• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.69-69
• /
• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1998.10a
• /
• pp.193-208
• /
• 1998

본 논문에서는 써모싸이폰식 히트파이프의 열수송한계와 작동유체의 주입량이 파이프의 직경, 가열량 및 증발부와 응축부의 길이비 등에 따라 변화하므로 이러한 인자에 따른 적정 작동유체의 주입량과 가열량의 한계에 대해 고찰하였다. 특히 각종 전자부품의 냉각에 사용되는 히트파이프가 써모사이폰식이므로 사용작동유체에 대해 가열량에 따라 파이프의 직경예측이 가능토록 열수송한계특성에 대해 검토하고, 싸이리스터용은 증발부와 응축부의 길이비 변동이 심하므로 작동유체의 주입량이 중요한 성능인자로 작용하므로 길이비에 따른 작동유체의 주입량범위에 대해 기술하였다. 그리고 최적의 작동유체범위와 히트파이프의 증발열전달계수 및 응축열전달계수에 대한 실험으로부터 성능자료를 도출하여 이론해석과 비교검토하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
• /
• v.12 no.1
• /
• pp.142-151
• /
• 1995

회전체의 자동밸런싱을 위하여 고안된 자기보상 동적균형기는 홈이파인 원판에 강구와 저점성유체를 지닌 구조체이다. 유도된 운동방정식으로 부터 자기보상 동적균형기의 작동조건을 조사하기 우하여 수치해석을 통한 동 특성을 검토하였다. 수치해석의 결과에 근거하여 임계속도보다 높은 범위에서는 자기보상 동적균형기는 정상작동을 보여주었다. 임계속도에서는 회전계의 균형이 강구와 점성유체와의 감쇠계수에 의존하였으나 임계속도보다 낮은 범위에서는 어떠한 조건에 대해서도 작동하지 않음을 알 수 있었다. 자동차 및 항공기에도 응용가은한 자기보상 동적균형기의 작동조건들을 본 논문에서 예시하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
• /
• 2002.02a
• /
• pp.167-172
• /
• 2002

본 연구에서는 자연에너지인 태양열을 이용하여 물 펌프를 구동할 목적으로 n-pentane을 작동물질로 하는 열에너지의 동력변환 실험을 수행하고 작동물질의 온도, 압력, 힘을 측정, 계산하고 분석하였으며, n-pentane을 이용하면 양정 10m 이상은 충분히 양수할 수 있는 것으로 판단되었다. 작동물질의 엑서지를 분석하여 작동물질의 작동온도범위를 결정하여 예상사이클선도를 결정하였고, 양수 량을 고정하였을 경우 사이클횟수와 하루의 양수량, 열효율을 계산하고 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.14 no.4
• /
• pp.960-970
• /
• 1990

본 연구에서는 단상 밀폐 사각형 열사이폰 루프에서 가열부는 일정 열유속으 로 가열되고 냉각부는 일정온도로 냉각될 경우에 대해 루프 경사각도, 종횡비, 작동유 체 종류 및 관 직경변화에 대한 유동 및 온도변동 특성과 이에따른 전열성능 및 안정 작동범위를 실험적으로 조사하였다.

• 방재와보험
• /
• s.108
• /
• pp.47-51
• /
• 2005

원전에서의 화재사고는 사람은 물론 주변 환경에도 막대한 영향과 피해를 가져오는 파괴적 재난이 될 수 있다. 오늘날 원자력 발전소를 위한 화재안전 프로그램들은 화재 발생 확률과 피해를 최소화하는 것을 우선 과제로 삼고 있는 실정이다. 따라서 어떠한 화재라도 안전작동 차단기능을 방해하지 않으며, 원전 주위에 방사능 유포 위험을 늘리지 않는다는 것을 목표로 화재안전 프로그램이 운영되고 작동중인 원자로의 넓은 적용 범위에서 초기 탐지능력을 강화하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1995.05a
• /
• pp.835-840
• /
• 1995

핵물질의 화학적분리 및 정제를 위한 용매추출실험의 농도분석에 사용될 수 있는 감마방사능 계측장치를 제작하고 기계적 성능 및 원격작동 시험을 하였다. 계측장치의 모든 구동부분은 공압으로 작동되며 우라늄시료를 분석한 결과 0∼250g/L의 농도범위에서 방사능세기와 일정한 상관관계를 나타내었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.14 no.4
• /
• pp.971-980
• /
• 1990

본 연구에서는 실험적으로 2상 밀폐 직사각형 열사이폰 루프에 대하여 안정성 에 주된 영향을 줄수 있는 변수들, 즉 루프 경사각도, 작동유체의 유동현상을 관찰하 고 작동유체의 온도변동과 류프의 전열성능을 측정하여 열사이폰이 안정하게 작동하는 범위를 종합적으로 조사해 보았다.

• Fire Science and Engineering
• /
• v.34 no.4
• /
• pp.45-51
• /
• 2020

The aim of this study is to investigate the gas temperature and velocity during sprinkler activation considering the fire growth scenario based on the thermal response model of the sprinkler. The fire source is assumed to have time square fire growth scenarios with a maximum heat release rate of 3 MW. Eight types of standard and fast-response sprinkler heads with an operating temperature range of 65-105 ℃ and a response time index range of 25-171 m^1/2s^1/2 were adopted. The temperature difference between the gas stream and the sensing element of the sprinkler head decreased as the fire growth slowed down, and the RTI value decreased. The overall gas temperature and velocity conditions predicted using the FDS model at sprinkler activation were in reasonable agreement with those of standard test conditions of the sprinkler head response. However, the sprinkler head could be activated at lower limits of gas temperature and velocity under the current test conditions for a slowly growing fire scenario.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.68-68
• /
• 2011

본 연구에서는 PV cell이 직달 일사에 노출되는 경우와 집광된 태양광에 조사되는 경우의 성능을 비교하는 한편 집광기의 형태에 따른 열적 성능을 검토하고자 하였다. PV cell은 본질적으로 반도체의 특성을 가지므로 작동온도의 상승에 따라 성능이 저하된다는 사실이 알려져 있으며, 태양조사의 강도 및 밀도 등 특성에 따라서도 성능의 변화를 예상할 수 있다. 그러나 이러한 성능변화에 관련된 인자들과 그 영향의 크기에 대한 정량적인 기술자료가 부족하므로 설치와 이용에 한계가 있는 것이 현실이다. 인공태양 장치(solar simulator)를 이용하여 0.7에서 1.2 sun 범위의 태양 조사 환경에서 결정질 실리콘계 PV cell과 집광형 PV cell의 성능을 검토하였다. 집광에 사용한 PTC는 집광면적의 폭이 500 mm이며, 집광 조사면적이 최소 10 mm인 경우 이론적 최대 집광비가 50이었다. PTC의 축방향으로는 균일한 태양조사가 있게된다는 것을 가정하여 모델의 길이는 간편한 실험을 위해 150에서 500 mm의 범위에서 제작하였다. 수평으로 놓인 PTC의 상부 초점 위치로부터 집광면이 아래 쪽에 위치할수록 집광 조사 면적이 증가하므로 PV cell의 크기에 따라 PTC 초점의 위치로부터 거리를 결정하였다. 한편, PTC 자체의 성능도 촛점거리와 집광면 폭의 비에 따라 달라질 수 있다는 가정 하에, 포물면의 최저 위치로부터 촛점거리는 각각 300, 400 및 500 mm가 되도록 세가지 형태를 제작하여 사용하였다. 동일한 형태의 PTC에서 PV cell의 동일한 설치 위치에서도 최고 $110^{\circ}C$ 범위의 PV cell의 작동 (표면) 온도에 따른 성능의 차이를 관찰하기 위해 셀의 후면을 냉각시키는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. PV cell의 표면 온도 측정을 위해서, 후면의 온도와 같이 광선 차단 효과의 우려가 없는 경우에는 열전대를 설치하였으며, 셀의 전면 온도 측정을 위해서는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하였다. 냉각 방법으로는 공기를 이용한 자연대류와 액체를 사용하는 강제대류의 경우를 고려하였으며, 필요에 따라 적절히 설계된 히트싱크를 설치하여 비교 실험을 진행하였다. 강제대류 냉각의 경우는 항온조를 사용하여 순환하는 냉각수의 유량과 공급온도를 변화시킴으로써 PV cell의 작동온도를 조절하고, 이에 따른 발전 성능의 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 도출한 실험 및 분석 결과는 PV cell의 설치 환경과 작동온도의 변화에 따라 그 성능 변화를 예측할 수 있는 기술적 자료를 제공함으로써 에너지 이용의 합리화를 도모하는데 기여할 수 있을 것이다.