• 청정기술
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• 제13권2호
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• pp.151-158
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• 2007

프레온계 냉매의 지구온난화와 오존층파괴 문제로 인해 대체냉매로서 R-410A가 주목을 받고 있다. 이러한 대체냉매를 세관에 적용시킬 경우 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 지구환경에 미치는 영향을 감소시키고, 대기를 청정하게 만드는 기술 및 방안으로 각광 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 R-22의 대체냉매로 각광받고 있는 R-410A의 세관응축기 내에서의 응축열전달 특성에 대해 실험적으로 고찰하고자 하였다. 실험장치는 유동양식, 열전달, 압력강하 특성을 파악할 수 있도록 제작되었고, 주요 구성품은 냉매펌프, 증발기, 응축기(시험부), 사이트 글라스(가시화부), 압력탭, 측정장치 등이다. 시험부의 내관은 내경 3.36 mm와 5.35 mm인 수평평활 동관이다. 실험변수들의 범위로서 질량유속 $200{\sim}500\;kg/m^2s$이고, 열유속은 $1.0{\sim}2.4\;kW$이다. R-410A의 응축열전달 계수가 R-22에 비해 최대 5% 정도 높은 것을 알 수 있었다. 세관 내 R-410A와 R-22의 유동양식은 환상류 영역이 지배적으로 나타남을 관찰하였고, 건도가 0.2 이하인 영역에서는 성층류가 나타남을 확인할 수 있었다. 내경 3.36 mm의 압력강하가 내경 5.35 mm에 비해 $30{\sim}50%$정도 높았다. 종래의 응축 열전달 상관식과 실험데이터를 비교한 결과, Fujii의 상관식과 최대 40%이내에서 일치하였다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제31권7호
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• pp.65-70
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• 2002

지구의 오존층을 보호하기 위한 몬트리올 의정서가 1987년 채택된 이후 오존층 파괴물질의 사용이 점차 감소되고 있다. 선진국의 경우 1995년 말부터 CFC냉매의 생산을 전폐하였고, HCFC냉매의 경우는 2020년 전폐를 목표로 대체냉매를 이용한 응용 기술개발 및 제품 생산이 진행되고 있다. 가정용 냉장고 및 차량용 에어컨에는 R-12의 대체냉매로 R-134a가 도입되었으며, 유럽을 중심으로 냉장고에는 HC계 냉매인 R-600a도 대체냉매로 사용되고 있다. 가정용 에어컨에는 혼합냉매인 R-407c 와 R-410a가 R-22 냉매를 대체하여 적용되고 있다. 그러나 현재, CFC및 HCFC 대체 냉매로 많이 사용되고 있는 HFC계 냉매도 지구 온난화 지수가 대단히 큰 문제를 가지고 있다. 1997년 채택된 교토의 정서에는 HFC계 냉매가 온실효과가 가스 배출규제물질에 포함되어 있다. 이에 따라서 오존층의 파괴지수가 영이고 지구온난화지수도 거의 없는 자연냉매가 주목을 받게 되었으며, 자연 냉매의 하나인 이산화탄소 ($CO_2$R744) 냉매의 응용기술 및 제품개발 연구가 선진국을 중심으로 폭넓게 진행되고 잇다. 본고에서는 $CO_2$냉매의 일반적인 특성을 간단히 소개하고 일본에서 진행되고 있는 $CO_2$냉매를 적용한 급탕시스템의 제품개발 및 시장현황에 대해서 기술하기로 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1427-1433
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• 2012

본 연구에서는 이원냉동시스템에서 사용되던 저온용 규제프레온냉매 R13 및 고온용 규제프레온냉매 R503의 대체냉매로서 프레온혼합냉매 및 친환경적 자연냉매를 사용하는 이원냉동시스템의 성능특성을 규명하고자 하였다. 이를 위해 일반적인 이원냉동시스템의 운전범위에서 과냉각도, 과열도, 응축온도, 증발온도, 캐스케이드 열교환기에서의 온도변화를 고려하였다. 고온시스템 및 저온시스템의 작동유체의 종류에 상관없이 이원냉동시스템의 COP는 캐스케이드의 온도영향을 받고 있으며, 또한 과냉각도가 증가할수록 COP는 높아지지만, 과열도의 영향은 크게 받지 않았다. 따라서 본 연구에서 고온용 시스템 및 저온용 시스템의 작동유체로 대체 프레온혼합냉매 및 자연냉매의 냉매조합 중에서 (R23/R290), (R23/R600), (R23/R600a), (R23/R717), (R744/R404A) 냉매를 사용하는 이원냉동시스템의 COP는 저온측에 R23, 고온측에 R22를 사용하는 시스템에 비해 20 ~ 36% 높게 나타났다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권5호
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• pp.67-76
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• 2011

생활공간 냉난방용 열펌프의 성능향상을 위해 R22의 대체 냉매로서 새로운 혼합냉매R22/R23/R152a(RM-1)을 개발하고 U. S. A.의 NIST사의 REFPRO Pprogram을 이용해 이 혼합냉매의 P-h diagram을 구성하여 실용화에 이용할 수 있도록 하였다. 본 연구는 실험을 통해 R22와 RM-1의 열펌프 성능효과를 분석하였다. 입 출구 물의 온도와 제2의 전열매체로서 물의 질량유량, 압축기의 소요 에너지 그리고 열펌프의 기타 열적 특성을 다양한 조건하에서 측정하였다. 이 실험 데이터를 통해 공기-물 열펌프 시스템에서의 RM-1과 R22의 성능계수(COP)를 비교하였다. 이를 통해, 혼합냉매 RM-1을 사용하는 열펌프 시스템은 외기온 $-17^{\circ}C$에서도 2.2의 성능계수로 작동하는 결과를 본 연구에서 보여주었다.

• 설비공학논문집
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• 제6권1호
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• pp.47-53
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• 1994

Cycle simulation of the air-conditioner was carried out using a number of candidate alternatives to R22;R32/R125/R134a(30/10/60, by mass percent), R32/R125/R134a(10/70/20), R32/R134a(25/75), R32/R134a(30/70), R32/R125(60/40), R290(propane) and R134a. In this study, we considered only the basic parts of the air-conditioner such as the compressor, the evaporator, the condenser and the capillary tube, for the purpose of analysis. The performance characteristics of alternatives considered here were examined by comparing with the case using R22 at the constant volumetric flow rate condition. The results of our analysis revealed that the use of refrigerant mixtures, R32/R134a(30/70) and R32/R125/R134a(30/10/60), was appropriate for the alternatives to R22 in view of the cooling capacity and the COP. For the case of using R134a and R290, the COP was observed to increase under the same volumetric flow rate condition, but the cooling capacity was substantially decreased. Therefore the use of R134a and R290 should be accompanied with increasing considerably the size of compressor in order to maintain the same cooling capacity of R22.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.264-269
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• 2008

본 논문은 수평 이중관식 열교환기 내 프레온계 냉매의 대체냉매인 탄화수소계 냉매(R-290과 R-600a)의 증발 열전달 계수에 대한 실험적 결과를 나타내었다. 증발기의 내관 내경은 각각 10.07 mm와 6.54 mm의 2가지를 사용하였다. 증발실험은 질량유속 $35.5{\sim}210.4\;kg/m^2s$이고, 냉각용량 $0.95{\sim}10.1\;kW$인 조건에서 수행하였다. 실험결과를 요약하면, 탄화수소계 냉매 R-290과 R-600a의 증발 열전달 계수가 프레온계 냉매 R-22보다 높았다. 즉, R-22의 증발 열전달 계수에 비해, R-290와 R600a는 각각 $56.7{\sim}70.1%$와 $46.9{\sim}59.7%$ 정도 높았다. 실험데이터와 종래의 상관식을 비교한 결과, 모든 냉매와 관경에 대해서 Kandlikar상관식이 가장 좋은 일치를 보였다.

• 설비공학논문집
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• 제5권2호
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• pp.141-155
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• 1993

Thermodynamic properties of R-32 are calculated and its refrigeration performance is evaluated for the purpose the feasibility study of replacing R-22 with R-32. (1) Refrigeration effect of R-32 is superior to that of R-22 because heat of evaporation of R 32 is about 50% higher than that of R-22. However, COP of R-32 system is 10-30% lower than that of R-22 system. It is mainly attributed to the vapor pressore of R-32 being about 62% higher than R-22. (2) Since the pressure ratio and the specific heat ratio of R-32 system is higher than those of R -22, compressor discharging temperature rises as high as to $130-150^{\circ}C$. It may cause mechanical failure of compressor due to the breakdown of lubricant. Compressor should be improved to lower the temperature if R-32 is to replace R-22. (3) Averaged two-phase heat transfer coefficient of R-32 is about 10-20% higher than that of R-22. It may assume better heat exchanger effectiveness but not guarantee the better COP of R-32 system than R-22. (4) The high vapor pressure is the first reason to drop R-32 out of the line of R-22 alternative refrigerant. So, refrigerant mixtures based on R-32 are recommended to adjust the vapor pressure first and keep superior volumetric capacity of R-32.

• 한국가스학회지
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• 제16권3호
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• pp.42-47
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• 2012

본 논문에서는 규제 프레온냉매 R22의 대체 자연냉매의 후보인 R290(프로판), R600(부탄), R717(암모니아), R1270(프로필렌)을 작동유체로 사용하는 2단압축 1단팽창 냉동시스템의 성능 특성을 비교하였다. $-20^{\circ}C{\sim}-50^{\circ}C$ 정도의 저온을 얻기 위해 사용되는 2단압축 1단팽창 냉동장치에서의 증발온도, 응축온도, 과열도 및 과냉각도의 변화에 따른 성능계수(COP) 변화를 규명하고자 하였다. 성능특성 규명 결과, 과냉각도 및 중간냉각기에서의 냉매유량 증가에 따라 시스템의 COP는 증가하였으나, 증발온도, 응축온도 및 과열도가 증가할수록 COP는 저하되는 결과를 나타내었다. 또한, 자연냉매를 사용하는 2단압축 1단팽창 냉동시스템의 COP는 규제 프레온냉매 R22를 사용하는 경우보다 높기 때문에 자연냉매를 사용하고자 하는 냉동시스템의 안전성이 확보되면 충분히 대체 냉매로서의 경쟁력이 있을 것으로 판단되었다.

• 태양에너지
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• 제17권1호
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• pp.3-15
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• 1997

본 연구는 R-12($CF_2Cl_2F$) 대체냉매인 R-134a($CF_3CH_2F$) 적용 태양열 열펌프시스템에 의하여 학교교실($20{\sim}25$평형)이나 학교 화장실($13{\sim}17$평형)의 난방에 관한 것으로서 대체냉매 적용할 때 시스템의 안정성과 성능에 관해 실험되어졌다. 학교교실 난방을 위한 방법 중에서 온풍난방을 택하여 실험하였는데 대체냉매 적용 실제와 모형시스템의 난방성능을 비교 해석하였다. 이 결과를 근거로 R-22($CHClF_2$)와 그 대체냉매들에 대한 성능을 예측하였다. 서울지방 봄 가을철, 겨울철의 외기 온도에서 실내온도가 $18{\sim}20^{\circ}C,\;23{\sim}25^{\circ}C$로 유지할 수 있도록 설계 제작되었다.

• 설비공학논문집
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• 제18권10호
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• pp.761-767
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• 2006

In this study, performance of 2 pure hydrocarbons R290 and R1270 was measured in an attempt to substitute R22 under 3 different temperature conditions. They were tested in a refrigerating bench tester with a hermetic rotary compressor. The test bench provided about 3.5 kW capacity and water and water/glycol mixture were employed as the secondary heat transfer fluids. All tests were conducted under the same external conditions resulting in the average saturation temperatures of $7/45^{\circ}C$ and $-7/41^{\circ}C$ and $-21/28^{\circ}C$ in the evaporator and condenser, respectively. Test results show that the coefficient of performance (COP) of these refrigerants is up to 11.54% higher than that of R22 in all temperature conditions. Compressor discharge temperatures were reduced by $14{\sim}31^{\circ}C$ with these fluids. There was no problem with mineral oil since the mixtures were mainly composed of hydrocarbons. The amount of charge was reduced up to 58% as compared to R22. Overall, these fluids provide good performance with reasonable energy savings without any environmental problem and thus can be used as long term alternatives for residential air-conditioning and heat pumping application.