• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제34권2호
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• pp.9-17
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• 2005

현재 가장 널리 사용되고 있는 증기압축 방식의 기술 적용 한계의 극복 또는 증기압축 방식과 결합하여 그 효용성을 증대시킬 가능성이 있는 대체기술에 대한 현황을 소개하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.32-38
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• 2009

R744용 초임계 증기압축식 냉동시스템의 작동변수에 대한 기초설계자료를 제공하고자 냉동능력, 압축일량, 성적계수에 대한 사이클 성능분석을 실시하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수는 R744 증기압축식 사이클의 과열도, 가스냉각기 출구온도, 증발온도이다. R744의 냉동능력은 과열도가 증가할수록 증가하는 반면, 증발온도와 가스냉각기 출구온도가 증가할수록 감소한다. 압축일량은 R744의 과열도와 냉각압력과 함께 증가하나 증발온도는 증가할수록 감소한다. 그리고 성적계수는 가스냉각기의 출구온도와 증발온도가 증가할수록 증가하는 반면, 과열도는 감소한다. 그러므로, R744용 초임계 증기압축식 냉동시스템의 냉동능력, 압축일량, 성적계수는 과열도, 가스냉각기 출구온도, 증발온도에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 따라서, R744용 초임계 증기압축식 냉동시스템을 설계할 경우에는 이러한 영향을 면밀하게 파악하여야 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권12호
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• pp.1137-1145
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• 2013

본 연구에서는 열 구동 냉동사이클로서 유기 랭킨사이클 (ORC)과 증기 압축 냉동사이클(VCC)의 복합 사이클에 대한 엑서지 해석을 수행하였다. 시스템의 열원으로는 다양한 재생 에너지 열원이나 산업체에서의 폐열 등 현열 형태의 저온 열원을 고려하였으며 작동유체로서 R143a, R22, R134a, 프로판, 이소부탄, 부탄, R245fa 및 R123 등 여덟가지 작동유체들을 고려하였다. 터빈 입구 압력의 변화나 작동유체의 종류에 따라 시스템의 COP 나 엑서지 효율은 물론 시스템의 각 요소에서의 엑서지 파괴 (아너지)에 미치는 다양한 영향에 대해 분석하고 논의하였다. 해석 결과는 주어진 열원 온도에 대해 시스템에서 가장 엑서지 파괴가 큰 구성 요소는 터빈 입구 압력과 작동유체에 따라 민감하게 변화하는 사실을 보여준다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.521-529
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• 2012

Since the energy demand for refrigeration and air-conditioning has greatly increased all over the world, thermally activated refrigeration cycle has attracted much attention. This study carries out a performance analysis of a vapor compression cycle (VCC) driven by organic Rankine cycle (ORC) utilizing low-temperature heat source in the form of sensible heat. The ORC is assumed to produce minimum net work which is required to drive the VCC without generating an excess electricity. Effects of important system parameters such as turbine inlet pressure, condensing temperature, and evaporating temperature on the system variables such as mass flow ratio, net work production, and coefficient of performance (COP) are thoroughly investigated. The effect of choice of working fluid on COP is also considered. Results show that net work production and COP increase with increasing turbine inlet pressure or decreasing condensing temperature. Out of the five kinds of organic fluids considered $C_4H_{10}$ gives a relatively high COP in the range of low turbine inlet pressure.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.124-129
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• 2015

$Al_2O_3$ 나노입자의 농도별로 전동식 압축기의 회전속도(rpm)의 변화에 따른 자동차용 증기압축 냉동사이클의 COP를 실험적으로 평가하고 나노입자를 적용하지 않은 기준 사이클의 COP와 비교하였다. 이를 위해 실제 하이브리드 자동차에서 쓰는 사이클 부품들을 이용하고 항온항습 챔버를 이용하지 않는 방식으로 장치를 설계 및 제작하였다. 별도의 전동식 인버터 압축기의 제어장치를 활용하여 1000rpm부터 500rpm 간격으로 4000rpm까지와 $Al_2O_3$ 나노입자를 질량비 기준으로 농도 0.05%, 0.1%, 0.2%와 0.5%의 범위에 대하여 실험을 수행하였다. 이를 통해 기준 사이클과 비교하면 기준 사이클의 일반적인 운전조건인 약 3000rpm에서 $Al_2O_3$ 나노유체를 적용하는 사이클의 COP는 질량 농도비 0.05%에서는 15.4% 정도, 농도비 0.1%, 0.2% 및 0.5%에서는 각각 9.4%, 13% 및 9.6%가 증가함을 알 수 있었다.

• 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.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.2195-2201
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• 2009

본 논문은 R290, R600a, R1270과 같은 탄화수소계 냉매를 사용하는 냉동사이클의 효율에 대한 흡입관 열교환기의 영향을 고려하였다. 이러한 흡입관 열교환기는 냉동시스템의 성능을 향상시킬 수도 있지만, 성능을 저하시킬 수도 있다. 본 논문에서는 흡입관 열교환기를 가진 냉동사이클의 성능 특성을 파악하기 위해서 정상상태의 수학적 모델을 사용하였다. 그리고 탄화수소계 냉매유량, 흡입관 열교환기의 내관 직경, 길이, 유용도 등과 같은 운전조건의 영향을 분석하였다. 연구결과는 흡입관 열교환기의 내관 직경, 길이, 유용도, 탄화수소계 냉매의 질량유량은 냉동사이클의 상대냉동능력지수, 냉동능력, 압축일량에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서 이러한 영향을 상세히 파악하여, 흡입관 열교환기를 설치한 탄화수소계 냉매용 증기압축식 냉동사이클을 설계할 필요가 있다.

• 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.

• 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.