• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.181-185
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• 2008

The new concept for liquefaction of natural gas has been designed and simulated in this paper. Conventional liquefaction cycles are usually composed with Joule-Thomson valves at lower temperature refrigerant cycle. The new concept of natural gas liquefaction is discussed. The main difference with conventional liquefaction process is the presence of the turbine at low temperature of MR (mixed refrigerant) cycle. The turbine acts as expander but also as an energy generator. This generated energy is provided to the compressor which consumes energy to pressurize refrigerants. The composition of the mixed refrigerant is investigated in this study. Components of the refrigerant are methane, propane and nitrogen. Composition for new process is traced with Aspen HYSYS software. LNG heat exchangers are analyzed for the new process. Heating and cooling curves in heat exchangers were also analyzed.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.10-15
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• 2016

이 논문의 목적은 자동차 에어컨 가스 누설에 관련된 고장사례를 분석하고 고찰한 것이다. 첫 번째 사례는 냉매가 누설된 상태에서 에어컨 컴프레서가 계속 작동되었다. 이로 인해 에어컨 컴프레서 내부의 피스톤이 윤활부족으로 인해 피스톤이 부분적으로 에어컨 컴프레서 내부의 실린더에 소착되는 현상이 발생하였다. 이것이 엔진작동 중 부하를 증대시켜 엔진의 회전수 변동과 함께 엔진의 작동이 정지되는 현상이 발생된 것으로 확인되었다. 두 번째 사례는 에어컨 라인과 관련 시스템을 확인한 결과 에어컨 컴프레서에서 뒤쪽으로 가는 컨덴서 고압파이프에서 미세한 균열에 의해 에어컨 냉매 가스가 누설되는 것을 확인하였다. 세 번째 사례는 에어컨 컨덴서 핀 부에서 육안으로 확인하기 어려운 미세한 크랙에 의해 컨덴서 내부 안쪽에서 에어컨 가스가 미세하게 누설되는 것을 확인하였다. 따라서, 에어컨 시스템은 에어컨 냉매가스에 의해 자동차의 실내의 온도를 낮춰 공기조화를 하는 시스템이므로 최적의 상태를 유지할 수 있도록 철저한 관리를 하도록 하여야 한다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
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• pp.216-221
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• 2005

The heat transfer coefficient and pressure drop during gas cooling process of carbon dioxide in a helically coiled tube were investigated experimentally. The experiments were conducted without oil in the refrigerant loop. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable speed pump, a mass flowmeter, a pre-heater, a gas cooler(test section) and an isothermal tank. The test section is a double pipe type heat exchanger with refrigerant flowing in the inner tube and water flowing in the annulus. It was made of a copper tube with the inner diameter of 4.85 [mm], the outer diameter of 6.35 [mm] and length of 10000 [mm]. The refrigerant mass fluxes were 200${\sim}$600 [kg/$m^2$s] and the average pressure varied from 7.5 [MPa] to 10.0 [MPa]. The main results were summarized as follows: The heat transfer coefficient of supercritical $CO_2$ increases, as the cooling pressure of gas cooler decreases. And the heat transfer coefficient increases with the increase of the refrigerant mass flux. The pressure drop decreases in increase of the gas cooler pressure and increases with increase the refrigerant mass flux.

• 동력기계공학회지
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• 제18권1호
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• pp.69-75
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• 2014

The pressure and temperature characteristics of mixed refrigerant gases in bulb for thermostatic expansion valve were studied using R22 refrigerant and $N_2$ gases. The characteristics of mixed refrigerant gases were investigated according to pressure variation and the variation of composition ratio of R22 refrigerant and $N_2$ gases in the temperature range of -$15^{\circ}C$~$15^{\circ}C$. The Maximum operating pressure(MOP) of mixed refrigerant gases were showed a tendency to decrease with decreasing the mixing ratio of $N_2$ gas. The characteristics in the case of the mixing ratio of 90:1 for R22 refrigerant and $N_2$ gases were the same result as Reference refrigerant. In addition, the characteristics of the mixed refrigerant gases in the mixing ratio of 90:1 for R22 refrigerant and $N_2$ gases were showed almost linear in the measurement range of pressure-temperature, and the physical properties also were showed similar results with Reference refrigerant. It was able to confirm that a MOP on the thermostatic expansion valve for sensing bulb can be maintained by adjusting the mixing ratio of R22 refrigerant and $N_2$ gases.

• 한국가스학회지
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• 제15권6호
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• pp.38-43
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• 2011

천연가스 액화공정은 극저온에서 운전되며 에너지 소비가 매우 크기 때문에 압축기의 에너지 소모를 최소화하는 것이 공정의 효율 측면에서 중요하다. 여러 가지 천연가스 액화공정 중 C3-MR(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정의 경우 순수냉매인 프로판과 혼합냉매를 사용하는 두 개의 냉각 사이클로 구성되어있다. 본 연구에서는 C3-MR 공정에서 최적의 프로판 압력 레벨을 찾기 위해 프로판 사이클을 별개로 구성하여 모사하였다. 또한, 압력 레벨에 따른 조건을 변화시켜가며 사례 연구를 수행하고 이를 통해 압축기에서 소모되는 에너지양을 비교하였다. 그 결과 압력 레벨이 높을수록 총 에너지 소모량이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 압력 레벨이 3일때 보다 압력 레벨이 5일 때 에너지 소모는 약 23.7% 감소하는 값을 얻을 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제17권4호
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• pp.51-57
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• 2013

천연가스 액화 공정은 상온의 천연가스를 상압 $-160^{\circ}C$ 이하로 냉각해서 액화시키는 공정으로, 안정된 LNG 생산을 위해서는 최적의 제어 전략이 필요하다. 제어 전략을 수립할 때 가장 중요한 작업 중 하나가 공정의 분석인데, 조절 변수의 변화에 따른 제어 변수의 변화를 파악하는 것이다. 본 논문에서는 C3MR(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정으로 BSU(Bench Scale Unit)를 제작하여 천연가스 액화 공정을 실험하였다. 각 조절변수의 조작에 따른 유량의 변화가 공정에 미치는 영향을 알아보기 위해서 냉매의 유량변화에 따른 냉매 온도 변화 및 천연가스의 온도 변화를 분석하였고, 천연가스 자체의 유량 변화에 따른 냉매의 온도 변화를 분석함으로써 3개의 조절 변수와 공정의 제어변수들과의 관계를 알아보았다. 각 제어변수들은 독립적인 요소들이 아닌 서로 연관되어 유기적인 움직임을 보였으나, 특정 조절 변수의 변화에 따라 큰 반응을 보이는 제어 변수를 확인 할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제17권3호
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• pp.27-32
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• 2013

극저온에서 운전되는 천연가스 액화공정은 에너지 소모가 매우 크다. 천연가스 액화공정 내 대부분의 에너지는 압축기에서 소모되기 때문에 압축기에 소모되는 총 에너지 소모량을 최소화 시키는 것이 공정 설계 및 운전 시 중요한 요소가 된다. 다양한 천연가스 액화공정 중 C3MR (Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정은 혼합냉매와 순수냉매 사이클로 구성된다. 본 연구에서는 C3MR 공정 내 순수냉매 사이클의 최적의 설계를 찾기 위해 압력의 수를 다르게 하여 모사하였다. 이를 통해 압력 단계에 따라 압축기에서 필요로 하는 에너지양을 비교하였다. 또한, 장치 수에 따른 공정의 비용 분석을 위해 동력 공급 장치 선택 모델을 적용하였다. 결론적으로 장치를 많이 사용하는 설계일수록 더 적은 에너지를 필요로 한다는 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 비용적인 측면으로 전환하여 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제31권5호
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• pp.558-566
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• 2007

The performance characteristics of water-chilling heat pump using $CO_2$ with respect to variation of refrigerant charge amount was investigated experimentally. An experimental apparatus is consisted of a compressor, a gas cooler, an expansion valve, an evaporator and a liquid receiver. All heat exchangers used in the test rig are counter-flow-type heat exchangers with concentric dual tubes, which are made of copper. The gas cooler and the evaporator consist of 6 and 4 straight sections respectively arranged in parallel, each has 2400 mm length. The experimental results summarize as the followings : As the refrigerant charge ratio of $CO_2$ heat pump system increases, the discharge pressure and compressor ratio increases, but mass flow rate of refrigerant decreases. Also the compressor work increases with the increase of refrigerant charge ratio. However, the heating and cooling capacity of $CO_2$ heat pump decreases as the refrigerant charge ratio increases. The maximum heating COP of $CO_2$ heat pump system presented at 0.25 refrigerant charge ratio. It is possible to confirm the optimum charge ratio of $CO_2$ heat pump system by the viewpoint of heating COP.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.552-558
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• 2011

본 논문에서는 천연가스를 액화시키기 위해서 프로판, 에틸렌 및 메탄 냉매를 이용한 캐스케이드 냉동 사이클에 대한 전산모사를 PRO/II with PROVISION 8.3에 내장되어 있는 Peng-Robinson 상태방정식을 활용하여 수행하였다. 천연가스의 조성은 한국가스공사로부터 제공받은 것을 적용하였으며, 유량은 년간 500만톤으로 가정하였다. 프로판 냉매의 공급온도는 $-40^{\circ}C$로, 에틸렌 냉매의 공급온도는 $-95^{\circ}C$로 메탄 냉매의 공급온도는 $-155^{\circ}C$로 각각 정하였으며, 천연가스와 각각의 냉매의 최소 접근온도는 $3^{\circ}C$로 정하였다. 메탄 냉매에 의해서 $-152^{\circ}C$까지 냉각된 천연가스는 줄-톰슨 팽창에 의해서 $-162^{\circ}C$까지 냉각되어 액화가 일어나도록 하였다. 결론적으로 캐스케이드 냉동 사이클과 줄-톰슨 팽창을 통해서 천연가스의 액화율은 몰비로 91.64%임을 알 수 있었다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 후기학술대회논문집
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• pp.246-247
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• 2005

The paper presents the heat transfer characteristics during cooling process of carbon dioxide($CO_2$) in a helically coiled tube. The main components of the apparatus consist of a receiver, a variable speed pump, a mass flowmeter, a pre-heater, a gas cooler(test section) and an isothermal tank. The test section with the inner diameter 4.55 [mm] is a tube in tube type heat exchanger with refrigerant flowing in the inner tube and water flowing in the annulus. The main results were summarized as follows : The heat transfer coefficient increases with respect to the decrease of the gas cooler pressure in a supercritical region and the increase of the refrigerant mass flux. The pressure drop decreases in increases of the gas cooler pressure and increases with respect to increases the refrigerant mass flux.