• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제31권8호
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• pp.15-18
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• 2002

축열 공조방식 중 현재 가장 많이 보급되고 있는 방식은 빙축열 방식과 수축열 방식이다. 본래 축열식 공조는 열원 용량을 감소하고, 값싼 심야전력을 통해서 운전비용(running cost)의 절감을 목적으로 하지만, 열을 저장하기 위한 "축열조"가 필요하므로, 필연적으로 초기투자비(intial cost)의 증가를 동반하며, 기존의 건물에는 쉽게 적용할 수 없는 등의 문제점이 있다. 따라서 축열을 위한 초기비용을 증가시키지 않는 축열식 공조방식으로서 건축물 자체가 가지는 높은 열용량에 착안하여 구조체 축열에 관한 연구가 최근 활성화되고 있다. 구조체 축열은 건축물 그 자체를 축열 매체로 이용하기 때문에 별도의 축열조가 필요 없고, 구조체 로부터의 "복사"형태로 거주영역에 직접적으로 작용하여 실내의 온열환경을 향상시킬 수 있다. 이 때문에 2차측 공조기의 용량을 절감시킬 수 있고, 축열 부위에서의 열반송이 필요없는 등, 구조체 축열 시스템은 기존의 빙축열과 수축열 방식에서는 없는 여러가지 장점을 가지고 있다. 구조체 축열 공조시스템은 기존의 공조시스템 중에서 급기구 부위만을 변경하여 주간에서 종래의 공조시스템과 같이 실내로 공조 공기를 급기하고, 야간에는 급기구에 설치된 댐퍼를 조절하여 천정면으로 공조 공기를 급기함으로써 구조체에 열을 축열시키는 방안이다. 본 시스템은 기존의 설비시스템을 이용하여 건축물의 구조체를 축열, 공조개시전 및 주간의 부하를 대폭 줄임으로써 에너지를 절감시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서 구조체 축열 공조시스템은 "지구환경 유지.전력부하 평준화.안전성.에너지 절약.비용절감.쾌적성"의 모든 조건을 만족시키는 유력한 차세대 공조 방식이 될 것으로 판단되며, 본 보에서는 공기순환형 구조체 축열시스템을 소개하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제22권2호
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• pp.169-174
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• 2013

순산소 축열연소시스템에서 세라믹 볼 축열체 적용에 따른 축열/재생 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 설계인자인 볼 직경, 축열체 무게, 연소부하 변동에 따른 축열/재생 특성을 살펴보았다. 양방향 순산소 축열연소시스템 장치를 구성하여 축열체를 통과하는 배가스 및 산소의 온도를 측정하였다. 실험결과, 볼 직경과 축열체 무게 변동에 따라 배가스 및 산소 온도분포의 변화가 나타났으며, 연소부하 변동시 상대적으로 큰 온도분포의 변화가 측정되었다. 볼 직경이 작아지고 축열체 무게가 증가될수록 측정된 재생온도효율은 증가되었다. 한편, 높은 재생온도효율에 비해 열 회수율은 낮게 예측되어 열 회수율을 향상시키기 위해 축열구조 설계 최적화가 필요함을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제12권1호
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• pp.35-41
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• 2003

본 연구에서는 배가스의 현열회수를 통해 연소기기의 열효율을 향상시키는 축열연소시스템에서 구형축열체를 이용한 축열기내 열유동을 해석할 수 있는 수치해석 코드를 개발하였다. 이를 통해 축열기내 비정상 열유동을 해석하고 축열기 길이를 포함한 축열기 형상과 축열체 구경에 따른 배열회수와 압력손실의 관계를 파악해 보았다. 수치해석은 1차원 2상 유체역학 모델을 도입하여 MacCormack방식으로 해를 얻었으며, 실험적 경향과 일치함을 알 수 있었다. 개발된 수치코드를 통해 얻은 결론은 축열기 길이가 길고 입자구경이 작으며 축열기내 유체 유속이 빠른 경우에 많은 배열을 회수할 수 있으나 압력손실이 커짐을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.127-134
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• 1985

본 연구에서는 축열식 열교환기에 대한 이론해석에 2개의 변수를 적용하여 주 기가 긴 경우에 적용되는 축열체의 열전도계수가 큰 열교환기인 경우 ｆ(t)함수형, 주 기가 긴 경우 또는 짧은 경우에 적용될 수 있는 열전도계수가 작은 경우 ｆ(x,t)함수 형으로 각각 구분하여 이에대한 정확해를 구하였다. 특히 ｆ(x,t)함수형에서 2차원 Laplace 변환기법에 의한 Bessel 함수가 포함된 식을 얻고, Laplace 1차 변환온도에서 얻는 식을 급수편개하여 정리한 식으로 부터 가열주기에 있어서 주기가 짧은 축열체에 적용되어질 수도 있는 근이식인 간단한 온도분포식과 이로부터 대류열전달계수식을 얻 었다.그러나 천 양태랑, 등은 주기가 긴 경우 즉 일반 축열체에 대한 이론해석 결 과와 주기가 짧은 경우 즉 8분 주기로 실험하여 비교한 결과가 일치함을 발표하였다. 이들 연구결과를 참작할때 주기가 짧은 경우에서의 실험결과와도 비교적 일치할 것으 로 기대할 수 있어서 중도상정의 스터얼링 기관 실험에 사용된 축열기의 제원을 이용 하여 계산한 결과, 위에서 구한 온도분포식은 일치하였고 대류열전달계수식에 대하여 는 다른 실험치 보다 접근함을 확인하였다. 또한 위 기관실험치를 대류열전달계수식 에 대입하여 위 기관의 전교환 열량을 계산한 결과, 스터얼링 기관용 축열기에서 축열 비의 최적치 430%와 거의 일치하였다. 따라서 이론해석으로부터 구한 온도분포식과 대류열전달계수식의 유용성을 입증할 수 있었다.

• 지열에너지저널
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• 제1권1호
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• pp.61-68
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• 2005

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.301-305
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• 1998

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.171-176
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• 2004

열처리로에 적용되는 소형 축열식 복사관 버너시스템에 사용될 축열기를 설계하고 그 성능을 평가하였다. 좁은 튜브간 간격을 갖는 U형 복사관에 축열기를 적용하기 위하여 상하단 단면적이 다른 축열기를 설계, 적용하였다. 구형축열체를 사용하는 2만kcal/hr급 축열기 설계에는 기존에 개발된 축열기 해석코드를 이용하였다. 실제 시스템에 적용하여 축열기 전후단의 온도 및 압력을 실시간으로 측정하였다. 그 결과를 축열기 해석코드로부터 얻은 배가스의 배출온도와 공기의 예열온도를 비교하였다. 이론적으로 예상된 성능은 80%의 온도효율과 70%의 배열회수율이 얻어졌으나, 실험적 결과로부터는 온도효율이 80%, 배열회수율이69％가 얻어졌다. 가장 큰 성능 차이는 배가스의 배출온도였는데, 이는 실제 시스템에서 열손실에 의한 축열기로의 배가스 유입온도 하락과 실제 운전에서의 공기/배가스 유량의 증가에 의해 기인된다고 판단된다.

• 에너지공학
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• 제10권1호
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• pp.24-32
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• 2001

본 축열탱크 열전달에 관한 실험적 연구는 국내에서 개발하고 있는 태양열 온수기용으로 현재 널리 이용되고 있는 탱크-코일 방식의 문제점을 해결하면서 열전달 효율이 높은 2중 축열탱크를 개발하기 위한 것이다. 2중 축열탱크의 용량은 100리터로서 수평 및 수직형으로 설치하여 실험이 가능하도록 설계.제작하였고 탱크내부의 온도는 길이방향 및 반지름 방향으로 각각 등간격으로 설치하여 측정하였고 집열매체의 입.출구온도를 동시에 측정하였다. 실험결과는 (1) 축열탱크의 형태에 관계없이 축열탱크와 열교환을 하는 열매체의 유량이 증가할수록 열전달량은 증가한다. (2) 축열탱크의 형태에 따른 탱크내부 물의 온도 상승속도는 수직형(b)인 경우가 가장 크고, 그 다음 수직형(a), 수평형의 순으로 나타났다. 따라서 이중탱크형의 축열탱크는 수평형 보다 수직형이 동일한 용량의 축열매체 온도를 신속히 상승시킬 수 있다. 아울러 열성층화에 의하여 고온의 축열매체를 이용할 경우 수직형 축열탱크가 더욱 우수한 결과를 나타낸다. (3) 축열탱크 열전달계수(UA) 값은 ( $T_{in}$ - $T_{out}$)/$\Delta$ $T_{m}$ 의 크기에 좌우되며, 열전달계수를 설치방법에 따라 비교하면 수직형(b)>수직형(a)>수평형의 순서로 나타났다.다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.331-341
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• 2013

태양열 온수급탕 시스템에서는 태양열 에너지가 집열판에서 획득되고 열매체로 전달되어 최종적으로 온수의 형태로 축열조에 저장된다. 본 연구에서는 상부 코일히터를 갖춘 나선재킷형 축열조의 축열성능 특성을 정확하게 해석할 수 있는 전산유체역학 모델을 개발하였다. 본 연구에서 고려한 축열조는 벽면에 열매체의 나선유로가 형성된 맨틀형 축열조의 일종으로 시스템 설계 단순화, 저유량 운전, 성층화 촉진 등의 장점을 지닌다. 또한 축열조 내부에 추가적인 코일히터가 장착되어 축열성능과 성층화의 추가적인 향상을 도모할 수 있다. 본 연구에서 개발된 해석모델의 검증은 실제 태양열 온수급탕 시스템의 실증실험 결과와 비교를 통하여 수행되었으며, 온수의 온도변화, 열매체의 온도변화, 성층화 온도분포의 측면에서 잘 일치하는 결과를 얻었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권10호
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• pp.1412-1419
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• 2003

Heat regenerator occupied by regenerative materials improves thermal efficiency of combustion system through the recovery of sensible heat of exhaust gases. By using one-dimensional two-phase fluid dynamics model, the unsteady thermal flow of regenerator with spherical particles, was numerically analyzed to evaluate the heat transfer and pressure losses and to derive the design parameter for heat regenerator. It is confirmed that the computational results, such as air preheat temperature, exhausted gases outlet temperature, and pressure losses, agreed well with the experimental data. The thermal flow in heat regenerator varies with porosity, configuration of regenerator and diameter of regenerative particle. As the gas velocity increases with decreasing the cross-sectional area of the regenerator, the heat transfer between gas and particle enhances and pressure losses decrease. As particle diameter decreases, the air is preheated higher and the exhaust gases are cooled lower with the increase of pressure losses. Assuming a given exhaust gases temperature at the regenerator outlet, the regenerator need to be linearly lengthened with inlet Reynolds number of exhaust gases, which is defined as a regenerator design parameter.