• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권1호
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• pp.55-62
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• 2015

국내에서는 천연가스 공급국가와 수입국가의 거리, 공급시설 투자, 국가 간 협력 등 여러 가지 제약에 따라 액화천연가스를 수입하고 있다. 수입한 액화천연가스를 수요처로 공급하기 위해 해수를 이용한 기화과정에서 냉열이 낭비되고 있다. 본 연구에서는 이러한 냉열을 효율적으로 활용하는 냉열발전시스템에서 직접팽창과 유기랭킨사이클 방식의 운전성능을 비교 연구하였다. 시뮬레이션은 Aspen HYSYS를 이용하여 수행하였으며, 운전성능 분석은 T-S 선도 및 시스템 성능 해석을 토대로 비교분석하였다. 시뮬레이션 결과로부터 발전시스템의 운전 측면에서는 유기랭킨사이클 방식이 유리한 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권5호
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• pp.1591-1602
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• 1996

In operating the underwater engines such as encountered in exploring submarines, the dumping of the exhaust gas out of the engine requires a large portion of the total power, frequently amounting to 25-30% of the power generated. This unfavorable circumstance can be cured by liquefying the exhaust gas and storing it. In the present study, two liquefaction systems were simulated to enhance the overall efficiency; one is a closed cycle diesel engine and the other is a closed cycle LNG engine. The liquefied natural gas (LNG) is chosen as a fuel, not only because its use is economical but also because its cold energy can be utilized within the liquefaction system. Since a mixture of oxygen and carbon dioxide is used as an oxidizer, liquefying carbon dioxide is of major concern in this study. For further improving this system, the intercooling of the compressor is devised. The necessary power consumed for the liquefying system is examined in terms of the related properties such as pressure and temperature of the carbon dioxide vessel as a function of the amount of the exhaust gas which enters the compressor. The present study was successful to show that much gain in the power and reduction of the vessel pressure could be achieved in the case of the closed cycle LNG engine. The compression power of exhaust gas were observed remarkably lower, typically only 6.3% for the closed cycle diesel engine and 3.4% for the closed cycle LNG engine respectively, out of net engine power. For practicality, a design -purpose map of the operating parameters of the liquefaction systems was also presented.

• 설비공학논문집
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• 제7권1호
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• pp.120-131
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• 1995

Thermodynamic analysis of extraction process from the constant pressure LNG(Liquefied Natural Gas) vessel was performed in this study. LNG was assumed as a binary mixture of 90% methane and 10% ethane by mole fraction. The thermodynamic properties such as temperature, composition, specific volume and the amount of cold energy were predicted during extraction process. Pressure as a parameter ranges from 101.3kPa to 2000kPa. The result shows the peculiar phenomena for the LNG as a mixture. Both vapor and liquid extraction processes were investigated by a computer model. The property changes are negligible in the liquid extraction process. For the vapor extraction process, the temperature in the vessel increases rapidly and the extracted composition of methane decreases rapidly near the end of extracting process. Specific volume of vapor has the maximum and that of liquid has the minimum during the process. When pressure is increased, specific volume of vapor decreases and that of liquid increases. It was found that specific volume of vapor phase had a major effect on the heat absorption at constant pressure during vapor extraction process. If the pressure of the vessel increases, the total cold energy which can be utilized from LNG decreased.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.382-389
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• 2012

Power generation cycle using ammonia-water mixture as working fluid has attracted much attention because of its ability to efficiently convert low-temperature heat source into useful work. If an ammonia-water power cycle is combined with a power cycle using liquefied natural gas (LNG), the conversion efficiency could be further improved owing to the cold energy of LNG at $-162^{\circ}C$. In this work parametric study is carried out on the thermodynamic performance of a power cycle consisted of an ammonia-water Rankine cycle as an upper cycle and a LNG cycle as a bottom cycle. As a driving energy the combined cycle utilizes a low-temperature heat source in the form of sensible heat. The effects on the system performance of the system parameters such as ammonia concentration ($x_b$), turbine 1 inlet pressure ($P_{H_1}$) and temperature ($T_{H_1}$), and condenser outlet temperature ($T_{L_1}$) are extensively investigated. Calculation results show that thermal efficiency increases with the increase of $P_{H_1}$, $T_{H_1}$ and the decrease of $T_{L_1}$, while its dependence on $x_b$ has a downward convex shape. The changes of net work generation with respect to $P_{H_1}$, $T_{H_1}$, $T_{L_1}$, and $x_b$ are roughly linear.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.297-302
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• 2019

In this paper, the power generation efficiency increase has been studied for a Rankine cycle using both supercritical carbon dioxide as a working fluid and LNG as a coolant with PRO/II with PROVISION release 10.0 from Aveva company. Peng-Robinson equation of the state model with Twu's alpha function was selected for the modeling of the power generation cycle using LNG cold heat. Power generation efficiency was increased from 24.82% to 57.76% when using LNG as a coolant for supercritical carbon dioxide power generation cycle.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.345-358
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• 2021

본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.96-103
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• 2014

극저온 액체 상태의 LNG는 주거용과 산업용으로 공급되기 전에 가스 상태로 변환된다. 이러한 재가스화 과정 중에 LNG는 $83.7{\times}10^4$ kJ/kg 정도의 많은 냉열에너지를 제공한다. 이 냉열에너지를 일부 선진국들에서는 질소, 수소, 헬륨과 같은 극저온 유체들의 액화, 제빙 및 냉방시스템에 이용하고 있다. 따라서 우리나라에서도 인천, 평택 및 통영 LNG 인수기지 주변에 LNG의 냉열에너지를 이용한 냉열에너지 회수시스템을 설립할 필요가 있다. 여기서는 저열유속상태에서 상변화를 동반하는 LNG의 유동거동 특성을 파악하기 위해 LNG의 85 %를 차지하는 메탄을 작동유체로 사용하였다. 또한 본 논문은 극저온 열교환기 내부를 흐르는 메탄과 질소, 프로판, R11 및 R134a의 유동경계에 영향을 주는 관 직경, 관의 경사각도 및 포화압력의 효과를 보여준다. 또한 여기서 얻어진 이론적 연구결과와 기존의 실험 데이터와도 비교 되었다. 그리고 메탄의 유동경계에 주는 파이프의 경사각도의 영향은 매우 큼을 알 수 있었다.