• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.69-75
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• 2019

본 연구의 목적은 EV 경상용차에 적용되는 히트펌프 시스템에 대한 냉방 성능 특성을 실험적으로 분석하는 것이다. EV 경상용차가 운전되는 냉방 운전조건인 외기온도 35 ℃, 내기온도 25 ℃ 상황에서, 히트펌프 시스템의 냉방 특성을 분석하고자, 냉각수의 온도조건, 전동식 압축기 회전수 조건 변화에 대해서, 실험을 진행하였고, 그 결과를 분석하였다. 전동식 압축기 회전수가 증가할수록 냉방 성능이 평균 8.0 %가 증가하였고, 전동식 압축기 소비전력은 27 %가 증가하여서, 시스템 효율은 16.4 %가 감소하는 결과를 보여주고 있다. 전자장비 냉각을 위한 냉각수의 폐열을 활용하기 위하여서, 냉매랑 냉각수가 열교환 하는 칠러를 본 시스템에 적용하였다. 칠러에 적용되는 냉각수의 온도를 35 ℃에서 55℃로 변화시켰을 때, 응축 열원의 증가로 인하여서, 시스템 효율이 평균적으로 18.2 %가 떨어지는 결과를 보여주고 있다. 냉각수 유량 변화 측면에서, 운전 조건을 변화시켰지만, 냉방 성능에는 큰 변화를 보이고 있지 않았다. 향후, 냉각수 폐열을 사용하여서, 히트펌프 시스템에 대한 난방 성능 향상을 위한 연구가 필요한 상황에서, 관련 연구에 추가 할 예정이다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.439-448
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• 2014

포항철강산업단지의 온실가스 잠재 감축량에 대한 연구를 수행하였다. 2010년 기준 철강산단의 온실가스 배출량은 4,174,000~4,574,000 $tCO_2-eq$로 추정되고, 정부의 온실가스 감축 목표를 달성하기 위해서 2020년까지 최소 552,000 $tCO_2-eq$의 온실가스 감축이 요구된다. 온실가스 잠재 감축량을 추정하기 위하여, 자발적 온실가스 감축사업에 등록된 사례 기술들을 온실가스 목표관리제도 대상으로 지정된 51개 기업의 공정에 적용하였다. 기술적 용이성과 투자비 회수기간 측면에서 분석한 결과, 연료전환과 폐열회수를 이용하여 단기적으로 160,000 $tCO_2-eq$를 감축할 수 있는 것으로 예상된다. 중기적으로는 철강금속 산업 분야에 적용 가능한 열 부문과 전기 부문 기술을 이용하면 각각 229,000과 125,000 $tCO_2-eq$를 감축할 수 있을 것으로 예상된다. 온실가스 예상 목표 감축량 대비 중 단기 기술로 달성할 수 없는 차이(38,000 $tCO_2-eq$)에 대해서는 장기적으로 근본적인 공정 혁신과 최신 설비 및 신재생에너지 기술 도입을 통한 감축 노력이 필요하다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.65-72
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• 2016

천연가스용으로 개조된 가스엔진에서 방출되는 폐열을 활용하기 위한 유기 랭킨사이클 (Organic Rankine Cycle: ORC) 발전시스템을 설계 및 제작하였다. 이 연구에서는 개조된 가스엔진의 폐열을 실험적으로 분석한 데이터를 바탕으로 구성한 ORC 시스템의 컴포넌트를 설계하고 제작하였다. ORC 시스템에는 2개의 판형 열교환기와 5kW급 팽창기, 다단 펌프가 사용되었으며, 전기 히터를 이용하여 ORC 시스템의 열역학적 성능을 분석하였다. 또한, 실제로 가스엔진과 연동하여 작동 특성을 파악하기 위한 실험을 수행하였다. ORC 시스템에 열량을 공급해주는 2대의 가스엔진을 사용하였다. 열원모사실험 결과, 열원온도 $110^{\circ}C$에서 축동력 5.22kW가 발생, 압력비 7.41, 열효율 9.09%가 계산되어졌으며, 엔진연동실험에서는 고온수 온도 $86^{\circ}C$에서 축동력 2kW가 발생, 이 때의 압력비는 3.75, 열효율 6.45%가 계산되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1057-1064
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• 2014

최근 전세계적으로 재생에너지의 관심이 증가하고 있다. 그 중 많은 관심을 받고 있는 것이 상대적으로 낮은 온도의 폐열을 사용하는 유기랭킨사이클(ORC)이다. 유기랭킨사이클은 기존의 증기터빈사이클과 유사한 기술을 사용하지만 낮은 온도의 폐열을 사용하기 위해서 증기대신 냉매를 작동유체로 사용한다. 작동유체를 냉매로 사용함으로 인해 이상기체 가정을 사용할 수 없고, 이는 ORC 시스템에 이용되는 터빈의 설계를 좀 더 복잡하게 만든다. 또, 냉매의 큰 분자량과 복잡한 분자구조로 인하여 낮은 음속을 가지게 되고 이로 인해서 쉽게 초킹 조건에 접근하게 된다. 본 연구에서 R245fa를 작동유체로 하여 입구온도 $124^{\circ}$에 팽창비 9 의 조건에서 터빈의 효율을 증가시키기 위해 다단으로 설계된 아음속 ORC 터빈을 설계하는 과정과 터빈의 성능에 대하여 설명하고자 한다. 설계된 터빈은 200kW 급의 ORC 발전 시스템에 사용될 예정이다.

• 아시안잔디학회지
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• 제23권2호
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• pp.279-286
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• 2009

빌딩에서 발생하는 폐열을 활용할 목적으로 동절기 옥상정원에서 푸른 잔디를 유지하기 위한 잔디생육시험을 실시하였다. 옥상정원 지반에 Heating system을 설치하여 시기별 잔디생육상태를 조사한 결과는 다음과 같다. 겨울철 옥상녹화 지반을 heating처리한 결과, 무처리구에 비해 잔디품질 및 피복률이 우수하였으며, 잔디의 뿌리길이, 잔디밀도가 모두 상승하였다. 표면온도를 비교한 결과, heating지반의 온도는 평균 $10.9^{\circ}C$로 $0^{\circ}C$를 유지하였던 무처리 지반에 비해 월등히 높았으나, 수분함량은 평균 1.9% 낮아진 것은 $10.9^{\circ}C$로 유지된 지온으로 인해 수분증발이 계속 이루지는 것으로 사료되었다. 적설량이 15cm 이상 쌓인 상황에서, 히팅 시스템이 설치된 잔디밭에서는 4일만 눈이 완전히 녹았으나 대조구에서는 적설량의 변화가 거의 없었다. Heating system의 보일러 수온을 $55^{\circ}C$에서 $60^{\circ}C$로 높이자, 잔디는 건조 스트레스를 받아 잎끝이 마르는 증상이 나타났다. 앞으로 옥상정원에서의 잔디 재배과 관계된 세부적인 생리적 스트레스에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.56-66
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• 2021

본 연구에서는 가축분뇨 처리시설의 호기성 액비화 과정에서 발생하는 열을 회수하기 위한 폐열회수 시스템을 고안하여 시스템을 구성하는 요소 장치의 성능을 분석하였다. 또한, 회수된 열의 활용 가능성을 확인하였다. 실험 설정을 위해 가축분뇨 처리시설의 액비 발효조에서 발생하는 발효열을 확인하였다. 호기성 액비화를 위한 발효조의 온도가 균일성을 나타낸 특성과 34.5 ~ 43.9 ℃의 범위에서 운영되는 점을 고려하여 실험 온도 수준을 35, 40, 45 ℃로 설정하였다. PE 및 STS 파이프로 구성된 복합열교환기는 53.5, 65.6, 74.4 MJ/h 열에너지를 회수하고, 5 RT 용량의 히트펌프는 95.6, 96.1, 98.9 MJ/h 열에너지를 축열 하였으며, 이때 히트펌프의 난방성능계수는 4.53, 4.62, 4.65이었다. 발효조의 온도를 45 ℃로 가정한 열교환기의 최대 온수 생산능력을 급탕량 산정 방법으로 비교했을 때 56 360 kcal/day의 에너지 공급량을 확인하였다. 축열조와 연계된 FCU의 온풍 난방능력은 20.8 MJ/h, 에너지 이용효율은 96.1 %였다. FCU의 온풍으로 퇴비를 건조하였을 때 초기함수율 50.5 %에서 건조 후 함수율 45.8 %로 4.7 % 감소함을 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제28권1호
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• pp.22-29
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• 2019

발전소 온배수의 폐열을 회수하여 인근 농가에 난방 에너지를 공급하는 열펌프 시스템은 기존 난방방식 대비 에너지 사용량을 획기적으로 절감하고 온실가스의 배출을 줄이는 데에 기여할 수 있다. 제주대학교 컨소시움은 한국중부발전 제주화력본부에서 약 3 km의 원거리에 위치하고 있는 시설온실로 냉온수를 공급하기 위한 열펌프 시스템을 구축하였다. 본 논문에서는 열펌프 시스템의 구성과 더불어, 2018년 동절기에 수행된 난방성능 평가 실증운전 결과를 기술하였다. 열펌프 가동운전 시 대부분의 공급열 수송배관 내 담수의 온도강하는 $2^{\circ}C$ 이하로 유지됨을 확인하였다. 난방운전 시 열펌프의 성능계수는 4.0 보다 크며, 온배수를 열원으로 활용하여 최대 $50^{\circ}C$의 온수를 농가로 지속적으로 공급할 수 있음을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.30-35
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• 2021

본 연구는 다양한 가이드 핀 구조와 경계 파라미터가 폐열 회수 열전발전용 열교환기의 열적 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 가이드 핀 구조의 영향을 확인하기 위하여 ANSYS 19.1 소프트웨어를 사용하여 핀이 없는 유형, 삼각형 핀, 원형 핀, 원형 핀과 삼각 핀 조합 열교환기의 열전달율 및 압력 강하 특성을 수치해석 하였다. 원형 핀과 삼각 핀 조합 열교환기는 핀이 없는 열교환기, 원형 핀 또는 삼각 핀이 있는 원형 핀 또는 삼각 핀 열교환기와 비교하여 각각 27.0%, 5.2% 및 1.5% 높은 열전달율을 나타내었다. 그리고 복합 핀 열교환기의 압력강하는 핀이 없는 열교환기와 비교하여 28.3% 높았지만, 복합 핀 열교환기와 비교하여 9.2% 및 10.5% 낮은 압력강하 특성을 나타내었다. 최적모델로서 복합 핀 열교환기는 최대 고온 가스 및 냉각수 질량 유량, 최고 고온 가스 온도 그리고 최저 냉각수 온도 조건에서 최대 열전달율 5664.9 W 및 최대 압력강하 1454.02 Pa을 나타내었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.45-52
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• 2023

고가의 발전기를 사용하는 발전 방법은 일부 도서의 경우 전력수요 증가로 인한 예비전력 부족과 고비용의 디젤 발전기 운영과 같은 문제점들을 안고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 폐열을 열원으로 이용하는 ORC시스템 적용을 통하여 발전 설비의 효율을 증가시킬 필요가 있다. 따라서 가격 경쟁력과 고신뢰성의 ORC 발전시스템의 현장 기술이 요구되며 발전기의 최적화 기술의 효과가 크기 때문에 본 연구에서는 2개의 발전기 설계를 수행하여 최적화된 30kW 출력을 갖는 고효율의 발전기를 얻었다. 2개의 설계된 모델들에 대한 모의 데이터 비교 결과 발전기의 12,000rpm 기준에서 SPM factor 46.2%의 경우 약 23.2kW의 출력과 92.1%의 효율을 보였고, SPM factor 44.46%의 경우 발전기의 출력은 27.9kw와 93.6%의 효율을 확인하였다. SPM factor 44.46%를 갖는 개선된 설계모델의 시제품 검증을 위하여 110kW 모터 동력계를 갖는 시제품 시험시스템을 설치하였으며 2,000rpm 기준 정격용량 25kW의 조건에서 92.08% 효율을 얻었으며, 시제품 발전기의 시험결과 발전기 설계의 유효성을 확인하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1481-1498
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• 2013

The SCR (selective catalytic reduction) system is highly-effective technique for NOx reduction from exhaust gases. In this study, the effects of the direction and size of nozzle and the ammonia injection concentration on the performance of SCR system are analyzed by using the computational fluid dynamics method. When the nozzle is arranged in zigzaged direction which is normal to exhausted gas flow, it is shown that the uniformity of gas flow and the NH3/NO molar ratio is improved remarkably. With the change of the ammonia injection concentration from 0.2 vol%(wet) to 1.0 vol%(wet), the uniformity of gas flow shows a good results. As the size of nozzle diameter changes from 6 mm to 12 mm, the uniformity of gas flow is maintained well. It is shown that the uniformity of the $NH_3/NO$ molar ratio becomes better with decreasing the ammonia injection concentration and the size of nozzle diameter.