• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.29-36
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• 2017

본 논문은 열병합 복합발전이란 하나의 프로세스에서 전기 또는 기계 동력과 열에너지의 두 형태를 생산하는 것이다. 가스터빈 열병합 발전 시스템의 각 구성부의 성능을 변수로 전체 시스템의 연료 소모와 각 구성부의 열과 전기의 성능을 표현하여야 한다. 전체시스템은 상부 시스템인 가스터빈 2대와 하부시스템인 열회수 증기발생기(HRSG) 2대, 증기터빈 1대, 지역난방열교환기 2대로 구성되어 있다. 가스터빈 열병합 복합발전시스템에서 가동시간 기준 10,000시간 후 성능시험을 각종 시험장치 설치 및 ASME PTC 46에 준한 성능시험으로 실시하였고, 발전소 전체의 종합출력과 효율에 대한 성능을 분석하였다. 이러한 성능시험 실시자료를 기초로 시험성능을 비교하여 성능변화 값을 확인하였다. 이 논문에서 가스터빈, 열회수 증기발생기, 증기터빈의 열역학적 시스템 해석을 통하여 이론적 결과 값을 산출하였다. 비교 대상은 전체 시스템의 생산열량과 대기로 배출되는 열량을 이론값과 실험값을 비교하였고, 전기출력 및 열 출력에 대한 효율을 이론값과 실제 값을 비교하였다. 가스터빈 열병합 복합발전소 성능 특성에 대한 시험결과를 열역학적 효율 특성과 비교하였으며, 0.3%의 오차를 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권8호
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• pp.37-51
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• 2013

에너지파일은 말뚝 내부에 열교환을 위한 순환파이프를 설치하여 파이프 내에 열전달 유체를 순환시킴으로써 주변 지반의 열에너지와 말뚝 간의 열교환을 가능하게 한 구조물이다. 에너지파일은 기존의 지중 열교환기와 비교하여 경제적, 시공적인 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 코일형 PHC 에너지파일을 시공하여 그 열적거동을 실험 및 수치해석을 통하여 평가하였으며, 해당 에너지파일의 예비설계를 수행하였다. 현장 시공된 코일형 PHC 에너지파일에 대한 현장 열응답시험(thermal response test, TRT)를 실시하고, 이 결과를 Man et al.(2010)이 제안한 개선된 원통형 열원 모델(solid cylinder source model) 결과와 비교하였다. 또한 현장 열응답 시험 결과를 FLUENT를 이용한 전산유체(computational fluid dynamics, CFD) 수치해석을 통해 모사함으로써, 대상 지반의 열전도도를 역해석을 통해 산정하였다. 코일형 PHC 에너지파일에 설치된 코일형 열교환 파이프의 파이프 루프 간 간격에 따른 열간섭을 평가하기 위하여 코일피치에 변화를 주며 수치해석을 수행하였으며, 결과를 통해 코일피치에 따른 에너지파일의 열거동 및 열교환 효율을 평가하였다. 마지막으로 수치해석을 통해 코일형 PHC 에너지파일과 일반적인 복합 U-형 열교환 파이프가 삽입된 PHC 에너지파일 간의 열교환 효율을 비교하여 코일형 PHC 에너지파일의 등가 열교환율(또는 등가 환산계수)을 제시하였고, 이를 PILESIM2를 이용한 설계 알고리즘에 적용함으로써 해당 에너지파일의 예비설계를 수행하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.23-29
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• 2016

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 단일 휜튜브에서의 양력과 항력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 단일 휜튜브에서 양력과 항력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 단일 휜튜브 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.704-709
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• 2014

판형열교환기는 해양온도차와 해수냉난방 시스템과 같은 해양플랜트 및 화학공업의 분야에 사용되어 왔다. 본 연구의 목적은 판형열교환기의 채널 간격과 같은 설계 변수를 결정하기 위해서 판형열교환기 내 열전달과 압력강하 특성을 분석하는 것이다. 본 논문에서는 판형열교환기의 채널 간격 변화에 따른 열전달 성능을 수치적으로 연구하였다. 수치적 분석 결과로부터 해수 유량 변화와 함께 j factor는 선형적으로 감소하였다. 판형열교환기 채널 간격 변화에 따라 유량이 증가할수록 j factor는 선형적으로 감소하였다. 그리고 유량의 증가와 함께 f factor는 선형적으로 감소하였다. 물측과 해수측의 열전달 특성과 압력강하 특성을 각각 더하여 비교한 결과, 열전달 성능은 2.4-2.4 mm가 가장 우수하므로, area goodness factor가 가장 우수함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.202-209
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• 2005

경사 열사이폰 열교환기는 잠열을 이용한 대량의 열수송 능력과 증기류의 열확산에 의한 온도 분포의 균일화, 경량, 간단한 구조, 빠른 열응답 특성 등의 우수성을 가지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 우수성을 보유하고 있는 경사 열사이폰 열교환기에 대하여 경사각의 변화, 작동유체의 종류, 열유속 및 내부압력 등 열사이폰의 작동에 관련된 변수들에 관하여 열전달 성능을 실험적으로 연구하였다. 평관형 및 마이크로 그루브형 경사 열사이폰에서 실험적인 연구를 수행한 결과, 마이크로 60그루브형으로 경사각이 $30^{\circ}$이고 작동유체가 증류수인 경우 비등열전달계수는 $15000\;W/m^3K$으로 나타났으며, 이 간은 평관형 경사 열사이폰의 비등열전달계수보다 1.6배 정도 높게 나타났다. 그리고 작동유체가 증류수인 경우 평관형 열사이폰에서 비등열전달계수는 경사각이 $25^{\circ}{\sim}30^{\circ}$ 범위에서, 메탄올과 에탄올에서는 경사각이 $20^{\circ}{\sim}25^{\circ}$ 범위에서 최대 비등열전달계수를 나타났다. 또한 평관형 열사이폰은 경사각이 $25^{\circ}{\sim}30^{\circ}$범위에서, 마이크로 그루브형 열사이폰은 경사각이 $20^{\circ}{\sim}25^{\circ}$사이에서 최대 비등열전달 성능을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6641-6646
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 가스터빈에서 나온 고온의 배기가스가 흐르게 된다. 이러한 유체의 흐름으로 인해 전열관군에서 시간변화에 따라 양력의 변동이 발생하는데 이에 따라 유동 유발 진동이 발생한다. 이러한 진동이 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 실험적 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 기존 연구에서 실험에 사용한 전열관군에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 전열관군에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 전열관군에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 전열관군에서의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권1호
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• pp.83-90
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• 2020

판형 열교환기는 1920년대부터 본격적으로 상업화되었으며, 이후 판형 열교환기의 기본 컨셉은 지금까지도 거의 변화가 없었지만 고온, 고압 그리고 대용량 열교환에 적용되기 위해 설계 및 제작 방법들이 혁신적으로 발전하여 지금에 이르게 되었다. 판형 열교환기의 개발 트렌드는 전열 효율이 좋으면서 압력강하가 낮고 또한 유체 분배가 잘되는 전열판의 개발과 일치한다. 본 연구에서는 이러한 트렌드를 만족시키는 선박용 중속엔진 오일 냉각용 판형 쿨러 개발과 관련된 주요 과정들을 소개하고, 또한 개발된 판형 오일쿨러의 전열성능을 실험적으로 분석하여 이에 대한 결과를 제공하고자 한다. 본 연구에서 판형 쿨러는 구조적 특징으로 인해 직접 판벽 온도를 측정할 수 없어 수정된 Wilson Plot 방법을 응용하여 열전달계수를 구하였다. 오일-물 실험 전에 물-물 실험을 통해 우선 물측의 열전달계수와 압력강하량을 구하였고, 그 결과를 바탕으로 오일측의 열전달계수를 구하였다. 양측 모두 유량 증가에 따라 열전달 성능은 증가하였지만, 압력강하량도 동시에 증가하였다. 그리고 실험을 통해 본 연구에서 개발된 판형 오일쿨러가 개발목표치를 성공적으로 달성하였음을 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.35-40
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• 2015

열교환기의 전열관군은 전열관군 외부로 흐르는 유동에 의해 유동 유발 진동이 일어나며 이것으로 말미암아 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 단일 원관에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력과 항력의 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력과 항력의 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 살펴보았으며 양력과 항력의 진폭과 주파수의 특성을 규명하였다.

• 한국실내디자인학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.114-120
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• 2012

There are lots of buildings which were built before the Legislation on building energy rating system. Remodeling of the buildings would be required for an improvement of the building energy rating system was enforced by the government. In the Passive Building Design, Elements which will be used for the remodeling are Insulation, Window, External venetian blind, Heat exchanger. The Purpose of this study is to indicate a Method for the improvement of Energy saving by an analysis of Construction Cost, Cost Evaluation, Energy performance Efficiency in applied design elements. In this study, the remodeling of existing public buildings to improve energy efficiency rating was applied to extract the elements of design-specific energy performance, efficiency, and the application of the designs that has been analyzed. The results were as follows: applying the design-specific cost-effective investment that represents the economy (investment efficiency/%) surveyed the average insulation(7.0%), triple glazed windows(10.1%), double glazed windows(12.1%), external shading(24.5%), and Heat(77.2%) were analyzed in order to be more efficient. Analysis of the basis of information on the existing public buildings to improve energy efficiency rating for the remodeling depending on driving conditions at a degree of individual difference. The main effect, however, depending on economic investment, design elements, heat exchangers, external awning, double glazed windows, triple glazed windows, insulation, is recommended as review of the order shall be determined.