• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.398-401
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• 2012

본 연구에서는 자동차용 엔진 폐열 회수 유기랭킨사이클에 적용하기 위해 개발 중인 스크롤 팽창기의 효율을 상용 스크롤 팽창기와 비교 분석을 수행하였다. 팽창기 효율 특성 시험을 위해 유기랭킨사이클을 운전하면서 팽창기 출력, 팽창기 입구 온도, 압력 및 작동유체(냉매 R134a)의 유량을 측정하였으며, 개발 중인 스크롤 팽창기의 전효율은 상용 스크롤 팽창기의 전효율에 비해 매우 낮은 수준을 나타내었다. 특히 팽창기 내부의 작동유체 누설에 의한 체적효율 저하가 전효율 저하에 큰 영향을 주는 것으로 파악되었기 때문에 향후 팽창기 효율 향상을 위해 팽창기 내부의 누설문제를 필히 해결해야할 것으로 분석되었다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.230-235
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• 2014

본 연구에서는 프로토 타입 베인 팽창기가 적용된 초소형 유기 랭킨사이클을 구성하고, 팽창기 전단 온도가 약 $110^{\circ}C$이고, 냉매유량을 일정하게 유지한 조건에서 베인 팽창기 회전수를 변화시키면서, 팽창기 출력, 효율 및 팽창기 전후단 압력, 온도 등을 측정하였다. 베인 팽창기 성능 측정 결과 팽창기 회전수가 증가됨에 따라 팽창기 출력 및 효율이 증가하였다. 팽창기 전효율은 500 rpm 회전수 조건에서 6~7%이고, 1000 rpm 에서는 11~12%임을 보였다. 팽창기 전효율이 낮은 원인은 팽창기 체적효율이 낮기 때문인 것으로 분석되었으며, 향후 체적효율을 향상시키기 위해 팽창기 누설을 개선하기 위한 연구가 진행될 예정이다.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.411-418
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• 2012

본 연구에서는 가솔린 엔진 자동차의 엔진 폐열 회수를 위한 이중 회로 랭킨 사이클 시스템에서 용적형 팽창기의 설계 팽창비에 따른 성능 해석이 수행되었다. 자동차 엔진 폐열 이용 랭킨 사이클 시스템에 사용되는 용적형 팽창기는 운전 조건에 따라 설계 팽창비가 운전 압력비보다 낮은 저팽창 조건과 설계 팽창비가 운전 압력비보다 높은 과팽창 조건으로 운전되므로 탈설계 조건에서 성능 예측이 중요하다. 또한 용적형 팽창기는 자동차 적용시 팽창효율 뿐만 아니라 부피와 무게를 최소화하는 것이 매우 중요하므로 이를 고려한 설계 팽창비의 최적화가 요구된다. 본 연구에서는 용적형 팽창기의 탈설계 조건에서 성능 예측을 통해 팽창효율과 팽창기의 용적을 동시에 고려하여 설계 팽창비를 목표 운전 압력비보다 낮도록 하여 저팽창 운전을 하도록 설계 하는 것이 유리함을 제시하였다.

• 에너지공학
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• 제26권1호
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• pp.23-27
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• 2017

유기랭킨사이클에서 팽창기는 전체 성능과 사이클 효율에 큰 영향을 미치는 중요 부품이다. 유기랭킨사이클에 적용되는 팽창기는 입구 압력과 온도가 팽창기 기계적 특성이나 작동유체 특성 등에 의해 제한받게 되는데, 유기랭킨사이클은 팽창기 입구압력과 온도에 따라 사이클 출력, 흡수 열량 및 효율 등이 변화하게 된다. 본 연구에서는 용적형 팽창기가 적용되는 작동유체 냉매 R134a인 유기랭킨사이클의 성능이 팽창기 입구조건에 따라 유기랭킨사이클의 성능이 어떻게 변화하는지 이론적으로 비교 분석을 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1147-1159
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• 2018

본 연구는 팽창구조체를 이용한 급속차폐 자동화 시스템 검증에 중점을 두었다. 팽창구조체는 해저터널의 침수사고 발생시 막대한 인적 및 물적 피해가 발생하는데 이를 대비한 자동 급속차폐시스템이다. 특히 해저터널의 시공 및 운영에 있어 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구는 이러한 문제에 대하여 고안된 팽창구조체를 이용한 급속차폐 자동화 시스템을 실험적으로 검증하였다. 이러한 검증을 하기 위해 모형터널을 40:1 축소율을 적용한 실내모형을 제작하여 0.1 bar, 0.15 bar의 공기압을 주입하여 10 sec, 20 sec로 팽창속도에 따라 나누어 4 case로 실험을 진행하여 누수량, 수압 등을 분석하였다. 연구 결과에 의하면 팽창구조체의 팽창 시 0.1 bar 보다 0.15 bar일 때 차폐효율이 좋았으며 팽창구조체의 공기압 주입 시간에 따른 차폐효율 및 유입수 제어효율의 차이도 나타났다. 본 연구 진행 결과 팽창구조체가 완벽하게 팽창한다는 가정조건에서는 팽창구조체의 내부공기압이 높고 팽창속도가 빠를수록 더욱 효과적으로 나타났다. 본 연구 결과로 향후 추가적인 팽창구조체의 보관방법, 형상과 팽창유도체 및 차폐시 팽창구조체의 이동억제와 유입수 제어에 도움이 되는 쐐기형 구조물에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 플랜트 저널
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• 제15권2호
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• pp.46-55
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• 2019

기존 메탄 & 질소 팽창 사이클의 효율 개선을 위해 2개의 메탄 팽창 공정 (cold composite curve에 변곡점을 하나 더 추가하기 위해 warm & cold 2개 공정으로 나눔)과 1개의 질소 팽창 공정을 사용한 천연가스 액화 사이클을 소개하기 위한 논문이다. 이전 질소 팽창 사이클 및 메탄 & 질소 사이클과 비교했을 때, 13.92 및 13.13에서 12.08 kW/ton/day로 효율이 8~15% 정도 개선되었다. 순 현재가치(NPV) 기준으로 한 수명 주기 비용 분석(LCC analysis) 또한 약간의 CAPEX 증가는 있지만 프로젝트 순 현재가치가 개선된 결과를 보여준다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.25-37
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• 2019

대표적인 지하 공동 복구공법인 개착 공법은 공사비 및 시공시간의 문제를 드러내고 있으며, 이를 해결하기 위한 다양한 비 개착식 공법이 제시되고 있다. 팽창재료를 이용한 지하 공동 복구공법은 비 개착식 공법 중 하나로 공법의 원리는 다음과 같다. 아스팔트층에 천공된 구멍을 통해 양질의 되메움토와 팽창재료를 공동 내로 투입하면, 투입된 팽창재료에 의해 주변 되메움토가 아직 채워지지 않은 빈 공간으로 밀려남과 동시에 다져지면서 공동을 복구하는 원리이다. 본 연구에서는 공동을 모사한 아크릴 토조에 팽창재료를 이용한 지하공동 복구공법을 시공하였다. 공동의 복구효율은 팽창재료의 투입 위치와 개수에 따른 공동의 채움율과 상대 다짐도로 분석하였으며, 실험결과 공동의 복구효율과 최적 시공 위치는 무관한 것으로 확인되었다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.72-79
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• 2015

천연가스 감압기지에 터보팽창기 감압시스템을 도입하여 천연가스의 감압과정에서 전기에너지를 생산할 수 있다. 터보팽창기의 효율은 천연가스의 유량과 터보팽창기 설계유량의 비에 따라 달라진다. 따라서 터보팽창기로 들어가는 유량을 조절함으로써 감압시스템을 운전하기 위한 최적조건을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 두 곳의 저압 정압기지에서 천연가스의 압력이 17.5 bar에서 8.5 bar로 감압될 때 천연가스의 유량에 따라 생산 가능한 전력을 계산하고 계산결과의 비교를 통해 터보팽창기 감압시스템이 최적으로 운전되기 위한 조건을 찾았다. 천연가스의 평균 유량이 크고 유량의 변화가 작을 때 터보팽창기가 효율적으로 운전되었고 터보팽창기의 설계유량은 천연가스의 유량을 가장 많이 포함하는 용량에서 결정되었다. 선정된 두 정압기지에서 회수 가능한 전력생산량은 9 MW(B 기지), 12 MW(D 기지)로 추산되었다.

• 한국가스학회지
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• 제23권2호
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• pp.74-81
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• 2019

천연가스 운송기지에서 전기에너지를 회수하기위하여 팽창 터빈시스템을 사용하는 것은 잘 알려진 기술이다. 터보팽창기의 효율은 천연가스의 유량과 터보팽창기 설계유량의 비에 따라 달라진다. 그러나 감압기지에서 계절적 공급패턴, 즉 여름에는 낮은 유량으로 반면에 겨울에는 높은 유량으로 공급되기 때문에, 단일 터보팽창기로는 낮은 유량의 천연가스로부터 감압에너지를 충분히 회수하기가 비효율적이다. 따라서 본 연구에서는 대용량과 소용량의 이중 터보팽창기의 새로운 개념을 제안하게 되었다. 본 연구에서는 저압 정압기지에서 팽창밸브의 평균 입구, 출구 압력조건인 18.5 bar에서 7.5 bar로 감압될 때 입구의 온도, 유량조건에 따라서 생산 가능한 전력을 이론적 배경을 통해 계산하였다. 최저 설계 효율 0.72에서 회수 가능한 전력생산량은 단일 터보팽창기로 운전될 때에는 12.4 MW이었으나, 여기서 제안한 이중터보팽창기에서는 16.1 MW로 약 30% 증가한 결과를 얻게 되었다.

• 한국실천공학교육학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.9-14
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• 2011

국내 천연가스 공급계통에 있어서 냉열 에너지의 동력 회수에 관한 엑서지 해석 방법을 개발하므로, 에너지 시스템의 유효이용 방안 모색과 함께 엑서지 해석의 효용성을 증명한다. 현재 운영 중인 (1) 가열기에 의한 가열-PVC 감압 공급 시스템, (2) 감압과정에 팽창기를 도입하는 가열-팽창일-PVC 감압 공급 시스템, (3) 가열기 없이 팽창기를 도입한 팽창기-PVC 감압의 경우에 대해 엑서지 해석을 수행한다. 시뮬레이션은 NG 공급 시스템에 팽창기를 도입을 모델링하고, 유입 NG의 압력과 온도, 출구 NG의 압력과 온도에 대해 이루어 졌다. 팽창기로부터 얻을 수 있는 전력생산량은 팽창기 입출구의 NG 압력비가 클수록 많아진다. 그러나 압력비가 커면 온도의 하강이 심해져, 팽창기 입구에서의 가스 가열이 필요하며 이에 따른 연료소비량도 압력비 증가와 함께 상승한다. 엑서지 해석은 시스템 내 에너지 손실 위치와 양을 알 수 있다. 해석결과 가열-PVC 감압의 공급 시스템에서 PCV에 의해 소멸되는 엑서지가 가장 높았으며, 이 소멸 엑서지는 팽창기 설치를 통해 동력을 회수하므로 줄일 수 있다. 팽창기 입구에서 NG의 온도 증가는 엑서지 회수율을 향상시킬 수 있지만, NG의 열손실로 인해 팽창기의 기계 엑서지 효율은 감소한다. 이들 결과로 부터 엑서지 해석의 효용성을 알 수 있다.