• 한국농촌건축학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.49-56
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• 2017

Each country in the world currently concentrates on shifting into clean energy, which can be alternative energy, for global environment protection and solution to the problem of fossil fuel depletion. The Korean government is predicted to develop renewable energy, such as solar power, ground power, and offshore wind power, and to increase their supply ratios by ending the use of coals and nuclear power plants. This study conducted experiments on thermal storage performance of Trombe wall thermal storage materials using solar power and simulations in order to offer baseline data for the development of a hybrid air circulation system for heating that can maximize efficiency by simultaneously using solar and geothermal power. The study results are as follows: (1) In all the specimens with 3m, 5m, and 7m in the length of thermal storage pipe, $5.7^{\circ}C$, $7.8^{\circ}C$, and $10.5^{\circ}C$ rose, respectively, as the thermal storage effect of the specimens attaching insulation film and black tape to the general funnel. They were most excellent in terms of thermal storage effect. (2) As a result of thermal performance evaluation on the II type specimens, II-3 ($7.8^{\circ}C$ rise) > II-4 ($5.3^{\circ}C$ rise) > II-1 ($3.9^{\circ}C$ rise) > II-2 ($2.3^{\circ}C$ rise) was revealed, and thus II-3 (insulation film + black tape) was most effective as shown in the I type. (3) This study analyzed air current and temperature distribution inside of the greenhouse by linking actually measured values and simulation interpretation results through the interpretation of CFD (computational fluid dynamics). As a result, the parts absorbing heat and discharging heat around the thermal storage pipe could be visibly classified, and temperature distribution inside of the greenhouse around the thermal storage pipe could be figured out.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1033-1040
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• 2011

예혼합 버너는 높은 효율과 낮은 배기 때문에 가정용 보일러 버너 시스템에 매우 강력한 버너이다. 일반적으로 가정용 보일러 버너는 내부에 농후한 예혼합 불꽃으로 구성하고 연료는 2차공기의 공급에 의하여 완전연소 되는 분젠 버너를 이용한다. 이것은 상대적으로 긴 불꽃 길이와 높은 과잉공기비에서 작동하기 때문에 높은 효율을 갖는 소형 보일러에 적용하기 어렵다. 이 논문에서 메탈 화이버, 세라믹, SUS 핀과 같은 매질을 사용하는 예혼합 연소 버너의 특징을 실험하였다. 특히, 표면 매질의 비반응 유동 특성은 버너 표면 전체의 유동 속도를 측정하고 조정하였다. 연소 실험은 화염 사진과 화염 온도 측정에 의하여 수행되었다. CO와 NO는 다양한 과잉 공기비와 열량값에 대하여 버너 표면 매질, 연소실, 열교환기의 특성을 측정하고 평가하였다.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.34-39
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• 2018

최근 탈석유 에너지 이행의 목표가 분명해지는 가운데 천연가스가 가교연료로서 주목받고 있다. 천연가스는 옥탄가가 높아 압축비를 높여도 노킹이 일어나지 않기 때문에 열효율과 출력을 두루 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 기존 내연기관 하드웨어 시스템에 천연가스 공급 시스템 적용을 비교적 용이하게 할 수 있다. 본 연구에서는 승용 가솔린 직분사 터보 엔진을 천연가스 포트분사식 터보 엔진으로 개조하여 터보가 작동되는 운전 영역에서 대상 엔진의 연소 및 성능을 종합적으로 측정 및 비교하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권1호
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• pp.50-58
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• 2021

The demand for eco-friendly energy is expected to increase due to the recently strengthened environmental regulations. In particular, the flow inside the pipe used in a cargo handling system (CHS) or fuel gas supply system (FGSS) of hydrogen transport ships and hydrogen-powered ships exhibits a very complex pattern of multiphase-thermal flow, including the boiling phenomenon and high accuracy analysis is required concerning safety. In this study, a feasibility study applying the boiling model was conducted to analyze the multiphase-thermal flow in the pipe considering the phase change. Two types of boiling models were employed and compared to implement the subcooled boiling phenomenon in nucleate boiling numerically. One was the "Rohsenow boiling model", which is the most commonly used one among the VOF (Volume-of-Fluid) boiling models under the Eulerian-Eulerian framework. The other was the "wall boiling model", which is suitable for nucleate boiling among the Eulerian multiphase models. Moreover, a comparative study was conducted by combining the nucleate site density and bubble departure diameter model that could influence the accuracy of the wall boiling model. A comparison of the Rohsenow boiling and the wall boiling models showed that the wall boiling model relatively well represented the process of bubble formation and development, even though more computation time was consumed. Among the combination of models used in the wall boiling model, the simulation results were affected significantly by the bubble departure diameter model, which had a very close relationship with the grid size. The present results are expected to provide useful information for identifying the characteristics of various parameters of the boiling model used in CFD simulations of multiphase-thermalflow, including phase change and selecting the appropriate parameters.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.534-540
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• 2022

Liquid hydrogen has the best storage capacity per unit mass and is economical among storage methods for using hydrogen as fuel. As the demand for hydrogen increases, the need to develop a storage and supply system of liquid hydrogen is emphasizing. In order to liquefy hydrogen, it is necessary to pre-cool it to a maximum inversion temperature of -253℃. The Gifford-McMahon (GM) refrigerator is the most reliable and commercialized refrigerator among small-capacity cryogenic refrigerators, which can extract high-efficiency hydrogen through liquefied hydrogen production and boil of gas re-liquefaction. Therefore, in this study, the optimal conditions for liquefying gas hydrogen were sought using the GM cryocooler. The process was simulated by PRO/II under various cooling capacities of the GM refrigerator. In addition, the flow rate of hydrogen was calculated by comparing with specific refrigerator capacity depending on the pressure and flow rate of a refrigerant medium, helium. Simulations were performed to investigate the optimal values of the liquefaction flow rate and compression pressure, which aim for the peak refrigeration effect. Based on this, a liquefaction system can be selected in consideration of the cycle configuration and the performance of the refrigerator.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제25권3호
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• pp.221-226
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• 2000

Hot air heater with light oil burner is the most common heater for greenhouse heating in the winter season in Korea. However, since the thermal efficiency of the heater is about 80∼85%, considerable unused heat amount in the form of exhaust gas heat discharges to atmosphere. In order to capture this exhaust heat a heat recovery system for plant bed heating in the greenhouse was built and tested in the hot air heating system of greenhouse. The heat recovery system is made for plant bed or soil heating in the greenhouse. The system consisted of a heat exchanger made of copper pipes, ${\Phi}12.7{\times}0.7t$ located in the rectangular column of $330{\times}330{\times}900mm$, a water circulation pump, circulation plastic pipe and a water tank. The total heat exchanger area is 1.5$m^2$, calculated considering the heat exchange amount between flue gas and water circulated in the copper pipes. The system was attached to the exhaust gas path. The heat recovery system was designed as to even recapture the latent heat of flue gas when exposing to low temperature water in the heat exchanger. According to the performance test it could recover 45,200 to 51,000kJ/hr depending on the water circulation rates of 330 to $690\ell$/hr from the waste heat discharged. The exhaust gas temperature left the heat exchanger dropped to $100^{\circ}C$ from $270^{\circ}C$ by the heat exchange between the water and the flue gas, while water gained the difference and temperature increased to $38^{\circ}C$ from $21^{\circ}C$ at the water flow rate of $690\ell$/hr. By the feasibility test conducted in the greenhouse, the system did not encounter any difficulty in operations. And, the system could recover 220,235kJ of exhaust gas heat in a day, which is equivalent of 34% of the fuel consumption by the water boiler for plant bed heating of 0.2ha in the greenhouse.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권4호
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• pp.283-290
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• 2020

액화 수소 운반선에서 증발가스의 발생은 불가피하며, 화물탱크 내부의 압력 문제를 피하기 위해 적절한 조치가 필요하다. 이 증발 가스는 선박의 추진연료로 사용 될 수 있으며, 추진에 사용되고 남은 나머지 부분은 재액화 또는 연소시키는 등 효과적으로 관리해야 한다. 본 연구에서는 수소 추진 시스템을 갖춘 160,000㎥ 액화 수소 운반선에 최적화된 증발 가스 재액화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 수소 압축 및 헬륨 냉매 섹션으로 구성되고, 화물탱크로부터 배출되는 증발가스의 냉열을 효과적으로 활용하여 효율을 증가시켰다. 본 연구에서는 공급 온도 -220℃인 수소 증발가스가 재액화 시스템에 들어가는 상태에서 증발가스의 재액화 비율에 따른 엑서지 효율 및 에너지 소모율 (SEC, Specific Energy Consumption) 분석을 통해 시스템을 평가하였다. 그 결과 재액화 비율 20%에서 4.11kWh/kgLH₂의 SEC와 60.1%의 엑서지 효율을 보여 주었다. 아울러, 수소 압축압력, 수소 팽창기의 입구온도, 공급 증발가스 온도변화에 따른 영향을 확인하였다.

• 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.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.173-182
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• 2020

정부는 신재생에너지 보급을 확대하는 RPS제도를 지속해서 개선하지만, 온실가스 저감효과 증대를 위해 환경적인 측면을 더 고려해야 한다는 비판이 있다. 공급인증서 가중치는 신재생 에너지원별로 차등화되어 있다. 공급인증서 가중치 결정 요소의 하나인 온실가스 저감효과 항목 값은 전문가의 의견을 반영하여 결정된다. 이번 연구는 온실가스 배출량을 정확하게 반영하기 위해 전과정 평가를 고려하였다. 전과정 평가는 연료 생산, 수송부터 발전소 건설, 운영, 폐지까지의 전과정에서 발생 되는 온실가스를 정확하게 산출하는 것이다. 이번 연구는 온실가스 저감효과를 기존 정성적 방법에서 정량적 방법으로 변경하는 방안을 제안하고 평가한다. 그 결과, 평가 점수는 바뀌는데, 점수를 등급화하는 구간이 커서 REC 가중치에는 영향을 주지 않는다. 따라서 온실가스 저감효과를 공급인증서 가중치에 직접 반영하는 방안을 제시하였다.