• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제31권11호
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• pp.8-14
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• 2002

가정용 룸에어컨이나 가정, 점포, 사무실에 사용하는 패키지에어컨은 쾌적한 주거 사무공간을 실현할 수 있기 때문에 최근 10년 동안에 광범위하게 보급되었고, 그 기술도 해마다 진보하고 있다. 그림 1에서 나타나듯이 2001년 가정용 룸에어컨의 국내생산 수량은 연간 600만대 수준이며, 패키지에어컨은 연간 약 80만대 수준이다. 2001년 기준으로 에어컨의 국내시장규모는 약 130만대로 세대 보급률이 약 40%에 도달하고 있다. 비록 패키지에어컨은 생산 수량면에서는 룸에어컨과 비교할 수 없지만, 한대의 냉방능력이 룸에어컨의 수배에서 수십배로 크기 때문에 전력에너지소비, 환경 등에 미치는 영향은 룸에어컨과 비견될 수 있다. 공조장치 보급에 따른 환경, 에너지 측면에서의 사회적 영향과 관심이 점차 커지고 있고, 이것을 개선하기 위한 기술개발이 활발하게 진행되고 있다. 에어컨을 포함한 공조장치의 다수는 효율이 좋은 증기 압축식 냉동사이클로써 구성되어 있으며, 증기 압축식 사이클에서 냉매가스를 압축하여 순환시키는 심장역할을 하고 있는 것이 압축기이다. 또한 압축기는 공조장치 전체의 전력소비의 80%에서 90%을 차지하고 있어 에너지절감 기술개발과 환경기술개발의 포인트가 되는 기구이다. 최근에 에어컨용 냉매압축기의 기술적인 개발동향을 정리하면 다음과 같은 경향으로 진행되고 있다. (1)오존층 파괴 지수가 제로인 친환경 HFC계와 자연냉매용 밀폐형 압축기기술 (2)로터리압축기의 성능향상 및 대용량화 기술 (3)압축기용 모터의 DC화통에 의한 모터 효율 향상 및 압축기 효율 향상 기술 (4)스크롤압축기의 압축비 변화의 대응, 고효율 유지, 대용량화 등 성능향상기술 (5)로터리, 스크롤, 왕복동 압축기를 이용한 용량가변기술 본 논고에서는 룸에어컨과 패키지에어컨에서 사용되고 있는 밀폐형 압축기에 대해서 그림 2에서 나타내고 있는 냉방능력 10tons(120,000Btu/h) 이하를 중심으로 상기의 최근 기술 동향을 간략하게 소개하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.159-165
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• 1999

복합화력 발전플랜트의 운전에서 특히 하절기의 첨두부하시에 외기온도의 상승으로 인한 가스터빈의 출력 감소를 해결하기 위한 방법으로 LNG 연료가 보유하고 있는 냉열을 이용하여 압축기로 유입되는 공기 온도를 감소시키는 냉각시스템의 개념을 개발하고자 복합화력 발전플랜트에 대한 설계점 및 외기온도 변화에 대한 탈설계점 모델링 연구를 수행하였다. 대상 프랜트는 940 MW 서인천 복합 발전플랜트 모듈의 단위 블록을 선택하였으며 발전플랜트 전용 해석코드인 GateCycle을 이용하여 가스터빈과 증기사이클의 주요 기기 들에 대한 모델을 개발하였다. 개발된 모델의 결과를 대상플랜트의 시운전결과와 비교하여 모델의 적정성을 검증하였다. 출력, 효율, 온도 및 유량 등 주요 설계인자들이 최대 ~1.3%의 상대오차 범위 안에서 만족할 만한 신뢰도를 갖는 것을 확인하였다. 탈설계점 성능해석은 본 논문과 관련한 연구의 주목적인 LNG 냉열에 의한 유입공기 냉각시스템 설계시의 경계변수인 외기온도 증가에 대한 각 사이클의 특성변화를 대상으로 하였다. 종합적으로 외기온도가 증가하면 압축기로 유입되는 공기의 양과 이에 대응하는 소요 연료량이 동시에 감소하므로 연소에 따른 가스터빈의 팽창비가 감소한다. 이로 인하여 외기온도 증가시에 가스터빈 출력감소율은 0.5%/$^{\circ}C$로서 배기가스를 이용하는 증기사이클의 출력감소율 0.2%/$^{\circ}C$에 비해 민감하므로 가스터빈 유입공기의 냉각시스템의 설계는 복합화력발전 플랜트의 효율 향상에 크게 기여할 것으로 예상된다.

• 설비공학논문집
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• 제15권6호
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• pp.461-470
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• 2003

The purpose of this study is to investigate the performance of a transcritical cycle for hot water heating using $CO_2$ as a working fluid. Some of the main parameters that affect the practical performance of the $CO_2$ system are discussed; the performance on the variation of refrigerant charge, changes in flow conditions of secondary fluids, and that with or without internal heat exchanger, The experimental results show that the optimum charge is approximately the same for various mass flow rates of the secondary fluid at gas cooler. The experimental results on the effect of secondary fluids are in general agreement with the experimental results of transcritical cycle in the open literature and show similar trend for conventional subcritical vapor compression cycles. The heat exchanger effectiveness increases with an increase of the heat exchange area of the internal heat exchanger regardless of the mass flow rate at the gas cooler.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.890-894
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• 2015

최근 기본 냉동사이클에 이젝터를 적용한 고효율 냉동사이클의 개발에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 이러한 이젝터는 그 적용 위치에 따라 이젝터의 역할 뿐만 아니라 냉동사이클의 성능도 달라진다. 따라서 본 연구에서는 이젝터 적용 위치가 다른 세 가지 냉동사이클을 선정하고, 각 사이클의 성능을 비교 및 분석하였다. 그 결과, 모든 이젝터 적용 냉동사이클의 COP가 기본 냉동사이클에 비해 최대 44% 향상되었다. 특히 본 연구에서 제안하는 이젝터 냉동사이클의 COP가 3.47로 가장 높게 나타났다. 그리고, 기본 냉동사이클과 비교하여 Bergander 사이클, Xing 사이클, 그리고 본 연구에서 제안한 이젝터 냉동사이클의 응축열량이 최대 21% 감소하였다. 따라서, 본 연구로부터 이젝터 적용 냉동사이클에서 이젝터의 압력비, 토출부 건도, 압축비 등은 냉동장치의 성능 향상에 영향을 미치는 중요한 요소이므로 이들에 대한 최적 제어가 대단히 중요하다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.809-816
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• 2010

환경제어시스템은 항공전자장비로부터의 열부하를 제거하기 위한 목적으로 설치되어지며, 본 환경제어시스템은 제어변수의 변화에 따라 다양한 운전특성을 나타낸다. 본 연구에서는 냉매 R-124를 작동유체로 하는 증기압축 사이클 방식을 적용한 환경제어시스템을 설계 및 제작하였다. 냉매충전량, 팽창밸브개도, 압축기 및 송풍기 운전회전수와 같은 제어변수의 변화에 따른 환경제어시스템의 성능 및 운전 특성 변화를 실험하였다. 각 제어변수가 시스템에 미치는 영향을 분석하였으며, 최적제어를 위한 방안을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.77-86
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• 1992

본 연구에서는 사이클은 터빈 출구로 부터 배출되는 폐열을 최대한 회수하여 얻은 증기를 연소기내에 분사시킴으로써 부가적인 압축기 및 비출력의 상향을 기할수 있다.아울러 폐열이용 암모니아 흡수기 냉동기를 구동하여 압축기 입구 온도를 낮 춤에 의해 열효율 및 비출력의 증대는 물론 대기온도 변화에 따른 기관 성능의 변동을 감소시킬 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.182-188
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• 2011

본 논문은 R744-R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 기초 설계자료를 제공하기 위해서 성능특성에 대해 분석하였다. 작동변수로는 R404A용 고온사이클과 R744용 저온사이클의 과냉각도와 과열도, 압축효율, 응축과 증발온도이다. 이에 대한 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 고온사이클에만 과열도를 주는 것이 가장 높은 COP를 가지는 반면에 저온 고온사이클 모두에 대해 과냉도를 주는 것이 가장 높은 COP를 가진다. 과열도, 과냉각도, 압축효율, 증발온도, 응축온도 등의 인자들이 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동사이클의 COP에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었고, 이들 각각의 인자들은 캐스케이드 냉동사이클의 성능을 최대로 하는 캐스케이드 증발온도가 존재함을 알 수 있었다.

• 기계저널
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• 제23권6호
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• pp.427-433
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• 1983

내연기관의 성능은 실린더에서 연료의 화학에너지가 열에너지로 얼마만큼 빠르고 완전하게 변화하느냐에 좌우된다. 이를 위해서는 실린더 내에서 뜨거운 압축공기와 연료의 혼합 및 증기화가 요구된다. 엔진의 출력은 매 사이클당 흡입.압축할 수 있는 공기량에 좌우되므로 연소의 해석을 위해서는 실린더 내의 공기유동, 연료의 분무 및 연소과정을 이해 해야한다. 배기와 엔진효율의 요구성때문에 희박 혼합기 또는 EGR (exhaust gas recirculation)이 필요하게 된다. 그러나 희석이 크면 낮은 연소온도, 낮은 층류흐름속도와 화염전면의 낮은 난류강도 때문에 연소기간이 증대하게 된다. 실제로 희박의 증가는 실화 또는 긴 연소 지연기간, 사이클 마다의 연소맥동현상, HC배기의 증가등을 초래하게 된다. 이러한 저온연소의 단점들은 연소상태를 안정시키고 연소량을 증대시키는 공기의 유동을 이용해서 해결 될 수 있다. 최근에는 선회류와 난류의 강도를 증가시켜서 빠른연소(fast burning)를 이루고 있다. 선회류와 난류의 강도를 증대시키는 가장 중요한 2가지 방법은 흡입포트(port), 매니홀드(manifold)설계이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.3253-3259
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• 2009

본 연구에서는 프로판이 주성분인 혼합냉매를 사용하여 프로세스의 온도를 $-20^{\circ}C$까지 낮추는 증기 재 압축을 활용한 냉동사이클에 대한 전산모사를 수행하였다. 냉매의 공급온도는 프로세스와의 온도차를 $10^{\circ}C$로 가정하여 $-30^{\circ}C$로 정하였다. 전산모사를 위한 열역학 모델식으로는 Peng-Robinson 상태방정식을 적용하였으며, 냉매 혼합물의 각 성분에 대한 순수성분의 온도에 따른 증기압을 잘 추산하기 위해서 새로운 Alpha function을 이용하였다. 한편, 냉매 혼합물의 각각의 이성분계 실험 데이터를 잘 추산하기 위한 혼합규칙으로는 van der Waals 혼합규칙을 사용하였다. 한편 전체공정의 전산모사를 위해서 Invensys사의 PRO/II with PROVISION 8.2를 활용하였으며, 압축기의 소요동력을 최소화시키기 위해서 2단 압축공정을 사용하였으며. 첫 번째 압축기 후단의 최적 압력은 6bar이며 이때 총 소요동력은 755.7kW임을 알 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권3호
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• pp.42-48
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• 2014

An experimental study was performed estimating COP(Coefficient of Performance) of air-conditioning cycle with inverter scroll compressor. All experiments were done for various compressor speeds from 1000~4000 rpm and used the inverter controller called CANDy to change the compressor rpm. The air-conditioning cycle components in the apparatus were used as same with components of YF hybrid car. To estimate the COP, this study measured the temperature and pressure at inlets and outlets of compressor, condenser, and evaporator. And also measured the compressor input power using Powermeter. Through the experiments, the maximum error to estimate COP was shown about ${\pm}6.09%$ at 3500rpm. This study revealed that the condenser temperature and pressure were increased and the evaporator temperature and pressure were decreased with the increased compressor speed. And also, the COP was decreased with increased compressor speed. Those results can be used the basic and fundamental data to design the air-conditioning cycle with inverter scroll compressor.