• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.137-147
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• 2000

연료전지 응용분야에 대한 실험연구는 연료전지 성능향상 등의 기초연구와 더불어 매우 중요하며 차세대 동력원으로써 상용화되기 위해서는 이러한 연구가 함께 병행되어야 한다. 본 실험은 고분자 전해질형 연료전지(PEM Fuel Cell)의 시스템을 차량에 적용할 수 있도록 연료전지스택의 기본특성 및 rpm에 따른 축출력과 효율 특성을 알아 보았으며 자연대류 공기방식과 강제 공급방식간의 전압, 전류, 출력특성을 비교 분석하였다. 본 실험을 통해 자연대류방식의 경우 반응공기량의 제한으로 인하여 항상 전류한계 성향이 나타나는 것을 알 수 있었으며 강제공기 공급방식은 성능면에서 자연대류 공급방식보다 우수하였다. 이것은 자연대류 방식과는 달리 공기유량 및 속도의 증가로 인하여 공기가 공기극에서 원활히 반응하였기 때문이다. 축출력에 따른 효율변화는 조합시스템의 경우 축출력이 낮아질수록 연료전지 효율과 달리 현저히 감소하였으며 이는 모터가 효율이 낮은 범위에서 구동되었기 때문이다. 연료전지 자동차는 축출력과 스택의 효율을 고려한 운전이 이루어져야 하며 스택의 효율이 35%-45% 범위인 0.55-0.75V/cell에서 이루어져야한다.

• 오토저널
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• 제3권2호
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• pp.10-17
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• 1981

연료의 가격이 높아지고 대체연료의 개발이 급속동로 진전되고 있는 오늘날 디이젤기관은 열효율 의향상과 장래연료에의 대응이 중요한 과제로 되어있다. 대체연료로서 유망시되고있는 석탄약화 연료, 알코호르 쉘오일(Shell Oil)등이 앞으로 싱용화되면 제업이나 플랜트의 규모에 따라서는 가격뿐만 아니라 그질에도 큰 차이가 있게되고 정도나 비중의 변화등으로 대표적인 세탄가의 저화가 예상되어서 현상 디이젤기관의 연소방식 그대로는 이에 대응 할 수 없게될 가능성이 높다. 이들에 대응하기의한 하나의 방법으로서 기관을 단열화함으로써 냉각손실을 저장시키고, 높아진 배기에너지를 축출력으로서 다시 회수하는 단열터어보 컴파운드엔진의 개념이 있다. 이 렇게 하면 열효율의 대표적인 개성과 아울러 단열화하여서, 연소실의 벽온이 높아지므로 저세 탄가 연료의 연소도 가능하게 된다. 단열기관의 착상은 1940년대 융커어스사의 2-사이클 수평 대향기관에 이미 일부 채용되었었고, 또 터어보 컴파운드에 의한 배열의 회수도 Lycoming사 R3350 엔진등에서 실용화되었던 예가 있다. 그러나 이들을 동시에 채용하여 대돌적인 연비저 강효과를 추구한 실제의 예로서는 근년 미국 육군의 위탁으로 Cummis사가 연구성과를 발효하고 있는것 뿐이다. 그리고 일본의 Komatsu사가 또한 독자적으로 단열터어보 컴파운드기관의 연 구를 하고 있다. 다음은 그 기관을 소개하고 또한 다종연료성등 단열엔진의 특성에 대하여 설명 한다.

• 설비공학논문집
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• 제26권3호
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• pp.122-129
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• 2014

In order to extract shaft power from thermal energy in a R134a Rankine cycle as waste heat recovery system of a passenger car, a scroll expander has been designed. Algebraic spiral is adopted as the base curve for scroll wrap profile in the compact scroll design. About 19% reduction in scroll diameter is accomplished when compared to the conventional involute scroll. Performance analysis on the designed scroll expander shows that the expander efficiency is 85.5% at the vehicle speed of 120 km/hr and it decreases to 67.2% at 60 km/hr, provided that the scroll clearance is kept at 10 ${\mu}m$. The expander can produce shaft power equivalent to about 13~14% of the driving power within the speed range of 60~120 km/hr.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.735-741
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• 1986

본 논문은 참고문헌 (13)의 "디이젤 엔진에서 배기관의 굴곡도가 배기소음에 미치는 영향"에 대한 연구에 있어서 배기관의 굴곡성이 엔진성능에 미치는 영향에 대해서 실험적 방법을 통하여 구명하는데 있다. 따라서 4기통, 배기량 2,164cc의 디이젤 엔진을 사용하였으며, 굴곡의 형태는 원호형과 직각형의 두 경우에 대해서 실험하였다. 엔진의 운전조건은 일반적 사용 범위인 회전속도 1,200~3,200rpm드로 틀 밸브 개도25-100% 구간으로 잡고 곡관부의 형상치수를 변화시키며 부하, 흡기압력, 연료소비량, 배기온도 및 압력등을 측정하고 이것으로 부터 축출력, 축토오크, 연료소 비율을 계산하여 이를 상호비교 검토함으로써 곡관부의 형상치수가 엔진성능에 미치는 영향을 고찰하였다.영향을 고찰하였다.

• 설비공학논문집
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• 제26권4호
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• pp.151-157
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• 2014

An algebraic scroll expander has been fabricated and tested in a R134a Rankine cycle with heat source of 20 kW. For the operating conditions of 20~26 bar and $90{\sim}93^{\circ}C$ at the expander inlet and 8~9 bar at the outlet, the expander produced the shaft output power of about 0.6~0.7 kW in the operating speed range of 1500~2000 rpm. These correspond to the expander efficiency of 40~45%. The volumetric efficiency increased with increasing of the expander speed, reaching to 80% at 2000 rpm. Comparing to numerical simulation results, mechanical efficiency from the test data was found to be considerably low by as much as 30%, indicating that reduction in the frictional loss should be made to improve the scroll expander efficiency.

• 설비공학논문집
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• 제23권12호
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• pp.815-820
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• 2011

A scroll expander was designed for an energy converter from waste heat of IC engine coolant to useful shaft work. The scroll expander is to run in a Rankine cycle which receives heat energy transferred from engine coolant circulation cycle. The working fluid was Ethanol. For axial compliance, a back pressure chamber was provided on the rear side of the orbiting scroll. Lubrication oil was delivered by a positive displacement type oil pump driven by the shaft rotation. Performance analysis on the scroll expander showed that the expander efficiency was 63.4%. It extracts shaft power of 0.6 kW out of engine coolant waste heat of 17.5 kW, resulting in the Rankine cycle efficiency of 3.43%.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.578-583
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• 2006

This paper introduces conceptual design of scroll expander-compressor unit for fuel cell. Since air discharged out of the fuel cell stack after reaction has still high pressure energy, some power can be extracted out of it by directing it to pass through an expanding device so that the extracted power can be used to drive an auxiliary compressor. For this purpose, a scroll type expander coupled to a scroll type compressor was designed: orbiting scroll of the expander and that of the compressor were made to share three of common drive pins installed in the mid frame plate, and central cavity in the mid-plate was used as a back pressure chamber to provide axial compliance for both orbiting scrolls. Performance analysis for the expander showed that the shaft power of the expander could reduce the auxiliary power consumption in the fuel cell by about one third at the scroll clearance of $10{\mu}m$.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.60-60
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• 2017

화석연료의 고갈과 환경오염이 문제시 되면서 친환경 에너지개발에 대한 연구가 진행되고 있다. 그중 바이오디젤은 동,식물성유지 및 폐식용유를 이용하여 생산이 가능할뿐더러 농용엔진에 특별한 개조 없이 사용가능하다. 또한 바이오디젤 자체에 산소를 함유하고 있어 이산화탄소 저감에 효율적이다. 바이오 디젤에 관한 많은 연구가 수행되었으며, 기존의 연구는 단일유지의 폐식용유를 사용하여 바이오디젤을 생산하는 연구가 진행되었다. 하지만 가정에서 배출되는 식물성 폐식용유의 경우 여러 가지가 혼합되어 배출되고 있어, 혼합폐식용유지의 바이오디젤 특성평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐식물성유지(폐대두유, 폐카놀라유, 폐해바라기유)를 중량비(1:4, 1:1.5 1:0.66, 1:0.25)로 혼합하여 바이오디젤을 생산하고, 생산한 바이오디젤을 농용기관에 이용하여 농용기관의 출력특성 및 배기배출물특성 평가를 실시하였다. 실험에 사용된 농용기관은 배기량이 673cc인 직접분사식 디젤기관(ND10DE, Daedong, Korea)이며, 엔진성능평가를 위해 토크는 토크센서(YDL-704s, Setech, Korea)를 사용하였다. 배기배출물 평가는 배기가스분석기(HG-550, Airlex, Germany)를 이용하여 이산화탄소, 질소산화물을의 배출량을 측정하였다. 폐식용유를 이용하여 생산한 바이오디젤과 경유의 기관성능을 비교한 결과 토크와 축출력의 경우 BD의 혼합량이 증가할수록 줄어들었다. 토크는 혼합된 유지에 따라 상용운전범위인 1500rpm~2400rpm에서 평균 대두와 카놀라유를 혼합하여 생산한 BD10은 7.2%, BD20은 12.1% 감소하였고, 대두와 해바라기유를 혼합하여 생산한 BD10은 11.3% BD20은 16.3% 감소하였다. 또한 해바라기와 카놀라유를 혼합하여 생산한 BD10은 8.3%, BD20은 14.6% 감소하였다. 이는 BD의 발열량이 경유에 비해 낮아 토크가 감소한 것으로 판단된다. 또한 배기배출물 평가의 경우 질소산화물은 BD의 함랑이 증가함에 따라 경유에 비해 배출량이 증가하는 경향을 보였고, 이산화탄소는 저감되는 것으로 나타났다. 이는 바이오디젤이 함산소연료이므로, 연료내의 산소로 인해 완전연소를 촉진시켜 이산화탄소를 저감시키고 질소산화물은 증가된 것으로 판단된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제17권4호
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• pp.305-313
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• 1992

Stirling 기관(機關)의 피스톤 Seal부분에서의 마찰저항(摩擦抵抗)을 감소(減少)시킴과 동시 에 작동가스의 누설량(漏泄量)을 감소(減少)시켜서 기관출력(機關出力)을 증대(增大)시킬 목적(目的)으로 재질(材質) 및 밀봉(密封) 형식(形式)이 서로 다른 Piston ring식 밀봉기구(密封機構)와 금속(金屬) Bellows를 이용한 밀봉기구(密封機構)를 시작(試作)해서 마찰저항(摩擦抵抗)과 작동가스의 누설량(漏泄量)을 조사(調査)하고, 이들 밀봉기구(密封機構)를 실험(實驗) 기관(機關)에 장착(裝着)해서 운전시험(運轉試驗)을 통해 각 밀봉기구(密封機構)의 성능(性能)을 검토(檢討)하였다. 그 결과(結果) Bellows를 Power piston의 Actuator로 시작(試作)한 밀봉기구(密封機構)가 다른 Piston-ring식(式) 밀봉기구(密封機構)에 비(比)해, 피스톤링과 실린더벽 사이의 마찰저항(摩擦抵抗) 및 작동(作動)가스의 누설량(漏泄量)이 현저하게 감소(減少)하였으며, D-type은 B-type에 비해 도시출력(圖示出力)은 약 1.6배, 축출력(軸出力)은 약 1.2배로 증가(增加)하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제16권4호
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• pp.30-36
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• 2012

A scroll expander has been designed to produce a shaft power from a R134a Rankine cycle for electricity generation. Heat was supplied to the Rankine cycle through a heat exchanger, which received heat from another cycle of water. In the water cycle, water was heated up in a boiler using biogenic solid fuel. The designed scroll expander was a horizontal type, and a trochoidal oil pump was employed for oil supply to bearings and Oldham-ring keys. For axial compliance, a back pressure chamber was created on the backside of the orbiting scroll base plate. Numerical study has been carried out to estimate the performance of the designed scroll expander. The expander was estimated to produce the shaft power of about 2.9 kW from a heat supply of 36 kW, when the temperature of R134a was $80^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$ at the evaporator and condenser of the Rankine cycle, respectively. The expander efficiency was about 70.5%. When the amount of heat supply varied in the ranges of 7.5~55 kW, the expander efficiency changed in the range of 45.6~70.5%, showing a peak efficiency of 70.5% at the design shaft speed.