초록 ▼

■ 스털링 기관은 닫힌 공간 안의 기체를 고온부와 저온부에서 팽창 및 압축시켜 열에너지를 운동에너지로 바꾸는 열기관임.
■ 현재 거의 모든 스털링 기관의 작동 유체로는 거동이 이상기체와 유사한 수소 혹은 헬륨을 사용하고 있음.
■ 스털링 기관은 여러 장점에도 불구하고 낮은 크기 대비 출력 비와 출력을 키우기 용이하지 못한 점 때문에 산업계에서 널리 사용되지 못하고 있음.
■ 본 연구에서는 초임계 유체를 스털링 기관으로 사용하며 압축 행정 시 임계점 부근의 환경에서 작동하도록 설계하여 출력과 효율을 모두 높이는 개념을

■ 스털링 기관은 닫힌 공간 안의 기체를 고온부와 저온부에서 팽창 및 압축시켜 열에너지를 운동에너지로 바꾸는 열기관임.
■ 현재 거의 모든 스털링 기관의 작동 유체로는 거동이 이상기체와 유사한 수소 혹은 헬륨을 사용하고 있음.
■ 스털링 기관은 여러 장점에도 불구하고 낮은 크기 대비 출력 비와 출력을 키우기 용이하지 못한 점 때문에 산업계에서 널리 사용되지 못하고 있음.
■ 본 연구에서는 초임계 유체를 스털링 기관으로 사용하며 압축 행정 시 임계점 부근의 환경에서 작동하도록 설계하여 출력과 효율을 모두 높이는 개념을 최초로 제시함.
■ 초임계 작동 유체로는 이산화탄소를 선정하였음.
■ 작동 유체가 초임계 유체인 스털링 기관을 평가하기 위해 실제 기체 물성치를 기반으로 한 스털링 기관 평가 코드와 스털링 기관 최적 설계 코드 시스템을 개발함.
■ 설계 조건에서 이산화탄소와 헬륨의 혼합 기체를 사용하는 다성분 스털링 기관에 대한 평가를 수행함.
■ 개발된 최적화 코드를 통해 제약조건의 민감도를 파악하고 설계 전략을 제시함.

Abstract ▼

IV. Results of the Project
Carbon dioxide was selected as the supercritical working fluid. When evaluated by in-house Stirling engine evaluation code system reflecting fluid property, the supercritical carbon dioxide Stirling engine can achieve higher efficiency and output than the current helium

IV. Results of the Project
Carbon dioxide was selected as the supercritical working fluid. When evaluated by in-house Stirling engine evaluation code system reflecting fluid property, the supercritical carbon dioxide Stirling engine can achieve higher efficiency and output than the current helium Stirling engine. Optimum design point was compared and evaluated by changing the mixing ratio for 3 cases of working fluid;the case of a mixture of carbon dioxide and helium, the case of carbon dioxide only, and the case of helium only. It was also confirmed that the theoretical efficiency and the power of the engine using pure carbon dioxide as a working fluid is superior to those of the conventional case of the fluid mixed with helium. In addition, design strategy was established to make an actual Stirling engine through the process of performing a sensitivity analysis on the maximum pressure, maximum temperature, and the minimum temperature using self-developed Stirling engine optimization code system.

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 초록 ... 3요 약 문 ... 4SUMMARY ... 6CONTENTS ... 7제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9 가. 배경 및 필요성 ... 9 나. 연구개발의 목적 ... 9 다. 연구개발의 범위 ... 10제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11 가. 국외 기술개발 현황 ... 11 나. 국내 기술개발 현황 ... 13 다. 연구 결과가 차지하는 위치 ... 13제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 14 가. 이론적 배경 ... 14 나. 스털링 기관 작동 유체 선정 ... 16 다. 스털링 기관 평가 코드 개발 ... 18 라. 스털링 기관 최적 설계 코드 시스템 개발 ... 21 마. 연구결과 ... 25제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 35 가. 과제 목표별 달성도 ... 35 나. 관련 분야에의 기여도 ... 35제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 37 가. 연구개발결과 활용 방안 ... 37 나. 기대성과 ... 37제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 39 가. Bancha Kongtragool의 Technical Note [6] ... 39 나. Maryam Mohammadi Maghanki의 MCHP review [9] ... 39 다. Chin-Hsiang Cheng의  스털링 기관 해석 연구 [10] ... 39제 7 장 참고문헌 ... 40끝페이지 ... 41