• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.314-320
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• 2014

이번 연구의 목적은 세계적으로 널리 이용되고 있고, 액화 효율이 높은 Air Products and Chemicals Inc. (APCI)사(社)의 C3MR(Propane Pre-cooled & Mixed Refrigerants) 천연가스 액화공정에 사용되는 혼합냉매의 최적 조성을 통계학적 기법으로 결정하는 것이다. 공정모사는 상업 공정 모사기를 이용했으며 혼합냉매는 methane ($C_1$), ethane ($C_2$), propane ($C_3$)과 nitrogen ($N_2$)로 선택하였다. 그리고 혼합물 설계(mixture design, MD)와 중심합성계획법(central composite design, CCD)을 이용하여 전체 공정의 에너지 소비가 최소가 되게 하는 최적의 혼합냉매 조성을 결정하였다. 연구결과 기존 설계 대비 최대 11.28%의 에너지 소비 절감을 확인하였다. 또한 주 극저온 열교환기(main cryogenic heat exchanger, MCHE)의 온도 프로파일을 통해 열적 효율성도 함께 비교하였다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.181-185
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• 2008

The new concept for liquefaction of natural gas has been designed and simulated in this paper. Conventional liquefaction cycles are usually composed with Joule-Thomson valves at lower temperature refrigerant cycle. The new concept of natural gas liquefaction is discussed. The main difference with conventional liquefaction process is the presence of the turbine at low temperature of MR (mixed refrigerant) cycle. The turbine acts as expander but also as an energy generator. This generated energy is provided to the compressor which consumes energy to pressurize refrigerants. The composition of the mixed refrigerant is investigated in this study. Components of the refrigerant are methane, propane and nitrogen. Composition for new process is traced with Aspen HYSYS software. LNG heat exchangers are analyzed for the new process. Heating and cooling curves in heat exchangers were also analyzed.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제28권5호
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• pp.359-367
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• 1999

최근 10년 동안 우리들은 성층권의 오존층 고갈(depletion of ozone layer), 지구온난화(global warming) 및 산성비(acid rain) 등을 포함하는 지구환경문제를 해결하여야 하는 많은 도전을 받고 있다. 몬트리올조약과 Montreal Protocol)이 수정되어 특정 CFC계 냉매들의 생산삭감계획이 앞당겨짐에 따라 우리들은 조속히 이들 문제를 해결해야될 심각한 국면에 직면하고 있다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권3호
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• pp.51-56
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• 2020

Research into natural refrigerants that use CO₂, instead of chlorofluorocarbons and hydrofluorocarbons, has increased due to the environmental problems caused by ozone depletion. CO₂ refrigerants are more environmentally friendly than conventional refrigerants because they have better latent heat of evaporation and heat transfer efficiency properties. However, they have very low critical temperatures and require high design pressures; therefore, pressure control valves, which reduce the pressure of the CO₂ refrigerant to a safe level and apply it to the refrigerant air conditioning system, are necessary to secure stability against high pressure. In the present study, we evaluated the flow characteristics and valve performance of the pressure control valve using a CO₂ refrigerant by measuring the pressure, velocity, and flow coefficient. In addition, we examined the applied forces caused by the internal pressure from the highly pressurized CO₂ refrigerant and required thrust characteristics.

• 한국가스학회지
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• 제20권1호
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• pp.62-67
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• 2016

가장 깨끗한 화석연료 가운데 하나인 천연가스는 장거리 수송 시 부피를 줄이기 위해 액화된다. 그 중 소형 해양 천연가스 액화 플랜트는 면적이 작기 때문에 안전문제가 크게 대두된다. 하지만, 기존에 쓰이는 DMR (Dual Mixed Refrigerants) 공정은 가연성 냉매를 사용함으로써 화재의 위험이 있으며, N2 Expander 공정은 안전하지만 압축 에너지 효율이 낮다는 문제점이 있다. 따라서 안전하면서도 압축 에너지 효율 또한 높은 공정의 개발이 지속적으로 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 DMR 공정에 비가연성 냉매인 Hydrofluorocarbon을 사용하여 안전성을 높임으로써 기존 공정들에 대한 대안을 제시하였다. 그 결과, 화재위험이 있는 DMR 공정보다 34.8% 낮은 압축에너지 효율을 보였으나, Single N2 Expander 공정보다 42.6% 향상된 압축 에너지 효율을 나타내었다. 결론적으로 이 연구에서는 안전하면서도 높은 에너지 효율을 내는 소형 해양 천연가스 액화 플랜트 공정을 설계하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1367-1373
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• 2011

본 연구에서는 천연냉매를 적용한 압축/흡수식 하이브리드 고온제조 히트펌프를 실험적으로 연구한 결과를 제시하였다. 압축/흡수식 히트펌프는 기존의 증기압축 히트펌프에 비해 고온영역을 포함한 넓은 생산온도범위, 높은 승온기능, 다양한 용량 제어방법 등 여러가지 장점을 가지고 있다. 제작된 하이브리드 히트펌프는 현재 실제 산업현장에 적용하기 이전의 초기 시제품 단계로 실험실에 설치하여 운전하였으며, 주요 구성부품으로는 이단압축기, 흡수기, 재생기, 과열냉각기, 용액 열교환기, 용액펌프, 기액분리기/정류기 등이다. 성능실험에서 $50^{\circ}C$의 열원을 고온 및 저온열원으로 사용한 결과 $90^{\circ}C$ 이상의 고온수 토출과 10 kW급의 난방 용량을 얻을 수 있었다. 혼합냉매의 성분비 변화에 따른 압축기/펌프 유량의 순환비 변화 및 다양한 성능변화를 실험적으로 관찰하였으며, 시스템의 효율과 용량에 있어 최적 성분비가 존재함을 확인하였다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2004년도 동계학술대회 논문집
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• pp.142-142
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• 2004

• 한국가스학회지
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• 제17권3호
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• pp.27-32
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• 2013

극저온에서 운전되는 천연가스 액화공정은 에너지 소모가 매우 크다. 천연가스 액화공정 내 대부분의 에너지는 압축기에서 소모되기 때문에 압축기에 소모되는 총 에너지 소모량을 최소화 시키는 것이 공정 설계 및 운전 시 중요한 요소가 된다. 다양한 천연가스 액화공정 중 C3MR (Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정은 혼합냉매와 순수냉매 사이클로 구성된다. 본 연구에서는 C3MR 공정 내 순수냉매 사이클의 최적의 설계를 찾기 위해 압력의 수를 다르게 하여 모사하였다. 이를 통해 압력 단계에 따라 압축기에서 필요로 하는 에너지양을 비교하였다. 또한, 장치 수에 따른 공정의 비용 분석을 위해 동력 공급 장치 선택 모델을 적용하였다. 결론적으로 장치를 많이 사용하는 설계일수록 더 적은 에너지를 필요로 한다는 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 비용적인 측면으로 전환하여 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제18권4호
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• pp.17-22
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• 2014

In this paper, the performance characteristics of R404 indirect refrigeration system using R744 as a secondary refrigerant were investigated experimentally to obtain a optimum design data for this system. First, for the constant experimental conditions, the COP of R404A indirect refrigeration system using R744 as secondary refrigerants decreases with respect to the increases in R404A condensation temperature and temperature difference in R744 cooler. And, the COP of indirect refrigeration system using R744 as secondary refrigerants decreases slightly with decreasing the mass flowrate of R744.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.25-34
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• 2013

본 총설에서는 천연가스 액화공정의 최적설계에서 에너지 효율을 높이기 위해 고려해야 하는 주요 공정설계 인자들에 대한 논의와 상용 LNG 플랜트에서 이러한 인자들이 어떻게 적용되고 있는지에 대하여 살펴보았다. 압축기에서 소모되는 축일의 양을 최소화하기 위한 방법으로서 단일 냉매를 사용하는 냉각 사이클을 다단, 혹은 중첩 구조로 설계하여 온도 범위가 넓은 영역에서 운용하는 방법과 혼합냉매를 사용하여 단순한 사이클 구조를 유지하면서 최적 냉각공급 곡선을 유지하는 방법을 다루었고, 천연가스 액화조건에 맞추어 이러한 구조들의 최적 조합을 구성하는 원리를 소개하였다. 열 통합(heat integration) 기법을 활용하여 상용화 공정들의 특징을 도식적으로 고찰하였으며 아울러 에너지 효율 및 경제성에 대한 분석을 수행하였다. 또한 액화 공정 설계에서 사용되는 대용량의 압축기들을 구동하는 에너지 시스템에 대한 설계 문제를 살펴보았으며 최적설계를 위한 여러 가지 요소들을 고찰하여 보았다.