• 대한조선학회논문집
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• 제46권4호
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• pp.444-451
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• 2009

The price increase of natural resources and the worldwide growth of LNG demand led to save the waste of Boil-Off Gas evaporating from cargo tanks of LNG carriers during navigation. As one of the efforts, a BOG reliquefaction system with BOG-to-BOG heat exchanging method was newly devised. This study was also discussed on the process details such as some features and advantages including comparisons with conventional BOG reliquefaction system, non BOG-BOG heat exchange type. The thermodynamic analysis for the system were also performed. Through the cycle simulation, the process efficiency of the BOG reliquefaction system BOG-BOG heat exchange was estimated to be increased up to 21%.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.459-464
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• 2003

The Roordynamic feasibility of Micro Power System supported by air foil bearings is investigated. The Micro Power System is new portable power source based on brayton cycle, which consists of compressor, turbine, generator, and combustion chamber. In this paper, the analysis of Rotordynamic characteristics of Micro Power System is performed based upon the bearing equilibrium position, Campbell diagram and stability. As a result, it is demonstrated that the air foil bearings could be adopted well to the Micro Power System. However, for more stable operation at target running speed, the damping characteristics of air foil bearing should be enhanced.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.272-275
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• 2007

고체 램제트 추진기관의 연소효율은 연소실 흡입공기 온도에 따라서 영향을 받고 있다. 이 흡입공기의 온도는 비행 마하수와 비행 대기의 온도에 따라 다르게 마련이다. 비행 고도가 변하는 상황이라면 홉입 공기의 온도뿐만 아니라 대기의 밀도 또한 변하게 되어 이들 성능에 미치는 영향을 연소 효율과 연관하여 조사하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.722-725
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• 2004

An experimental investigation was conducted to investigate the effects of the equivalence ratio and air mass flux on the combustion efficiency in a solid fuel ramjet used fuel grains which were highly loaded with boron carbide. Combustion efficiency increased with increasing equivalence ratio (grain length), and decreasing air mass flux. Higher inlet air temperature produced higher combustion efficiencies, apparently the result of enhanced combustion of the larger boron particles those bum in a diffusion controlled regime. Short grains which considered primarily of the recirculation region produced larger particles and lower combustion efficiencies. The result of the normalized combustion efficiency increased with inlet air temperature, is coincident with the result of the Brayton cycle thermal and the total efficiency relating to the heat input.

• 대한안전경영과학회:학술대회논문집
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• 대한안전경영과학회 2008년도 추계학술대회
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• pp.659-667
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• 2008

The LNG carriers have been propelled by steam turbines and the LNG boil-off(BOG) has been used as fuel or vented. However, as the alternative propulsion systems such as diesel engines are being equipped on the LNG carriers for better fuel efficiency, a need for the LNG BOG re-liquefaction system that liquefies the BOG and sends the liquid BOG back to the LNG cargo has arisen in recent years. This study investigates the design of the BOG re-liquefaction system based on the reverse Brayton refrigeration cycle. The thermodynamic and heat exchanger analysis are carried out and the limitations to the system performance are discussed.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.74-82
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• 1998

복합발전 사이클은 가스터빈이나 스팀터빈으로부터의 출력을 이용하여 전개를 생산하기 위한 발전기를 구동시키고 배영회수기로부터 나온 증기를 스틸터빈에서 팽창시킴으로서 부가적인 동력을 얻는 장치를 가리킨다. 보통 가스터빈 배기로 부터의 온도는 $400{\sim}650^{\circ}C$정도로서 배열회수기에서 효과적으로 스팀을 생산할 수 있는 수준의 온도이다. 복합 사이클은 일반적으로 상부사이클과 하부사이클로 구분하는데 대부분의 열에너지 공급이 이루어지는 상부사이클을 브레이돈사이클 이라하며 브레이돈사이클에서 소비되는 에너지는 보다 낮은 온도 수준인 하부사이클에서 회수된다. 이러한 복합사이클은 최근 들어 더욱 보편적으로 적용되고 있는데 그 이유는 첫째, 가스터빈이나 스팀터빈이 독자적으로도 충분히 기술적인 검증을 받은 열기관으로서 초기에 비해 개발비가 저렴해졌다는 데 있고, 둘째, 작동유체인 공기가 $1000^{\circ}C$ 이상에서도 별다른 문제없이 적용될 수 있는 안전한 유체이고 비용이 전혀 들지 않는다는 점이다. 그 뿐 아니라 스팀터빈에 사용되는 물도 중저온에서 매우 저가로 공급할 수 있고 쉽게 공급이 가능하다는 이점으로 하부사이클에의 적용이 매우 양호하다는 점이다. 최근 소재기술의 개발에 따른 터빈입구온도의 향상은 이러한 복합발전 사이클의 기술적, 경제적 이점을 더욱 강화시켜 주고 있다. 본 연구에서는 3압에 의한 복합사이클에 대한 성능해석을 통하여 상부사이클이 전체 복합발전 성능에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과를 서인천 복합발전 인수 성능시험결과와 비교하였다. 본 연구결과는 현재 개념설계가 이루어지고 있는 장차 150~200MW수준의 산업용 가스터빈 개발에 중요한 방향제시를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.863-870
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• 2016

본 논문의 목적은 소듐냉각고속로(sodium cooled fast reactor, SFR)와 초임계 $CO_2$ Brayton cycle의 연계 시, 원자로 열수송 계통과 동력변환 계통의 압력 경계를 형성하는 회로인쇄형 열교환기의 경계면에 균열이 발생해 고압(약 200 bar)의 $CO_2$가 상압 수준의 액체소듐유로 측에 유입되었을 때의 물리/화학적 현상을 파악하여 열교환기 설계에 활용 가능한 실험 자료를 생산하는 것이다. 열교환기의 소듐-$CO_2$ 경계면 균열 현상은 경계면의 균열 크기에 따라 미세 균열에 의한 소듐유로막힘(plugging) 현상과 상대적으로 큰 균열에 의한 열교환기 재료손상(wastage) 현상으로 나뉜다. Plugging 실험결과, 소듐유로 직경이 3mm일 때 $CO_2$ 주입 즉시 소듐 흐름이 정지한 반면 소듐유로 직경이 5 mm일 때는 유량이 감소되기 시작하는 시점은 3 mm의 경우와 유사하게 $CO_2$ 주입 즉시 나타났지만 소듐의 흐름이 완전히 정지할 때까지는 상대적으로 오랜 시간이 소요되었다. 이러한 실험결과는 실제 열교환기의 소듐-$CO_2$ 경계면에서 미세균열이 발생했을 때, 소듐유로 직경이 3 mm로 좁을 경우 균열 발생과 동시에 해당 소듐유로가 반응생성물에 의해 막혀 해당 유로 외의 유로들로 지속적인 열교환기 운전이 가능하지만, 소듐유로의 직경이 5 mm로 넓어질 경우 소듐유로가 고체생성물에 의해 즉시 막히지 않고 생성물이 소듐유로를 따라 계통 내부를 이동하다 일정 농도 이상이 되어야 소듐유로를 막게 할 것으로 예상할 수 있는 결과이다. Wastage 실험결과, 열교환의 재질(STS316, Inconel600, G91 합금강), 운전온도($400{\sim}500^{\circ}C$), 노즐직경(0.2~0.8 mm), 시편-노즐 거리(2~6 mm)와 무관하게 고압(약 200~250 bar)의 $CO_2$ 분사에 의한 시편의 물리적 손상(erosion) 현상은 발생하지 않았다. 노즐에서의 분사되는 $CO_2$의 분사속도는 마하 0.4~0.7인 것으로 확인되었다. 본 연구의 실험결과는 열교환기 파손 대처 설계에 배경 실험 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1415-1420
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• 2014

소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR)의 증기 Rankine 싸이클 발전시스템을 높은 열효율과 안전성을 가지는 초임계 이산화탄소(Supercritical carbon dioxide, $S-CO_2$) Brayton 싸이클로 대체하는 방안이 고려되고 있다. 다양한 오스테나이트계 합금이 고온 $S-CO_2$ 환경 열교환시스템 구조재료로 제시되고 있다. 구조재료는 장시간 고온 $S-CO_2$ 환경에 노출됨에 따라 미세구조에 변화가 일어나고, 나아가 기계적 특성의 저하가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 오스테니틱 스테인리스강들과 Alloy 800HT를 고온 $S-CO_2$ 환경에 노출시키고, 그에 따른 부식특성 및 인장특성을 평가하였다. 그 결과 $650^{\circ}C$, 250시간 노출 후 316H SS와 800HT에서 큰 연신율 감소를 보였다. $S-CO_2$ 환경이 인장특성 변화에 미치는 영향을 표면 산화막 및 탄화거동을 통해 분석한 결과, 316H 와 800H 의 거동이 큰 차이를 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.733-742
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• 2010

In this study, optimization was performed to improve the conventional liquefaction process of offshore plants, such as a LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating, Production, Storage, and Offloading unit) by maximizing the energy efficiency of the process. The major equipments of the liquefaction process are compressors, expanders, and heat exchangers. These are connected by stream which has some thermodynamic properties, such as the temperature, pressure, enthalpy or specific volume, and entropy. For this, a process design problem for the liquefaction process of offshore plants was mathematically formulated as an optimization problem. The minimization of the total energy requirement of the liquefaction process was used as an objective function. Governing equations and other equations derived from thermodynamic laws acted as constraints. To solve this problem, the sequential quadratic programming(SQP) method was used. To evaluate the proposed method in this study, it was applied to the natural gas liquefaction process of the LNG-FPSO. The result showed that the proposed method could present the improved liquefaction process minimizing the total energy requirement as compared to conventional process.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권8호
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• pp.2812-2822
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• 2023

The supercritical carbon dioxide (sCO₂) Brayton power cycle is more effective than the conventional power cycle and is more widely applicable to heat sources. The inlet working conditions of the compressor have a higher influence on their operating performance because the thermophysical properties of the CO₂ vary dramatically close to the critical point. The flow in the sCO₂ compressor is simulated and the compressor performance is analyzed. The results show that the sCO₂ centrifugal compressor operates outside of its intended parameters due to the change in inlet temperature. The sCO₂ compressor requires more power as the inlet temperature increases. The compressor power is 582 kW when the inlet temperature is at 304 K. But the power is doubled when the inlet temperature increases to 314 K, and the change in the isentropic efficiency is within 5%. The increase in the inlet temperature significantly reduces the risk of condensation in centrifugal compressors. When the heat load of the sCO₂ power system changes, the inlet pressure to the turbine can be kept constant by regulating the rotational speed of compressors. With the increase in rotational speed, the incidence loss and condensation risk increase.