모델링을 하여 외기온도와 응축기 휜 피치 변화에 따른 냉동사이클 시뮬레이션을 수행하였다. 외기온도가 30℃에서 40℃로 증가함에 따라 시스템의 냉방용량은 3.1% 감소하고, 압축기 소비동력은 17.1% 증가하였다. 또한, 응축기의 휜 피치를 0.8 mm에서 1.4 mm로 증가시키면서, 사이클 성능특성을 해석하였다. 휜 피치가 1.0 mm 클 경우에 응축기의 방열량은 감소하였고, COP는 5.9% 까지 감소하였다. 응축기 휜 피치가 1.0 mm 보다 작은 0.8 mm에서는 시스템 성능에 큰 변화가 없어 휜 피치 1.0 mm에서 최적의 성능을 나타내는 것으로 분석되었다.