• 한국가스학회지
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• 제18권4호
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• pp.13-20
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• 2014

상업용 천연가스 배급 시스템에서 천연가스의 공급압력은 압력조절밸브를 사용하여 제어하며 이때 막대한 압력에너지가 낭비된다. 이러한 폐압에너지는 터보 팽창기와 같은 터보기계를 사용하여 회수할 수 있으나 팽창과정에서 발생하는 Joule-Thompson 효과에 따라서 큰 온도강하가 발생한다. 터보 팽창기 전단 또는 후단에 보일러를 설치하여 영하의 온도를 방지할 수 있으며 또한 보일러를 대체하여 연료전지나 가스엔진의 폐열을 이용하여 천연가스를 예열할 수도 있으나 하이브리드 시스템의 구동을 위해 운영규모에 따라 일정량을 소모해야 한다. 이 연구에서는 천연가스가 가지고 있는 압력에너지를 활용하여 천연가스의 소모 없이 터보 팽창기와 연결된 히트펌프를 구동하여 천연가스를 예열하는 시스템을 제안하고 증발온도, 응축온도 및 작동유체의 변화에 따른 시스템의 열역학적 특성을 분석하였다. R717 냉매가 예상 작동범위 내에서 가장 높은 COP와 가장 낮은 압축일을 나타내 제안된 하이브리드 시스템에 적합함을 확인하였다. 보일러시스템과의 경제성 분석을 통해 천연가스를 LNG 형태로 수입하고 있는 국내의 경우 히트펌프 하이브리드 시스템이 경쟁력 있음을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제16권6호
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• pp.530-537
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• 2004

In recent years, carbon dioxide among natural refrigerants has gained consider-able attention as an alternative refrigerant due to its excellent thermophysical properties. However, few investigations have been performed to develop useful correlations of heat trans-fer coefficients and pressure drop during evaporation of carbon dioxide. This study is aiming at providing the characteristics of heat transfer and pressure drop during the evaporation process of carbon dioxide. Heat is provided by a direct heating method to the test section, which was made of a seamless stainless steel tube with an inner diameter of 7.53 mm, and a length of 5.0 m. Experiments were conducted at saturation temperatures of -4 to 2$0^{\circ}C$, heat fluxes of 12 to 20 ㎾/$m^2$ and mass fluxes of 200 to 530 kg/$m^2$s. A comparison of different heat transfer correlations applicable to evaporation of carbon dioxide has been made. Based on the experiments for evaporation heat transfer and pressure drop, new correlations were developed. The newly developed empirical correlations for the heat transfer and pressure drop show average absolute deviations of 15.3% and 16.2%, respectively.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 후기학술대회논문집
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• pp.41-42
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• 2005

The experimental apparatus has been set-up as a conventional vapor compression type heat pump system. The test section is a horizontal double pipe heat exchanger. A tube diameter of 12.70 mm, 9.52 mm, 6.35 mm with 1.78 mm,1.52 mm,1.4 mm wall thickness each is used for this investigation. The local evaporating heat transfer coefficients of hydrocarbon refrigerants were superior to that of R-22. and the maximum increasing rate of heat transfer coefficient was found in R-1270. The average evaporating heat transfer coefficient increased with the increase of the mass velocity and it showed the higher values in hydrocarbon refrigerants than R-22. The highest evaporating heat transfer coefficient of all refrigerants was shown in a tube diameter of 6.35 mm with same mass flux.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.119-124
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• 2008

Recently, focus has been drawn on natural refrigerants due to increasing concern on global warming. As a consequence, CO2 systems such as a heat pump water heater using CO2 as a refrigerant are rapidly growing on the market. Currently, rolling piston rotary compressors are widely used for CO2 heating and/or refrigeration systems. There are several ways of realizing gas compression structure. They are single stage compression with single cylinder, single stage compression with two cylinders, and two stage compression with two cylinders. In this paper, computer simulation program which was validated for a single stage rotary compressor with one cylinder has been extended for a single stage, two cylinder rotary type. Numerical investigation has been made on optimal design for the cylinder configuration using the extended simulation program. For a single stage two cylinder rotary compressor having a displacement volume of 4 cc for each cylinder, compressor efficiency has been found to be maximum when the cylinder radius and height are 31mm and 10mm, respectively.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.906-918
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• 2012

본 연구에서는 천연가스 및 냉매를 구성하고 있는 성분들에 대한 증기압, 증발잠열, 액상의 밀도 및 이성분계 기액 상평형을 추산하는데 있어서 GERG-2004 모델식과 Peng-Robinson(PR) 상태방정식을 서로 비교하였다. 비교결과 GERG-2004모델식은 액상의 밀도 추산에 있어서 PR 상태방정식에 비해 정확성이 높았으나, 기액 상평형 추산에 대한 정확성은 오히려 낮았다. 한편, PR 상태방정식에서 Costald 상관 관계식을 사용하여 액상의 밀도를 추산한 경우에는 실험값과 오차율이 1% 이내로써 GERG-2004 모델식을 사용한 추산 결과와 거의 차이가 없었으며, 증기압과 증발 잠열의 추산은 GERG-2004모델식과 PR 상태방정식이 거의 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.314-320
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• 2014

이번 연구의 목적은 세계적으로 널리 이용되고 있고, 액화 효율이 높은 Air Products and Chemicals Inc. (APCI)사(社)의 C3MR(Propane Pre-cooled & Mixed Refrigerants) 천연가스 액화공정에 사용되는 혼합냉매의 최적 조성을 통계학적 기법으로 결정하는 것이다. 공정모사는 상업 공정 모사기를 이용했으며 혼합냉매는 methane ($C_1$), ethane ($C_2$), propane ($C_3$)과 nitrogen ($N_2$)로 선택하였다. 그리고 혼합물 설계(mixture design, MD)와 중심합성계획법(central composite design, CCD)을 이용하여 전체 공정의 에너지 소비가 최소가 되게 하는 최적의 혼합냉매 조성을 결정하였다. 연구결과 기존 설계 대비 최대 11.28%의 에너지 소비 절감을 확인하였다. 또한 주 극저온 열교환기(main cryogenic heat exchanger, MCHE)의 온도 프로파일을 통해 열적 효율성도 함께 비교하였다.

• 한국가스학회지
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• 제7권4호
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• pp.36-43
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• 2003

본 논문에서는 LNG 냉열 에너지를 활용한 지역 냉방 시스템 가능성에 대해 고찰하고자 한다. 액상의 LNG는 기상의 가스로 변환하는 과정에서 많은 냉열 에너지를 발생한다. 최근에 빙축열을 이용한 건물의 냉방 시스템 구축과 심층수를 이용한 지역 냉방 시스템이 도심지의 기존 사무실 건물이나 대규모 건물의 냉방장치로 도입되고 있는 상황이다. LNG의 냉열 에너지는 기존의 냉매에 의존한 개별 냉방 시스템을 대체하는 새로운 냉열 에너지 공정으로 쾌적한 공간을 제공하는 천연의 대규모 냉각매체로 재사용될 수 있다. 버려지는 냉열 에너지는 낮은 코스트로 운영될 수 있는 중요한 청정 에너지원이기 때문에 냉방 시스템으로 개발되면, 기존의 에어콘 시스템에 견주어 볼 때 공기중에 유해한 오염원의 발생과 환경적으로 유해한 냉매 방출을 대폭적으로 줄일 수 있는 우수한 냉방 시스템이 될 것이다. 따라서, 본 연구에서는 냉열 에너지를 활용한 지역 냉방 시스템에 대한 환경 친화적 기본적 설계 개념, 여러 가지 냉방 시스템 성능에 대한 유익한 기반적 정보를 제공하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제10권4호
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• pp.34-40
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• 2006

본 논문은 지역집단 냉방에너지 공급시스템과 환경보호정책에 관한 융합기술을 에너지절약과 미이용 에너지인 냉열자원의 활용성을 함께 다루고 있다. 지역집단 냉 난방 시스템은 에너지를 절약하고, 비용을 절감하며, 안전성을 확보할 수 있는 효과적인 기술이다. 에너지가 생활수준의 향상에 긍정적인 영향을 주기 위해서는 에너지 절약과 환경보호정책을 균형감 있게 고려해야 한다. 냉열에너지는 LNG를 기화하는 과정에서 생산할 수 있지만, 바다의 심층수와 빙축열에서도 얻을 수 있다. 지역집단 냉방에너지는 아파트, 사무실, 공장설비 등에 냉열공급 파이프라인을 통하여 공급하게 된다. LNG 냉열에너지는 전기에너지와 냉매를 사용하여 작동하는 기존의 에어컨 시스템을 대체할 수 있는 경쟁력 높은 에너지이다. 청정에너지이고 운전비용을 줄이는 것으로 알려진 LNG 냉열은 $CO_2$와 같은 대기오염원과 자연환경에 유해한 냉매방출을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 LNG 냉열에너지의 사용과 에너지 절약, 그리고 환경보존에 중요한 영향을 미치는 융합기술에 대한 유익한 정보를 제공한다.

• 한국가스학회지
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• 제17권1호
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• pp.67-72
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• 2013

LNG Value Chain에서 액화플랜트는 고부가가치를 지니며 전체 Cost의 약 35%를 차지한다. 액화플랜트의 핵심기술은 액화공정이며, 여기서 발생하는 대부분의 Cost는 액화공정의 운전에 필요한 에너지 생성과정에서 소비된다. 액화공정의 에너지소비를 줄이기 위한 방법은 액화공정의 핵심공정인 액화사이클의 효율을 높이는 것이다. 세계적으로 널리 이용되고 액화 효율이 높은 LNG 플랜트의 액화공정은 C3MR(프로판과 혼합냉매) 공정이다. C3MR 공정은 프로판 사이클과 혼합냉매 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시키는 공정이다. 본 연구에서는 C3MR을 대상공정으로 하여 공정분석과 공정모사를 수행하였다. 이를 통해 C3MR의 공정변수를 알아내었으며 이후 공정최적화를 수행하였다. 본 연구에서 수행한 C3MR의 공정분석, 공정변수, 최적화 결과는 새로운 액화 공정개발에 활용 될 것으로 생각된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권2호
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• pp.259-266
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• 2010

다중관식 헬리컬 코일형 가스냉각기내 $CO_2$의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고 그 결과를 실험값과 비교하였다. $CO_2$와 냉각수의 유량은 각각 0.06~0.075 kg/s이고, 가스냉각기의 냉각압력은 8~10 MPa이다. 초임계 $CO_2$의 냉각시의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고, 이때 냉매측 열전달과 압력강하식은 각각 Gnielinski와 Dittus-Boelter 식을 사용하였다. LMTD법으로 예측한 값과 실험값을 비교한 결과, $CO_2$의 열유량과 압력강하는 상대적으로 좋은 일치를 보였다.