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천연가스 폐압발전 활성화의 당위성에 대한 열역학적 분석
하종만(Jong Man Ha),홍성호(Seongho Hong),김경천(Kyung Chun Kim) 한국가스학회 2012 한국가스학회지 Vol.16 No.6
터보팽창기를 이용한 폐압발전에서 전력생산량과 온도의 산출식의 열역학적 유도과정을 제시하였고, 전력 생산량은 압력차가 아니라 압력비가 주요변수임을 밝혔다. 천연가스 폐압발전 인입부의 고압가스는 전기에너지(비용) 투입이 거의 없이 무상으로 얻어지는 에너지라는 사실을 보임으로써, 폐압이 지금까지는 별로 주목받지 못하였지만 새로운 청정에너지원 중의 하나임을 밝혔다. 공급가스 온도 보상을 위한 방법으로 팽창 후의 heating 방식을 택한다면, 전력생산과 더불어 냉열을 이용할 수 있고, 냉열이용량 만큼 heating 에너지를 줄일 수 있으므로 경제성을 배가시킬 수 있다. Thermodynamic equations for the electric power and temperature in a turbo expander generator (TEG) using pressure energy in a natural gas line are derived. From the equations, it was shown that dominant factor is not the pressure difference but the pressure ratio. The high energy level in the inlet of TEG can be made from nearly no expense of electric energy input, which means TEG can be treated as one of newly available clean energy source. If a post heating method is chosen to heat up expanded natural gas, the usage of cold energy is possible without a refrigeration cycle. The combined TEG and refrigeration system enhances economic benefit much more.
천연가스 정압기지의 압력강하를 이용한 터보팽창기 전력생산
하종만(Jong Man Ha),홍성호(Seongho Hong),유현석(Hyun Seok You),김경천(Kyung Chun Kim) 한국가스학회 2012 한국가스학회지 Vol.16 No.3
고압으로 수송되는 천연가스를 수요처에 공급하는 정압기지에서는 강제로 감압하여 보내준다. 이 때, 버려지는 압력에너지를 회수하는 방법으로 터보팽창기를 이용한 전력생산이 가능하며, 터보팽창기는 정압과 전력생산의 두 가지 기능을 동시에 수행하게 된다. 터보팽창기에서 생산되는 전력의 양은 유동전후의 엔탈피 차이며, 경제성에 영향을 미치는 주요인자로는 설비비, 전력생산량, 예열량, 전력가격, 가스가격의 5가지이다. 입구와 출구의 압력과 온도 조건이 고정되므로, 전력생산량은 결국 유량에 좌우된다. 따라서, 천연가스 수요의 계절별 수급변화 패턴에 따른 터보팽창기 적정용량을 결정하는 것이 경제성확보의 핵심기술이다. 유동량변화가 심한 경우의 전력생산량 산정법의 algorithm을 제시하였으며 이를 사용한 case study를 수행하였다. Natural gas through pipeline is supplied to consumers after its pressure gets down compulsorily. The waste pressure energy of this process can be restored by use of turbo expander which can produce electricity. So, turbo expander conducts two functions - pressure reduction and power generation. The power amount is the enthalpy difference between the inlet and outlet states. The five main factors which affect economic profit are facility price, produced power amount, pre-heating amount, electricity cost, and fuel gas cost. Power generation depends mainly on flow amount because inlet and outlet states are fixed. A methodology to estimate economy in irregular flow pattern is proposed and using this way, a case study was carried out.
RF 통신을 이용한 DCS 터미널 원격 감시 미들웨어 구현
하종현(Ha Jong Hyun),최성규(Choi Seong Kyou),노주영(Rho Ju Yong),정헌만(Jung Heon Man),이세훈(Lee Se Hoon) 한국컴퓨터정보학회 2006 한국컴퓨터정보학회지 Vol.14 No.2
이 논문에서는 터미널 부분의 중요 신호를 유무선 방식을 통하여 통합적으로 감시, 관리하기 위한 DCS 터미널 원격 감사 미들웨어를 설계 및 구현하고 미들웨어의 성능 및 기능을 평가하기위해 터미널 부분의 릴레이들의 동작 상태 및 퓨즈의 이상 유무를 실시간으로 감시하기 위한 보드를 설계 제작한다. 제안된 DCS 터미널 원격 감시 미들웨어는 각 릴레이들의 동작 상태를 실시간으로 확인이 가능하며 에러 발생 시 에러 유형을 즉시 제공하며 또한 릴레이의 규격 및 사용기간을 고려하여 교체시기를 알려주어 릴레이의 고장을 사전에 예방함으로써 산업분야의 경제적인 효과가 기대된다. In this paper, we designed and implemented DCS terminal remote monitoring middleware for real-time auditor and management terminal status signal with relay and fuse status at power management room. The middleware consist of four component as event analyzer, event manager, service manager and user interface. We expected economic effects extend relay life-time that pre-detected errors and prevented relay fault.
정압기의 임계유동 특성과 배관망해석 모델링에 관한 연구 (I) - 압력비 영향 -
신창훈,하종만,이철구,허재영,임지현,주원구,Shin Chang Hoon,Ha Jong Man,Lee Cheol Gu,Her Jae Young,Im Ji Hyun,Joo Won Gu 대한기계학회 2005 大韓機械學會論文集B Vol.29 No.12
Since the interior shape of a pressure regulator is complex and the change of fluid resistance at each operation condition is rapid and big, the pressure regulator can become the major factor that causes big loss in pipelines. So the suitable pressure regulator modeling by each operation condition is important to obtain reliable results especially in small scale pipeline network analysis. And in order to prevent the condensation and freezing problems, it is needed to confirm both whether temperature recovery is achieved after passing by the pressure regulator's narrow neck and how much amount of low temperature area that can cause condensate accumulation is distributed by various PCV models at every inlet-outlet pressure ratio. In this research, the numerical model resembling P company pressure regulator that is used widely for high pressure range in commercial, is adopted as the base model of CFD analysis to investigate pressure regulator's flow characteristics at each pressure ratio. Additionally it is also introduced to examine pressure regulator's critical flow characteristics and possibility of condensation or freezing at each pressure ratio. Furthermore, the comparison between the results of CFD analysis and the results of analytic solution obtained by compressible fluid-dynamics theory is attempted to validate the results of CFD modeling in this study and to estimate the accuracy of theoretical approach at each pressure ratio too.
정압기의 임계유동 특성과 배관망해석 모델링에 관한 연구 (Ⅰ) - 압력비 영향 -
신창훈(Chang Hoon Shin),하종만(Jong Man Ha),이철구(Cheol Gu Lee),허재영(Jae Young Her),임지현(Ji Hyun Im),주원구(Won Gu Joo) 대한기계학회 2005 大韓機械學會論文集B Vol.29 No.12
Since the interior shape of a pressure regulator is complex and the change of fluid resistance at each operation condition is rapid and big, the pressure regulator can become the major factor that causes big loss in pipelines. So the suitable pressure regulator modeling by each operation condition is important to obtain reliable results especially in small scale pipeline network analysis. And in order to prevent the condensation and freezing problems, it is needed to confirm both whether temperature recovery is achieved after passing by the pressure regulator's narrow neck and how much amount of low temperature area that can cause condensate accumulation is distributed by various PCV models at every inlet-outlet pressure ratio. In this research, the numerical model resembling P company pressure regulator that is used widely for high pressure range in commercial, is adopted as the base model of CFD analysis to investigate pressure regulator's flow characteristics at each pressure ratio. Additionally it is also introduced to examine pressure regulator's critical flow characteristics and possibility of condensation or freezing at each pressure ratio. Furthermore, the comparison between the results of CFD analysis and the results of analytic solution obtained by compressible fluid-dynamics theory is attempted to validate the results of CFD modeling in this study and to estimate the accuracy of theoretical approach at each pressure ratio too.
LNG 냉열을 이용하는 유기랭킨사이클(ORC)의 열역학적 성능 특성
김경훈(Kyoung Hoon Kim),하종만(Jong Man Ha),김경천(Kyung Chun Kim) 한국가스학회 2014 한국가스학회지 Vol.18 No.2
본 논문에서는 유기랭킨사이클과 LNG 사이클로 구성된 복합사이클의 열역학적 성능 해석을 수행한다. 이 복합사이클에서는 현열 형태의 저등급 폐열을 사용하며 LNG 냉열은 열싱크 뿐 아니라 동력 생산에도 사용된다. 시스템의 성능에 대한 터빈입구압력, 응축온도, 열원온도 등 주 파라미터들의 영향을 상세하게 분석한다. 시뮬레이션 결과는 이 복합시스템은 LNG 냉에너지를 사용하지 않은 일반의 ORC에 비해 현저하게 성능이 개선될 수 있음을 보여준다. In this work a thermodynamic performance analysis is carried out for a combined cycle consisted of an organic Rankine cycle (ORC) and a LNG cycle. The combined system uses a low grade waste heat in the form of sensible energy and the LNG cold energy is used for power generation as well as for heat sink. The effects of the key parameters of th system such as turbine inlet pressure, condensation temperature and source temperature on the characteristics of system are throughly investigated. The simulation results show that the thermodynamic performance of the combined system can be significantly improved compared to the normal ORC which is not using the LNG cold energy.