• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.191-194
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• 2011

Low-grade waste heat has generally been discarded in industry due to lack of efficient recovery methods. In recent years, organic Rankine cycle(ORC) has become a field of intense research and appears as a promising technology for conversion of heat into useful work of electricity. In this work thermodynamic performance of ORC with superheating of vapor is comparatively assessed for various working fluids. Special attention is paid to the effects of system parameters such as the evaporating temperature on the characteristics of the system such as maximum possible work extraction from the given source, volumetric flow rate per 1 kW of net work and quality of the working fluid at turbine exit as well as thermal efficiency.

• 한국기계가공학회지
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• 제13권4호
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• pp.36-43
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• 2014

Recently, research has been conducted to develop the ORC (organic Rankine cycle), to recover waste heat from facilities such as industrial plants ultimately to create mechanical or electrical energy. The ORC system consists of a heat exchange, a condenser, a pump and a boiler. In this paper, 84 flow analyses were conducted with 21 cases and three variables, i.e., a number of large wings, a number of small wings, and RPMs. R245fa was used as a refrigerant. The flow cavitation phenomenon was investigated through a flow analysis, and a flow stream analysis was conducted.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.597-603
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• 2016

In this paper a comparative thermodynamics analysis is carried out for organic Rankine cycle (ORC) and ammonia-water Rankine cycle (AWRC) utilizing low-grade heat sources. Effects of the working fluid, ammonia concentration, and turbine inlet pressure are systematically investigated on the system performance such as mass flow rate, pressure ratio, turbine-exit volume flow, and net power production as well as the thermal efficiency. Results show that ORC with a proper working fluid shows higher thermal efficiency than AWRC, however, AWRC shows lower mass flow rate of working fluid and lower pressure ratio of expander than ORC.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.377-378
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• 2015

본 논문에서는 유기랭킨 사이클(organic rankine cycle: ORC) 발전 시스템에서 터빈과 발전기의 속도를 추정하는 방법을 제안한다. 다이오드 정류기에 의해 왜곡된 발전기 3상 단자 전압은 PLL 기법을 이용한 속도추정의 성능을 저하시키므로, 정상분 추출과 맥동성분 제거를 위한 상태관측기와 주파수 가변형 PR 제어기를 동기좌표계 PLL 기법에 적용하여 발전기의 속도를 추정한다. 제안하는 터빈과 발전기의 속도추정 방법은 실험 결과를 통해 그 성능을 검증한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권3호
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• pp.276-284
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• 2014

본 연구의 목적은 ORC(Organic Rankine Cycle) 반경류터빈의 설계기법을 확립하는 것이다. 이를 위하여 반경류터빈의 예비설계프로그램인 RTDM(Radial Turbine Design Modeler) Ver.2.1를 개발하였다. RTDM Ver.2.1의 정확성을 검증하기 위해 R32를 이용한 200kW급 OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion)용 반경류터빈을 설계하였고 이에 대해 CFD(Computational Fluid Dynamics) 수치해석을 수행하였다. 그 결과 RTDM Ver.2.1의 정확성은 설계한 반경류터빈의 전엔탈피 강하를 기준하여 약 94.6%로 나타났다. 본 연구에서는 반경류터빈의 설계요구조건인 출력조건과 로터출구조건을 충족시키기 위해 질량유량조정 방법을 도입하였다. 이에 따라 RTDM Ver.2.1을 이용하여 설계한 200kW급 OTEC용 반경류터빈의 질량유량은 21.2kg/s이며 이 때 Total to Total과 Total to Static 효율은 각각 89.8%, 85.3%이다.

• 플랜트 저널
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• 제12권1호
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• pp.29-36
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• 2016

최근 늘어가는 에너지 수요를 화석연료에만 의존 할 수 없게 되면서 대체 에너지의 중요성이 대두되고 있으며, 이러한 상황에서 유기랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle, 이하 ORC)등 산업체 폐열, 태양열, 지열, 해수 온도차 등의 저등급 에너지를 효과적으로 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 지역난방 축열시 회수수를 혼합하지 않고 ORC를 이용하여 하부사이클을 구성하여 성능해석 상용프로그램으로 작동유체 및 운전특성을 예측하였다. 지역난방수 운전조건인 열원 온도 $120^{\circ}C$, 열원 유량 $163m^3/h$(회수수 유량을 고려한 값)로 하고 이 온도에 적합한 다수의 작동유체를 선정하여 성능해석을 수행하였으며, 최고의 성능이 나타난 R245fa의 경우 269.2kW출력과 6.37%효율을 얻을 수 있었다. 또한 ORC 시스템의 응축기 압력변화에 따라 지역난방 회수수 온도가 $57.3{\sim}85^{\circ}C$범위에 형성됨으로서 보일러 입구온도상승에 따른 연료 절감 효과가 예상되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.647-655
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• 2021

IMO에서는 선박으로부터 온실가스 감축을 위해 선박의 에너지효율 증진에 관한 논의를 진행하고 있다. 현재, 선박으로부터 발생되는 폐열을 이용한 ORC 발전 시스템을 적용함으로써 선박으로부터 높은 에너지 변환 효율을 기대할 수 있다. 이 기술은 물보다 더 낮은 온도 범위에서 증발하는 프레온 또는 탄화수소 계통의 유기 매체를 작동 유체로 사용한다. 이를 통해 상대적으로 낮은 저온에서 증기(기체)를 생성 및 동력을 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유기 랭킨 사이클인 ORC 발전 시스템에서 냉매와 폐열 사이 열·유동해석(Analysis of Heat flow)을 3D 시뮬레이션 기법을 이용하여 구조물의 내·외부에 흐르는 유체가 온도 변화, 속도 변화, 압력 변화 및 질량 변화를 통해서 구조물에 어떤 영향을 미치는지를 분석하고자 하며, 동 연구는 이 기법을 이용하여 ORC 발전 시스템에서 냉매와 선박 주기관의 배기가스로부터 일어나는 열교환기의 열전달을 해석하였다.

• 전기의세계
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• 제65권5호
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• pp.34-40
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• 2016

• 한국가스학회지
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• 제20권5호
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• pp.50-56
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• 2016

본 연구에서는 개방형 무급유식 스크롤 압축기를 개조하여 유기랭킨사이클(ORC)용 소형의 스크롤 팽창기를 설계 및 제작하였다. 팽창기 케이스는 직육면체 형태로 총 체적은 $0.0394m^3$이며, 성능특성 연구를 위해 작동유체로 R245fa를 사용하는 ORC 사이클을 구축하고, 다양한 팽창기 입구압력 및 회전속도 조건에서 성능시험을 수행하였다. 성능시험에서 획득한 열역학적 물성값을 스크롤 팽창기의 semi-empirical 시뮬레이션 모델에 적용해 파라미터를 계산하고, 열역학적 분석을 통해 계산한 실험값과 시뮬레이션값의 비교를 수행하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권3호
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• pp.73-79
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• 2011

ORC(organic Rankine cycle) has potential of reducing consumption of fossil fuels and has many favorable characteristics to exploit low-temperature heat sources. This work analyzes performance of ORC with superheating using low-temperature energy sources in the form of sensible energy. Maximum mass flow rate of a working fluid relative to that of a source fluid is considerd to extract maximum power from the sources. Working fluids of R134a, $iC_4H_{10}$ and $C_6C_6$, and source temperatures of $120^{\circ}C$, $200^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$ are considered in this work. Results show that for a fixed source temperature thermal efficiency increases with evaporating temperaure, however net work per unit mass of source fluid has a maximum with respect to the evaporating temperature in the range of low source temperature. Results also show that the maximum power extraction is possible with R134a for the source temperature of $120^{\circ}C$, with $iC_4H_{10}$ for $200^{\circ}C$, and with $C_6C_6$ for $300^{\circ}C$.