플랜트산업관련 산업표준 분류체계 현황 및 개선방안

허기무,이재헌,Heo, Gi-Mu,Lee, Jae-Heon 한국플랜트학회 2005 플랜트 저널 Vol.1 No.2

열전소자 온도조절법을 이용한 결정형 실리콘 태양전지의 성능 측정

허기무(Kimoo Heo),이대호(Daeho Lee),이재헌(Jae-Heon Lee) 대한설비공학회 2015 설비공학 논문집 Vol.27 No.7

A proper estimate of solar cell efficiency is of great importance for the feasibility analysis of solar cell power plant development. Since solar cell efficiency depends on temperature, several methods have been introduced to measure it by operating temperature modulation. However, the methods either rely on the external environment or need expensive equipment. In this paper, a thermoelectric module was used to control the operating temperature of crystalline silicon solar cells effectively and precisely over a wide range. The output characteristics of crystalline silicon solar cells in response to operating temperatures from -5℃ to 100℃ were investigated experimentally. Their efficiencies decreased as the temperature rose, since the decrease in the open circuit voltage and fill factor exceeded the increase in the short circuit current. The maximum power temperature coefficient of the single crystalline solar cell was more sensitive to temperature change than that of the polycrystalline solar cell.

열전소자를 이용한 넓은 온도 범위에서의 결정형 실리콘 태양전지의 성능 측정

허기무(Kimoo Heo),이대호(Daeho Lee),이재헌(Jae-Heon Lee) 대한설비공학회 2015 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.6

고온고압용 단조밸브의 용접후열처리 조건 선정

박재성,허기무,윤성훈,문윤재,이재헌,Park, Jae-Seong,Heo, Ki-Moo,Yoon, Sung-Hoon,Moon, Yoon-Jae,Lee, Jae-Heon 한국플랜트학회 2014 플랜트 저널 Vol.10 No.2

본 연구에서는 고온 고압 배관용 단조밸브 용접부의 품질확보를 위하여 단조밸브 제작현장에서 활용할 용접후열처리의 유지시간 및 유지온도를 연구했다. ASTM A182 F92 재료를 단조밸브의 용접부에 해당되는 밸브 끝단부 및 누설방지용접부와 동일한 형상의 두께 1 inch 쿠폰으로 가공하고, 쿠폰을 가스 텅스텐 아크용접(GTAW: Gas Tungsten Arc Welding) 방법으로 완전용입 용접하여 시편을 제작했다. 용접부 호칭두께가 1 inch인 시편을 $705^{\circ}C$, $735^{\circ}C$, $750^{\circ}C$, $765^{\circ}C$, $795^{\circ}C$ 및 $825^{\circ}C$에서 1시간 유지하여 용접후열처리를 실시(Group 1)하였다. 그리고 용접부 호칭두께가 1 inch인 시편 3개를 $735^{\circ}C$에서 30분, 1시간 및 2시간으로 달리 유지(Group 2)하여 용접후열처리를 실시하였다. 다른 유지시간과 유지온도에 따른 경도의 변화를 관찰하기 위하여 모재부, 열영향부 및 용착금속부에서 경도를 측정하였다. 본 실험의 결과에 따라, 1 inch당 1시간 온도를 유지할 경우는 용접후열처리가 $750^{\circ}C{\sim}765^{\circ}C$에서 수행되어야 바람직한 것으로 확인되었다. 단조밸브 제작규격에서 요구하는 최소 유지온도 보다 $5^{\circ}C$가 높은 $735^{\circ}C$에서 1 inch당 1시간 유지할 경우에 요구된 경도 값을 만족하지 못하여, 요건보다 긴 시간인 1 inch당 2시간 용접후열처리 시 경도 값을 만족하는 것으로 확인되었다. 또한 용착금속부의 조직은 템퍼드-마르텐사이트 조직으로 확인되었다. Coupons which have same figure as weld joint of the forged steel valves and 1 inch nominal weld thickness were manufactured using ASTM A182 F92 material. After welding with GTAW method, the welded specimens have been post-weld heat treated at $705^{\circ}C$, $735^{\circ}C$, $750^{\circ}C$, $765^{\circ}C$, $795^{\circ}C$ and $825^{\circ}C$ for 1 hour per 1 inch nominal weld thickness each (Group 1) to evaluate characteristics of welds based on various holding temperature. Indeed, 3 welded specimens were post-weld heat treated for 30 minutes, 1 hour and 2 hour (Group 2) at $735^{\circ}C$ to evaluate characteristics of welds based on various holding time. Hardness values were measured at the weld metal, heat affected zone and base metal to observe hardness change depending on the condition. As a result of the evaluation, appropriate holding temperature for PWHT is proved as $750^{\circ}C$ and $765^{\circ}C$ for 1hour per 1 inch nominal weld thickness. Indeed, holding for 1 hour per 1 inch nominal weld thickness was insufficient for PWHT effect when the holding temperature was at $735^{\circ}C$. The microstructure of post-weld heat treated weld metal was determined as tempered-martensite structure.

중온 배기열을 이용한 유기랭킨사이클 작동유체별 성능특성

권동욱,허기무,윤성훈,문윤재,유호선,이재헌,Kwon, Dong-Uk,Heo, Ki-Moo,Yoon, Sung-Hoon,Moon, Yoon-Jae,Yoo, Ho-Sun,Lee, Jae-Heon 한국플랜트학회 2014 플랜트 저널 Vol.10 No.2

2012년부터 신재생에너지 의무공급제도가 국내에 도입되고, 전 세계적인 에너지 절약과 환경보존 측면에서 미활용 및 신재생에너지원에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 특히, 중저온 열원의 활용방안에 대하여 많은 관심과 연구가 활발하게 진행되면서 고부가가치의 전력생산이 가능한 유기랭킨사이클이 그 대안으로 떠오르고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기랭킨사이클 발전시스템을 하수 처리장 1,500 kW 바이오가스엔진 배기열을 열원으로 하부 사이클을 구성하여 성능해석 상용 프로그램으로 성능특성을 예측하였다. 바이오가스엔진 배열의 실제 운전조건은 $460^{\circ}C$의 온도와 매 초당 2.7 kg의 유량으로 운전되고 있었다. 이러한 열원 온도에 적합한 작동유체를 다수 선정하여 작동유체 종류별 성능해석을 수행하였으며, 최고의 성능이 나타나는 이소펜탄의 경우 163.1 kW의 발전출력과 13.66%의 효율을 얻을 수 있었다. Renewable Portfolio Standards was introduced into the system in Korea in 2012. Interest in the unutilized and renewable energy sources is increasing. and these being actively investigated. An organic rankine cycle has emerged as an alternative in order to take advantage of bio-gas engine heat of sewage treatment plants whose capacity is 1500 kW. The organic rankine cycle power system was simulated by a simulator which is a commercial program of power plant design and performance analysis. The biogas engine is operated by $460^{\circ}C$ and 2.7 kg/s flow rate in the sewage treatment plant. Working fluids(R-601a, R-123, R-245fa) are selected to use in ORC power system in this temperature range. It was the isopentane that is the best performance among three working fluids. It could be obtained net power of 163.1 kW and efficiency of 13.66% from isopentane in the simulation.

플라즈마 버너의 아크전류에 따른 석탄화력발전소 보일러 시동 시 미연탄소분율 연구

강경완,허기무,윤성훈,문윤재,유호선,이재헌,Kang, Gyeong-Wan,Heo, Ki-Moo,Yoon, Sung-Hoon,Moon, Yoon-Jae,Yoo, Ho-sun,Lee, Jae-Heon 한국플랜트학회 2014 플랜트 저널 Vol.10 No.3

국내외의 석탄발전기는 주로 기동용 연료로 유류를 사용하고 있으나, 최근 저렴한 석탄을 플라즈마 장치를 이용하여 연소시키는 플라즈마 버너가 도입되어 기동비용을 절감하고 있다. 하지만 플라즈마 버너 초기 운전 시 미연탄소분 증가가 여전히 현안사항으로 남아있으며 기동 시 플라즈마 버너 연소 시의 미연탄소분 저감을 위한 연구와 운전기준 정립이 되어있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 버너의 아크전류에 따른 미연탄소분 영향을 분석함으로써 운전기준을 제시하고자 한다. 또한 석탄발전기 시운전 시 플라즈마 버너의 경제성을 실증함으로써 국내 플랜트 산업에 기여하고자 한다. Coal-fired power plants have used oil as fuel for start-up but plasma burner is recently introduced in order to reduce costs. It provides fuel oil-free start-up. But at initial operation of Plasma burner, an increase in unburned carbon remains as still pending issue. Also research and operational standards for this problem are insufficient. In this paper, operating procedure will be proposed through analyzing the impact of unburned carbon in accordance with the Plasma arc current. It is also possible to contribute to the national plant industry by demonstrating economics of Plasma burner in commissioning coal-fired power plants.

시뮬레이션을 통한 제철플랜트 배관장치 설계비용의 변동 범위 분석

배경석,허기무,윤성훈,문윤재,유호선,이재헌,Bae, Kyung-Suk,Heo, Ki-Moo,Yoon, Sung-Hoon,Moon, Yoon-Jae,Yoo, Ho-seon,Lee, Jae-Heon 한국플랜트학회 2014 플랜트 저널 Vol.10 No.4

본 연구에서는 배관설계항목을 조사하여 전문가 면담 및 설문을 통해 주요 설계항목을 도출하였고, 이를 국내외 사례 프로젝트에 적용하여 주요 배관설계 항목별 비중 및 비용변동 범위를 조사하였다. 조사결과를 바탕으로 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하여 배관설계비 전체에 대한 비용변동 범위를 분석하여 유사 프로젝트 수행 시 입찰단계에서 합리적인 입찰금액 산정 및 입찰참여에 대한 타당성을 검토할 수 있는 방안을 제시하였다. In this consideration, this research investigated the piping design items and drew out key design items through interview with experts and surveys to apply them to actual project examples and look into piping design item-specific significance and cost variation ranges. Based on this investigation, the Monte-Carlo simulation was employed herein to analyze the cost variation range for the entire piping design costs with a view to presenting a way to calculate a reasonable bidding price for any similar project and verify the appropriateness of joining a bid.

대기온도 변화에 따른 150 MW 화력발전소용 공랭식 복수기 송풍기수 선정

황용훈,허기무,윤성훈,문윤재,이재헌,문승재,Hwang, Yong-Hoon,Heo, Ki-Moo,Yoon, Sung-Hoon,Moon, Yoon-Jae,Lee, Jae-Heon,Moon, Seung-Jae 한국플랜트학회 2014 플랜트 저널 Vol.10 No.4

본 연구에서는 150 MW 화력발전소를 기준하여 발전소 건설지역의 최저 대기온도 $-17.1^{\circ}C$부터 최대 대기온도 $36.7^{\circ}C$까지를 $3^{\circ}C$의 일정한 간격으로 구분하여 복수기 압력이 증기터빈의 배압조건을 만족하는 대기온도별 송풍기 수량을 검토하였다. 공랭식 복수기는 대기온도 및 송풍기 운전수량 변화에 따른 냉각공기 순환량에 영향을 받아 운전조건이 변경이 되므로, 대기온도가 복수기 설계기준온도 이상의 경우에는 공랭식 복수기 송풍기의 운전수량을 최대로 해야 하고, 대기온도가 복수기 설계기준온도 미만의 경우에는 증기터빈 배압 운전조건을 만족하는 범위 내에서 송풍기 운전수량을 변화시켜 공랭식 복수기에 가해지는 공기 순환량을 감소시키는 것이 안정적인 발전소 운영을 하는 것임을 확인하였다. During this study, number of fan by ambient air temperature that condenser pressure satisfies steam turbine exhaust pressure condition with intervals of $3^{\circ}C$ within the 150 MW thermal power plant site temperature range of $-17.1^{\circ}C$ to $36.7^{\circ}C$ was reviewed. An air cooled condenser changes its operating pressure influenced by cooling air circulation amount by atmospheric temperature and number of fan. For stable power plant operation, these were confirmed to maximize a quantity of air-cooled condenser fans at above or equal from design ambient temperature and to reduce an amount of circulating air to an air cooled condenser by depending on a quantity of fan considering exhaust pressure operation condition of a steam turbine at below design ambient temperature.

F급 가스터빈의 압력비 증가 시 운전데이터를 이용한 열효율 변동 예측

박준철,허기무,윤성훈,문윤재,유호선,이재헌,Park, Joon-Chul,Heo, Ki-Moo,Yoon, Sung-Hoon,Moon, Yoon-Jae,Yoo, Ho-sun,Lee, Jae Heon 한국플랜트학회 2014 플랜트 저널 Vol.10 No.3

국내 S복합발전본부의 150 MW급 가스터빈 축류압축기(18단)에서 저압단(1~9단)을 교체하여 압축기의 압력비를 기존 13.5에서 증가시킬 때 가스터빈 열효율을 예측하였다. 압력비 13.5일 때의 운전자료로 구한 압축기 단열효율과 터빈 단열효율을 적용하여 압력비 14.2에서 터빈일이 최대가 되는 압력비인 18.2까지 압력비를 1씩 증가하면서 열효율을 예측하였다. 압력비 증가 시 이론 열효율은 각 압력비에 대하여 각각 36.95%에서 38.6%까지 예측되었다. 압축기 저압단 교체 후 압력비가 16.2으로 증가되었을 때 실시한 성능시험 결과 열효율은 35.11%였다. 압력비 16.2일 때의 이론 열효율 37.87%와 비교하여 7.86% 범위에서 일치하였다. 압축기 교체 전 압력비 13.5일 때의 운전자료로 구한 압축기 단열효율과 터빈 단열효율을 이용하여 압력비 증가 시의 열효율을 성능시험 열효율의 7.86%내에서 예측할 수 있다. The gas turbine thermal efficiency has been predicted when the compressor pressure ratio increases from the previously set 13.5. Thermal efficiency has been predicted from 14.2 up to 18.2 at which the turbine work reaches its maximum value on the assumption that isentropic efficiency of the compressor and the turbine are constant using the operating data at the pressure ratio of 13.5. 35.11% of thermal efficiency has been acquired by the performance test when the pressure ratio increased to 16.2 since replacing the compressor low pressure stages. It's been approved that predicting thermal efficiency using the operating data at the pressure ratio of 13.5 is useful within 7.86% of tolerance as the figure measured by the performance test.

냉각수 활용 히트펌프 설치 위치에 따른 광교 열병합발전소의 성능 특성 예측

박흔동,허기무,윤성훈,문윤재,유호선,이재헌,Park, Heun-Dong,Heo, Ki-Moo,Yoon, Sung-Hoon,Moon, Yoon-Jae,Yoo, Ho-Sun,Lee, Jae-Heon 한국플랜트학회 2014 플랜트 저널 Vol.10 No.2

히트펌프는 연소를 동반하지 않기 때문에 화석연료의 연소과정에서 발생하는 이산화탄소($CO_2$)의 배출을 억제함과 동시에 산업체 폐수, 배증기, 냉각수, 지하수, 하수 등 이미 존재하는 다양한 열을 회수할 수 있다는 장점이 있다. 한국지역 난방공사에는 파주, 고양삼송, 광교 열병합발전소에 폐열회수 조건 및 경제성 등을 고려하여 기기 냉각수 폐열을 열원으로 활용하는 히트펌프를 설치하여 운영하고 있다. 본 논문은 최근 건설된 150 MW급 광교 열병합발전소를 대상으로 상용 프로그램인 THERMOFLEX를 활용하여 기기 냉각수 폐열을 이용한 5 Gcal/h 용량의 히트펌프 설치 위치가 발전소 성능에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 총 3가지 경우에 대해 히트펌프의 위치에 따른 성능의 영향을 살펴보았는데, 그 결과 지역 난방수 가열기 전단에 히트펌프를 설치한 경우가 전기출력 감소에도 불구하고 열출력 증가량이 커서 발전소 총효율에서 가장 유리한 것으로 확인되었다. Recently, it is considered that environment and energy are critical issues all over the world. In power generation sector in Korea, almost power stations are constructed and operated as cogeneration plants in conformity with this trend. KDHC(Korea District Heating Corporation) goes one step further adopting renewable energy technology like heat pump using wasted heat for energy-saving and environment improvement. This study investigates the performance characteristics by the location of waste heat recovery heat pumps of 5 Gcal/h capacity in 150 MW-class Gwang-gyo cogeneration plant using commercial software 'THERMOFLEX'. Prior to analysis, the simulations are performed with actual operation data, and then the validation of simulations is verified by checking the error within 2%. After verification, the simulations are carried out with 3 locations and the effect on electrical power output and heat output is analyzed. As a result, overall efficiency of cogeneration plant is the highest in the case of heat pump located before DH(District Heating) Heater because of the largest increase of heat output despite of decrease of electrical power output.