[논문]스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 실험적 개념 연구

장선준; 이윤표; 심규호

doi:10.3795/ksme-b.2014.38.6.475

스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 실험적 개념 연구
Experimental Feasibility Study on Low-Temperature Differential Stirling Engines with Water Spray Heat Transfer 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.38 no.6 = no.345, 2014년, pp.475 - 482

장선준 (이노베이션케이알 신사업본부) , 이윤표 (한국과학기술연구원 도시에너지시스템연구단) , 심규호 (서울과학기술대학교 기계시스템디자인공학과)

초록
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본 연구는 스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 실험적 개념 연구를 제시한다. 스프레이 열교환기는 노즐을 통하여 엔진 작동 공간에 직접 물을 분사함으로써 엔진 성능을 저해하는 불용 공간을 최소화하고 열전달 효율을 높였다. 직접 구현된 실험 스털링 엔진의 실증 실험은 운전 시점의 기동 특성, 정상 상태의 운전 특성, 엔진의 출력 특성에 대하여 진행하였다. 실험 결과, 열수 유량 증가에 대하여 엔진 기동 시 작동 최소 온도는 감소한 반면, 고온부 온도와 고온부-저온부 온도차는 대체로 일정하였다. 정상 상태 운전의 경우 열수 온도 및 유량 증가에 대하여 작동 주파수는 증가하였다. 엔진 출력은 열수 온도 및 유량 증가에 따라 사이클당 일 및 작동 주파수 증가로 인하여 증가하였다. 본 연구에서 구현된 실험 스털링 엔진은 열수 유량 30 ml/min, 열수 온도 $65^{\circ}C$, 고온부-저온부 온도차 $6^{\circ}C$ 이상에서 엔진 출력 0.05W 수준으로 안정된 기동 및 운전 특성을 보였으며, 향후 출력 증가 및 다양한 적용 연구를 지속할 계획이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the results of an experimental feasibility study on low-temperature differential Stirling engines with water spray heat transfer. The water spray enhances the efficiency of the heat transfer from heat sources to the engine and reduces the performance degeneration due to the dead volumes of conventional heat exchangers. A test Stirling engine was developed and an experiment was conducted to determine the characteristics for the initial start-up, steady-state operation, and power output for various flow rates and temperatures of hot supply water. The test results showed that larger flow rates led to reductions in the minimum working temperature of the hot water at start-up. During a series of steady-state operations, higher flow rates and temperatures increased the working speed. Furthermore, the work per cycle and power output were also increased. Eventually, the test Stirling engine had a power level of 0.05 W. Based on this, further research will be conducted to obtain a higher power output and investigate various applications.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구를 통하여 스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 종합적인 열/동역학적 실험을 통하여 구현 및 실증하였다. 현재 실험 스털링 엔진의 출력은 0.
본 연구에서는 고온 및 저온의 액체를 노즐을 통해 엔진 내부에 분사함으로써 엔진의 작동 공간 내부에서 직접 열교환하는 스프레이 열교환기를 스털링 엔진에 적용하여 효율적인 저온도차 스털링 엔진을 구현하고 실험적으로 검증하는 개념적 실증연구를 수행하였다. 스털링 엔진을 위한 스프레이 열교환기의 개념은 Siegel⁽⁷⁾ 및 Jang⁽⁸⁾ 등에 의해 제안된 바 있으나 아직까지 실증연구가 수행된 바는 없다.

제안 방법

플라이휠의 회전 위치와 및 작동 속도는 레이저 변위센서(DT20HI-N254B, SICK)를 이용한 변위 펄스 생성을 통하여 측정한다. 가열부와 냉각부의 내부공간 온도는 장기간 안정적이며 높은 정확성을 갖는 측온저항체(RTD) 온도센서(TSRT, Sensys)를 이용하여 측정하였다. 열수 및 냉수의 유량은 최대 200 ml/min 까지 측정이 가능한 유량센서 (AMF-1-10, Auto Flow Co.
구현된 저온도차 스털링 엔진에 대한 실증 실험은 열수의 온도 및 공급 유량에 따른 운전 시작점의 거동을 보는 기동 특성, 열수의 공급 온도에 따른 정상 상태에서의 운전 특성, 그리고, 측정된 압력-부피선도를 이용한 엔진의 출력 특성을 측정하였다. 실험된 열수의 온도는 70°C – 115°C 이고, 열수 유량은 30 ml/min – 60 ml/min 이다.
실험 스털링 엔진은 주어진 유량의 열수 온도를 서서히 증가시킬 때 열전달량이 증가하여 일정 온도에서 기동을 시작한다. 기동 특성 측정 실험은 다양한 열수 유량에 대하여 정지 상태에 있는 엔진이 운전을 시작할 때의 가열부 및 냉각부 내부 공간의 온도 및 작동 주파수를 측정한다. 이때 작동 최소 온도(minimum working temperature)는 스털링 엔진이 주어진 열수 유량에서 구동을 시작하는 열수의 최소 온도이다.
열수 및 냉수의 액적과 엔진 내부 공간의 작동 기체 간의 열전달 효율은 액적의 크기를 작게 할수록 상승하므로, 액적 크기가 작은 마이크로 노즐(모델명 IKEUCHI KB Series)을 사용하였다. 또한, 액적이 분무되는 디스플레이서 실린더는 디스크 형태의 납작한 내부 공간을 가지고 있으므로, 전체적으로 균일한 분무를 위하여 분사각이 큰 원뿔 모양의 분무 형상을 채택하였다. 실험용 노즐은 압력 5bar 에서 최대 28 ml/min 의 유량을 가지며, 평균 액적 크기는 45 µm 이다.
마지막으로 출력 특성은 측정된 P-V 선도로부터사이클당 일을 계산하고, 작동주파수를 곱하여 출력을 추정한다. 실험 스털링 엔진은 열수 온도 및 유량 증가 시 P-V 선도의 면적 증가 및 작동 주파수 증가로 인하여 출력이 거의 선형적으로 증가하였다.
스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 구동 실험은 열수의 온도 및 공급 유량에 따라 운전 시작점의 엔진 거동을 보는 기동(start-up)특성, 정상 상태에서의 운전(operation) 특성, 그리고, 측정된 압력-부피(P-V) 선도를 이용한 엔진의 출력(Power) 특성에 대하여 고찰한다. 모든 실험에서 열수와 냉수는 동일한 유량으로 공급되며, 냉각수의 온도는 상수도의 온도 ~ 22°C 에서 일정하게 유지된다.
가열부와 냉각부의 내부공간 온도는 장기간 안정적이며 높은 정확성을 갖는 측온저항체(RTD) 온도센서(TSRT, Sensys)를 이용하여 측정하였다. 열수 및 냉수의 유량은 최대 200 ml/min 까지 측정이 가능한 유량센서 (AMF-1-10, Auto Flow Co. Ltd)를 이용하여 측정하였고, 입출구 온도는 T-type 열전대를 유체가 흐르는 관내에 설치하여 열전달 전후의 온도를 측정하였다.
피스톤 무게로 인한 작동성의 저하를 막기 위해 디스플레이서는 폴리스티렌으로 제작되었고, 파워 피스톤은 알루미늄으로 제작되었다. 유동저항을 줄이고 시스템을 간략화하기 위하여 재생기를 생략하였다. 전체적인 형태는 저온도차 스털링 엔진에서 가장 보편적인 감마(γ)형으로 하였다.
이후 오염물에 의한 노즐 고장을 방지하기 위해서 구비된 필터를 통과한 후 저장용기에 담기게 되며 펌프에 의해 순환하는 과정을 반복하게 된다. 이 과정에서 열수와 냉수가 혼합될 경우 열량손실이 커지게 되므로 이를 방지하기 위해 각 유체의 이동경로를 분리하였다.
전체적으로 열수 온도 65°C, 고온부 온도 40°C, 고온부-저온부 온도차 6°C 이상에서 스털링 엔진이 작동하였다.
최근 스털링 엔진은 온도가 높지 않은 열원의 에너지화를 위하여 작은 온도차에서 작동할 수 있도록 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 저온도차스털링 엔진의 성능은 열전달 효율에 큰 영향을 받는데, 본 논문에서는 고온 및 저온 액체를 노즐을 통해 스프레이 분사함으로써 열에너지를 작동공간에서 직접 교환하는 스프레이 열교환기를 스털링 엔진에 적용하여 개념적 실증연구를 수행하였다.
스털링 엔진을 위한 스프레이 열교환기의 개념은 Siegel⁽⁷⁾ 및 Jang⁽⁸⁾ 등에 의해 제안된 바 있으나 아직까지 실증연구가 수행된 바는 없다. 특히, 본 연구에서는 물을 열전달매체로 이용하여 열수(hot water) 및 냉수(cold water) 순환부를 구성하고 유량 및 온도를 변화시키면서 스털링 엔진의 성능을 내부 압력 및 회전속도의 측정을 통해 관찰하였다. 본 연구 결과는 내연기관과 같이 수냉을 위한 고온 및 저온의 액체 순환시스템이 존재하는 열기관에 적용하여 전체 시스템의 효율을 향상시키는 데 사용될 수 있을 것이다.
스털링 엔진의 내부 압력은 하나의 압력센서(PSHH0002BCIG, Sensys)를 통하여 측정한다. 플라이휠의 회전 위치와 및 작동 속도는 레이저 변위센서(DT20HI-N254B, SICK)를 이용한 변위 펄스 생성을 통하여 측정한다. 가열부와 냉각부의 내부공간 온도는 장기간 안정적이며 높은 정확성을 갖는 측온저항체(RTD) 온도센서(TSRT, Sensys)를 이용하여 측정하였다.

대상 데이터

실험장치는 전체적으로 스털링 엔진과 열수 및 냉수 순환 시스템으로 구성된다. 스털링 엔진은 양면에 총 8 개(가열부 4 개, 냉각부 4 개)의 노즐을 가지며 사진의 맨위에 설치되어 있다. 열수는 전기히터에 의하여 가열되며, 냉수는 상온의 상수도를 이용하여 냉각되고, 두 개의 펌프에 의해 각각 독립적으로 순환된다.
실험용 노즐은 압력 5bar 에서 최대 28 ml/min 의 유량을 가지며, 평균 액적 크기는 45 µm 이다.
5 는 스프레이 열전달이 적용된 저온도차스털링 엔진의 실험장치이다. 실험장치는 전체적으로 스털링 엔진과 열수 및 냉수 순환 시스템으로 구성된다. 스털링 엔진은 양면에 총 8 개(가열부 4 개, 냉각부 4 개)의 노즐을 가지며 사진의 맨위에 설치되어 있다.
6 은 스프레이 열전달을 위한 노즐의 기하학적 형상 및 분무 형태를 보여준다. 열수 및 냉수의 액적과 엔진 내부 공간의 작동 기체 간의 열전달 효율은 액적의 크기를 작게 할수록 상승하므로, 액적 크기가 작은 마이크로 노즐(모델명 IKEUCHI KB Series)을 사용하였다. 또한, 액적이 분무되는 디스플레이서 실린더는 디스크 형태의 납작한 내부 공간을 가지고 있으므로, 전체적으로 균일한 분무를 위하여 분사각이 큰 원뿔 모양의 분무 형상을 채택하였다.
유체펌프는 20 – 1000ml/min 의 유량을 가지는 자기 기어(magnetic Gear) 방식의 마이크로 펌프(모델명 Orient MG204DC24)를 선정하였다.
불용체적은 디스플레이서 행정체적의 약 30%이다. 피스톤 무게로 인한 작동성의 저하를 막기 위해 디스플레이서는 폴리스티렌으로 제작되었고, 파워 피스톤은 알루미늄으로 제작되었다. 유동저항을 줄이고 시스템을 간략화하기 위하여 재생기를 생략하였다.

성능/효과

결과적으로 실험 스털링 엔진의 사이클 당일은 대략 46 mJ - 52 mJ 에서 존재하고, 이때 작동 주파수는 0.6 Hz – 1.0 Hz (35 rpm - 60 rpm)이다.
계산 결과, 열수 온도의 증가(67 ºC -115 ºC) 및 유량 증가 (30 ml/min - 60 ml/min) 에 따라 사이클당 일과 출력이 근사적으로 선형 증가함을 보여 준다.
다음으로 실험 스털링 엔진의 정상상태 운전 특성은 열수 온도 및 유량 증가에 따라 고온부 온도와 작동 주파수 모두 증가하였으며, 특히 열수 온도 100 ºC 이상에서 작동 가능함을 확인하였다.
모든 실험에서 열수와 냉수는 동일한 유량으로 공급되며, 냉각수의 온도는 상수도의 온도 ~ 22°C 에서 일정하게 유지된다.
10 은 실험 스털링 엔진의 정상상태 운전특성을 측정하기 위하여 다양한 열수 유량(30ml/min – 60 ml/min)과 열수 온도 (70°C – 115°C)에 대하여 고온부 온도 및 작동 주파수 변화를 측정한 것이다. 실험 결과, 고온부 온도와 작동 주파수는 열수 온도 및 유량 증가에 따라 대체로 선형적으로 증가하였다. 고온부 온도는 40°C - 65°C 범위에서 작동속도는 35 rpm – 60 rpm 범위에서 증가하였다.
실험 결과, 실험 스털링 엔진의 열수 유량 증가에 대하여 작동 최소 온도는 감소하였다. 특히,기동 시점의 고온부의 온도는 열수의 온도 및 유량증가에 대하여 대체로 일정하였고 고온부-저온부 온도차 역시 대체로 일정하였다.
마지막으로 출력 특성은 측정된 P-V 선도로부터사이클당 일을 계산하고, 작동주파수를 곱하여 출력을 추정한다. 실험 스털링 엔진은 열수 온도 및 유량 증가 시 P-V 선도의 면적 증가 및 작동 주파수 증가로 인하여 출력이 거의 선형적으로 증가하였다. 상세히 보면, 사이클 당 부피 변화는 고정된 피스톤 스트로크로 인하여 일정하지만, 온도 증가에 대하여 사이클 내 압력 변화는 증가하였다.
반면, 작동 시점의 고온부 온도와 고온부-저온부 온도차는 대체로 일정하였다(각각 ~ 43°C, ~ 7°C). 이 결과는 실험 스털링 엔진의 최초 작동하는 총 열량 조건은 대체로 일정하며, 열수 유량 증가 시 총 공급 열량의 증가로 최소 작동 온도가 감소함을 보여준다. 전체적으로 열수 온도 65°C, 고온부 온도 40°C, 고온부-저온부 온도차 6°C 이상에서 스털링 엔진이 작동하였다.
전체적으로 스털링 엔진은 작동 온도와 내부 압력에 크게 영향을 받는 것을 알수 있는데, 온도비 τ의 상승(온도차의 감소)는 거의 선형적으로 엔진 출력의 감소를 유발하고, 내부압력의 감소 또한 출력의 감소를 낳는다.
9 는 실험 스털링 엔진의 다양한 열수 유량 (30 ml/min, 45 ml/min, 60 ml/min)에 대하여 엔진 기동시 측정한 가열부 및 냉각부 내부 공간의 온도이다. 전체적으로 열수 유량 증가시 작동 최소 온도는 감소하였다. 반면, 작동 시점의 고온부 온도와 고온부-저온부 온도차는 대체로 일정하였다(각각 ~ 43°C, ~ 7°C).
전체적인 형태는 저온도차 스털링 엔진에서 가장 보편적인 감마(γ)형으로 하였다.
고온부 온도는 40°C - 65°C 범위에서 작동속도는 35 rpm – 60 rpm 범위에서 증가하였다. 특히, 작동속도의 일관된 증가는 기동 특성 실험에서 열수 온도 및 유량을 지속 증가시 작동 주파수가 지속 상승할 것임을 암시한다. 또한, 이 실험은 열수 온도 100 도 이상, 즉 끓는 점 이상에서 작동 가능함을 보여주는데, 이는 노즐의 높은 압력으로 인한 끓는 점 상승으로 이해된다.

후속연구

05 W 수준으로서, 향후 스프레이열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 출력 증가 및 다양한 어플리케이션에 대한 적용 연구를 지속할 계획이다. 또한, 스프레이 열전달을 이용한 스털링 엔진의 출력 향상과 엄밀한 성능 분석을 위하여 피스톤의 실링을 통한 압력 손실, 노즐 분무를 위한 추가 동력, 분사력에 의한 작동부 운동 방해, 배수구로의 내부 압력손실, 기구부의 기계적 손실 등의 실험 불확실성과 작동 손실을 고려한 연구를 수행할 계획이다.
특히, 본 연구에서는 물을 열전달매체로 이용하여 열수(hot water) 및 냉수(cold water) 순환부를 구성하고 유량 및 온도를 변화시키면서 스털링 엔진의 성능을 내부 압력 및 회전속도의 측정을 통해 관찰하였다. 본 연구 결과는 내연기관과 같이 수냉을 위한 고온 및 저온의 액체 순환시스템이 존재하는 열기관에 적용하여 전체 시스템의 효율을 향상시키는 데 사용될 수 있을 것이다.
본 연구를 통하여 스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 종합적인 열/동역학적 실험을 통하여 구현 및 실증하였다. 현재 실험 스털링 엔진의 출력은 0.05 W 수준으로서, 향후 스프레이열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 출력 증가 및 다양한 어플리케이션에 대한 적용 연구를 지속할 계획이다. 또한, 스프레이 열전달을 이용한 스털링 엔진의 출력 향상과 엄밀한 성능 분석을 위하여 피스톤의 실링을 통한 압력 손실, 노즐 분무를 위한 추가 동력, 분사력에 의한 작동부 운동 방해, 배수구로의 내부 압력손실, 기구부의 기계적 손실 등의 실험 불확실성과 작동 손실을 고려한 연구를 수행할 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스털링 엔진이란?	스털링 엔진(Stirling engine)은 최근 지구 온난화와 화석연료의 고갈로 인하여 신재생에너지 및 폐에너지를 전력으로 변환하기 위한 핵심장치로서 새롭게 각광을 받고 있다. 스털링 엔진은 1816 년영국에서 로버트 스털링(Robert Stirling)에 의해 고안된 스털링 사이클을 기반으로 닫힌 공간 안의 작동 가스를 서로 다른 온도에서 압축·팽창시켜 열에너지를 기계적 운동에너지로 변환하는 열기관이다. 일반적으로 스털링 엔진은 열원으로부터 열에너지를 공급받는 디스플레이서 피스톤(displacerpiston)과 기계적 동력을 발생하는 파워 피스톤(power piston), 효율 향상을 위한 내부 열교환기인 재생기(regenerator)로 구성된다.
	스털링 엔진의 장점은?	일반적으로 스털링 엔진은 열원으로부터 열에너지를 공급받는 디스플레이서 피스톤(displacerpiston)과 기계적 동력을 발생하는 파워 피스톤(power piston), 효율 향상을 위한 내부 열교환기인 재생기(regenerator)로 구성된다. 이 엔진은 이상적인 카르노 사이클에 필적하는 높은 효율, 운전 정숙성, 구조적 단순성, 다양한 열원에 대한 응용성 등 많은 장점으로 인하여, 현재 가정용 소형 열병합 발전, 태양열 발전, 폐열 회수 등에 대한 적용연구가 활발하게 진행되고 있다.(1,2)
	스털링 엔진은 무엇으로 구성되어있는가?	스털링 엔진은 1816 년영국에서 로버트 스털링(Robert Stirling)에 의해 고안된 스털링 사이클을 기반으로 닫힌 공간 안의 작동 가스를 서로 다른 온도에서 압축·팽창시켜 열에너지를 기계적 운동에너지로 변환하는 열기관이다. 일반적으로 스털링 엔진은 열원으로부터 열에너지를 공급받는 디스플레이서 피스톤(displacerpiston)과 기계적 동력을 발생하는 파워 피스톤(power piston), 효율 향상을 위한 내부 열교환기인 재생기(regenerator)로 구성된다. 이 엔진은 이상적인 카르노 사이클에 필적하는 높은 효율, 운전 정숙성, 구조적 단순성, 다양한 열원에 대한 응용성 등 많은 장점으로 인하여, 현재 가정용 소형 열병합 발전, 태양열 발전, 폐열 회수 등에 대한 적용연구가 활발하게 진행되고 있다.

참고문헌 (12)

Kongtragool, B. and Wongwises, S., 2003, "A Review of Solar Powered Stirling Engines and Low Temperature Differential Stirling Engines," Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 7, pp. 131-145.

상세보기
Paepe, M. D., D'Herdt, P. and Mertens, D., 2006, "Micro-CHP Systems for Residential Applications," Energy Conversion and Management, Vol. 47, pp. 3435-3446.

상세보기
Rizzo, J. G., 1997, The Stirling Engine Manual, Camden Miniature Steam Services, Somerset, pp. 1, 153, 155.
Senft, J. R., 1991, "An Ultra-Low Temperature Differential Stirling Engine," Proceedings of the 5th International Stirling Engine Conference, Paper ISEC 91032, Dubrovnik.
Kongtragool, B. and Wongwises, S., 2007, "Performance of A Twin Power Piston Low Temperature Differential Stirling Engine Powered by A Solar Simulator," Solar Energy, Vol. 81, pp. 884-895.

상세보기
Kongtragool, B. and Wongwises, S., 2006, "Thermodynamic Analysis of A Stirling Engine Including Dead Volumes of Hot Space, Cold Space and Regenerator," Renewable Energy, Vol. 31, Issue 3, pp. 345-359.

상세보기
Siegel, A. and Schiefelbein, D., 1997, "Stirling Engine with Injection of Heat Transfer Medium," United States Patents, 5638684.
Jang, S.-J., Lee, Y. P. and Cho, B. H., 2013, "Stirling Engine of Which the Heat-Exchanger Parts are Improved," Korean Patent 10-1239846.
Kongtragool, B. and Wongwises, S., 2005, "Investigation on Power Output of The Gamma- Configuration Low Temperature Differential Stirling Engines," Renewable Energy, Vol. 30, pp. 465-476.

상세보기
Remsburg, R., 2000, Thermal Design of Electronic Equipment, CRC press, p. 62.
Holman, J., 1976, Heat Transfer 4th edition, McGraw, p. 219.
http://www.totalnozzle.com

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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