석탄 가스화 액화접근 방법석탄 가스화 및 액화 고온 - 고압 석탄 가스 연료 터빈 구동고온 - 고압 석탄 용매 촉매 수소 액체 연료 직접액화기술 수증기 석탄 산소 간접액화기술 합성 가스 촉매DME - 가정용 연료 - 산업용 및 발전용 연료 -LPG 혼합연료 - 디젤 대체연료 세탄값 Nox 배출 매연배출장 - 단점 고효율 Sox 95% NOX 90% 친환경기술 다양한 형태 고부가치 에너지화 소요 면적 시스템 비용 복잡한 제어석탄가스화 및 액화 기술 석탄 가스 액체연료 고온 , 고압역사 - 석탄가스화 William Murdock 기술 개발 !독일 – 본격적 석탄 가스화 장치 개발 1920 년 – Winkler 유동층 가스화 장치 1936 년 – Lurgi 고정층 가스화 장치 1948 년 – Koppers – Totzek 분류층 공정 1 세대 상압 상압 역사 - 석탄가스화1920 년 – Winkler 유동층 가스화 장치 • 장점 - 열전달 효과가 좋음 . 단위부피당 높은가스화 처리 용량 큼 원료석탄의 종류와 입자크기 다변화 가능 - 타르생성없음 . • 단점 : - 입자비산에 의한 탄소 손실 큼 . 생성 - 가스의 현열 손실 큼 .1936 년 – Lurgi 고정층 가스화 장치 • 장점 : - 높은 열효율 ( 향류 ), - 탄소전환율 높음 ( 석탄체류시간 1~3 h) • 단점 : 작은입자 사용어려움 ( 미세분탄성형필요 ) - 처리용량낮음1948 년 – Koppers – Totzek 분류층 공정 장점 : - 생성 가스중에 타르분 없고 단위부피당처리용량큼 ( 로내체류시간 : 0.4~12 초 ) - 석탄종류에무관함 . • 단점 : 분쇄를위한동력비용이크고낮은열효율 ( 병류 ). 높은배가스온도 ( 급냉필요 ).1950 ~ 60 저렴한 미국 천연가스 많은 석유 개 발 단 중제 1 차 석유파동 석탄가스화 관심 제 2 세대 가스화 기술 고압 대체적 보안역사 - 석탄액화 1913 F. Bergius 직접액화 특허 등록 , 1920 년대 초 독일 직접액화 상용화 (Bergius 공정 ) 2. 종래 석탄화력발전 효율 약 40% 와 비교 약 50% 의 발전효율이 예상 3. 석유화력발전과 거의 동등한 CO2 의 배출량으로 석탄화력발전이 가능 4. 회분융점이 낮은 석탄이 적합성 때문에 이용할 수 있는 탄종이 확대됨 ( 기존의 석탄화력발전소에서는 보일러 내에 재가 부착하는 등 문제가 일어나기 쉬 우므로 이용이 어렵다 ) 5. 석탄재가 슬러그 상태로 되어서 배출 - 용적이 감소 - 도로의 자반 재료 등으로서 이용할 수 있음 6. 열효율이 좋으므로 온수 배수량이 적다 7. 종래의 석탄화력의 매연탈황 장치는 배기가스 단계에서 냉각해서 행하는 것과 비교 하여 ,IGCC 에서는 연료가스 단계에서 행하므로 용수량은 대폭 줄어듬석탄가스화 복합발전 (IGCC) 장점 단점 발전효율이 높음 황성분의 99% 이상 제거 가 능으로 환경친화적 기술 저급연료 ( 석탄 , 중질잔사유 , 폐기물 등 ) 를 고부가가치의 에너지화 초기투자비가 높고 , 시스템 비용이 고가이나 현재 건설비가 $12,501kW 정도로 낮아진 상태이므로 기존 LNG 발전과 미분연소발전과 경제적임 대형 장치산업으로 일부 대기업 중심의 기술개발석탄가스화 복합발전 (IGCC) IGCC 구성석탄가스화 복합발전 (IGCC) IGCC 구성석탄가스화 복합발전 (IGCC) IGCC 원리석탄가스화 복합발전 (IGCC) IGCC 세부 기술 1. 가스화 기술 2. 정제기술 3. 발전 4. 시스템 운전석탄가스화 복합발전 (IGCC)석탄가스화 복합발전 (IGCC)석탄가스화 복합발전 (IGCC)석탄가스화 복합발전 (IGCC)석탄가스화 복합발전 (IGCC) IGCC 관련 기술개발 지속추진 가스화부분과 고온탈황 부분의 장기적이고 안정적인 연계운전을 위한 연 구와 설계기술 개발 및 실험 연구 석탄가스에 의한 가스터빈 구동 및 전력생산 시험 건설 및 초기투자비를 줄이기 위한 공정의 단순화 설계 기술개발 고온건식 탈황제와 transport 탈황장치의 국내고유기술 확보 (H2S 누출 20 ppmv ) 다양한 연료가스 ( 석탄 , 중질 잔사하는 Brown Coal Liquefaction(BCL) 공정이다 . 따라서 석탄의 효율적인 건조가 매우 중요하다 .BCL(Brown Coal Liquefaction) 공정원유의 구분 원유의 종류 구 분 특 징 파라핀기 원 유 파라핀계 탄화수소가 주성분인 원료로 , 휘발유 분의 옥탄가는 낮은 반면 세탄가가 높다 . 아스팔트 분이 적고 파라핀 왁스분이 많다 . 나프텐기 원 유 나프텐계 탄화수소가 주성분인 원유로 , 아스팔트분이 많기 때문에 아스팔트 생산에 적합하며 , 휘발유분의 옥탄가는 높고 경유분의 세 탄가는 낮다 . 중 간 기 원 유 세계 원유의 대부분이 이 계통에 속하며 , 중동 원유 대부분도 이 계 통이다 .원유의 구분 API 비중에 따른 구분 원유의 비중을 측정하는 대표적인 방법인 API 비중은 석유제품의 비중을 측정하기 위한 미국 석유협회의 자의적인 척도로 , API 도수가 높을수록 가벼운 원료이다 . API 비중 34 이상 34 ~ 30 30 이하 구 분 경 ( 輕 ) 질유 중 ( 中 ) 질유 중 ( 重 ) 질유Crude Distillation Unit (CDU) 원유를 비등점 차이에 따라 LPG, 납사 , 등유 , 경유 및 중유 (Bunker-C) 로 분리하는 공정 가열로에서 350℃ 까지 가열하여 Crude Tower 의 상부에서 부터 비등점이 낮은 LPG/ 납사 / 등유 / 경유 / 중유의 순으로 생산Vacuum Distillation Unit (VDU) 상압증류탑 (CDU) 에서 생산된 Atomospheric Residue (AR 혹은 Bunker-C) 은 상압 에서 비등점이 높아 분리하기 어려워 분리탑의 압력을 낮추어 (20 – 80 mmHg) 비등점이 낮은 감압 경질경유 (LLVGO)/ 감압 중질경유 (VGO) 및 감압 잔사유 (VR) 를 탑 상부로부터 단계적으로 생산하는 공정이다 . 감압 경질경유 (LLVGO) 는 Diesel 의 원료 , 감압 중질경유 (VGO) 는 고도화설비 (Hydrocracker) 및 윤활기유 (LBO) 설비의 원50/ 톤에 비해 저렴 )석탄의 직접액화 및 간접액화 비교 석탄직접액화 석탄간접액화 F-T 메탄올 DME 열효율 (%) 60~70 55 58.3 55.1 해당 원유가 ($/ 배럴 ) 상한 34.2 34 27.5 31.9 하한 28 19 21.7 25.0석탄액화 추진계획1 차년도 예상 성과물 ■ 15 배럴 / 일 규모 건물 및 설비 금년 말 건축개시 ■ 0.1 배럴 / 일 규모 장치 및 운전 결과에 의한 설계 반영 ■ 국산 액화 촉매 및 반응기 설계 도면 ■ 국산 고압가스화기 설계도면 ■ 국산 가스정제 공정 ■ 국산 필터향후 계획기대 효과 ■ 에너지 안보 확립 - 석탄액화 시설은 석유비축기지와 유사한 효과 ■ 석탄 청정이용에 따른 환경 보전 - 먼지 , 황 화합물 , 질소산화물 원천제거 , CO 2 제거 가능 ■ 국내 15 조 건설 시장 국산기술로 건설 - 국외 2030 년까지 115 조원 CTL 건설시장 일부 국산공급 ■ 1 일 15 만 배럴 합성석유 생산시 매년 5 천억 원 무역수지 흑자 - 원유가 75 달러 / 배럴 예상 , 인조석유 65 달러 / 배럴국내외 시장 동향국내외 시장동향 국내 가스화 기술개발 및 해외 사용화 추진내역을 파악하는 정도에 머물고 있으며 이 분야에서 고부가가치 창출을 위한 노력은 미미한 실정 신재생에너지의 발전할당제 도입에 대비한 발전사들의 관심은 높아진다고 하나 , 해외기술 turn-key 도입을 선호하고 있으며 국내 기술개발 내용과 결과를 적용할 지는 미지수 고온고압 가스화기와 복사열교환기 등 석탄가스화 공정에서 요구되는 고가의 설비에 대한 설계와 제작 분야에서는 국내업체들의 상용급 실적이 없는 상태 즉 , IGCC 플랜트 설비의 대부분은 국내에서 제작이 가능하나 , 고부가가치 설비제작을 위한 상세 설계 능력과 경험이 없는 상태국내외 시장동향 국내 액화 1990 년대 중반 에너지기술연구원에서 소규모 파일럿 직접액화 설비를 운영하기도 하였으나 현재는 계속되지 못하고 있음 간접액화 분야는 대학에서 일부 전환촉매에 대한 연구가 일부 있황 국내 가스화국내외 기술개발 현황 국내 액화 석탄 간접액화기술은 파일럿급 가스화 설비는 갖추어져 있으나 , 간접액화 기술 자체에 대한 개발 투자는 아직 이루어지지 못하고 있는 상황 국내에서는 석탄으로부터 발생된 합성가스로부터 가솔린 등의 액체연료를 생산한 바 없으나 일반적인 합성가스를 디젤 , 가솔린 등 액체 연료로 전환시키는 F-T 반응에 관련해서는 한국화학연구원 및 대학 등에서 연구개발을 수행하여 산업재산권을 확보하였다 .국내외 기술개발 현황 국외 가스화 최근 주요 선진국들은 실증플랜트 건설 ․ 운영을 위해 민간과 정부가 공동 노력중이며 , 차세대 발전기술 분야의 수출전략 산업으로 육성 중 강화되고 있는 국제환경규제에 대비하여 석탄을 이용한 전력의 안정적 공급과 환경오염물질 감소라는 조건을 만족시키고 개발에 따른 파급효과가 큰 기술로써 관심이 높아지고 있음 발전시장에서 매우중요한 비중을 차지할 것으로 예상되며 유럽 , 미국 등의 나라에서는 100~250MW 급 대용량 석탄가스화복합시스템을 개발 , 운전하여 경험축적으로 중국 인도 등의 나라에서 활발히 사업화 중이며 일본은 자체기술 개발을 통한 상용급 플랜트 운용중 가스화복합 발전기술은 미국 , 독일 , 네덜란드 일본이 각국의 정부지원에 힘입어 ( 미국 50%, 유럽 10%, 일본 90%) 차세대 환경친화적 발전기술로서 상용화 바로 전 단계인 실증 플랜트의 설계 / 건설 / 운전 단계에 이르렀으며 , 300MW 급 5 기 ( 미국 3 기 , 네덜란드 , 스페인 각각 1 기 ) 의 실증 플랜트가 운전 중 .국내외 기술개발 현황 국외 가스화 - 미국 미국은 Vision 21 프로그램을 통하여 가스화 기술개발을 핵심 기술의 하나로 인식하여 중점개발하고 있으며 , 특히 fuel-flexible 발전소의 개발에 주요한 초점을 맞추고 있는데 , 석탄을 사용한 경우 2015 년까지 60% 의 효율 달성이 가능한 시스템구성을 목표로 하고 있다 . 석탄 IGCC 발전소는 250 ～ 300MW 급 3 기를 운영중국내외 기술개
QAMYSTYBAS POWER PLANT PROJECT #1ST ENGINEERING CONSTRUCTION PROJECT 개요 중앙아시아 국가들은 2000 년 이후 고도성장 과정에서 전력 부족 문제를 심각하게 경험하고 있다 . 그 중 카자흐스탄은 중앙아시아 국가 중 경제 성장이 가장 빠른 나라로서 지역별 전력 수급 편차가 심한 편이다 . 이번 프로젝트는 북부지역에 비해 상대적으로 전력 공급이 부족한 남부 지역의 Kazalinsk , Bakonyr 두 도시에 원활한 전력 공급을 위해 카자흐스탄 국영 전력 회사인 Samruk Energy 에서 발주한 프로젝트이다 . - PROJECT SummaryPROJECT 개요 - 조직도 ST ENGINEERING CONSTRUCTION P M C M 설계 사업기 획 시운전 구매 및 조달 시공 소 개 우리 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 은 도전과 열정 , 적극적 의지 , 강인한 추진력을 핵심가치로 삼아 기술과 인재로 최상의 가치로 창조하는 글로벌 E C 리더가 되겠습니다 .PROJECT 개요 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 계약방식 : EPC Turn-Key 원 청 사 : ST E C ( 한국전력 컨소시엄 ) (Engineering, Procurement, Construction : ST E C 송배선망 설치 , 보수 / 발전소 운영 , 유지보수 : 한국전력 ) 계약금액 : $ 310,000,000 ($ 1550/1kw) 공사재원 : PF 대출 (50%), ST E C 40%, 한국전력 10% 공사기간 : 29 개월 사업방식 : BOT(Build-Operate-Transfer) - 계약 내 용PROJECT 개요 ST ENGINEERING CONSTRUCTION - 금융 구도 BNP Paribas (Financial Arranger) Samruk Energy ( 발주처 ) Off-taker ST E C 한국전력 한국무역보험공사 (ECA) International Bank(s) Escrow Account PF Agreement Off-taker Agreement Deposit EPC Contract Loan Agreement Loan Agreement Consortium Agreement Loan RepaymentPROJECT 개요 ST ENGINEERING CONSTRUCTION - 금융 조달 총계약금액 : U$3.1 억 ST E C U$2.7 억 ( 약 90%) 한국전력 U$0.4 억 ( 약 10%) 금융조달액 : U$1.5 억 (50%) 금융조달 U$1.5 억 ( 약 50%) 계약자자금 U$1.6 억 ( 약 50%) Source 별 금융조달 K-EXIM ECA Loan 유럽 Commercial LoanPROJECT 개요 ST ENGINEERING CONSTRUCTION - 리스크 검토 석탄조달위험 유사시 다른 곳으로부터 석탄 공급 가능 전력판매위험 생산전력의 95% 에 대해 발주처 Samruk Energy 와 장기 PPA 체결 운영위험 한국전력공사가 O M 자금관리위험 자금용도별 Escrow Account 운영 및 수익금 계정 출금순서 확정을 통한 현금흐름 통제 이자율위험 Debt 의 70% 이상에 대해 이자율 Hedge 환율위험 PPA 대금 달러화 결제 불가항력위험 진도 7.0 지진에 손상없이 운영가능토록 설계 및 천재지변 대비 U$ 1,500M 보험 가입PROJECT 개요 ST ENGINEERING CONSTRUCTION - PROJECT 집행 총괄표 310,000 310,000 310,000,000PROJECT 개요 - 조감도 ST ENGINEERING CONSTRUCTION설계 관리 - 설계 개요 ST ENGINEERING CONSTRUCTION QAMYSTYBAS 200MWe Power Plant Project Client Samruk Energy, Kazakhstan Location Qamystybas , Kazakhstan Type 200MWe CFB Boiler Main Steam Flow @ BMCR 694tons/hr Superheater Outlet Pressure 176kg/cm 2 g Superheater Outlet Temperature 541℃ / 1,006℉ Reheater Outlet Temperature 541℃ / 1,006℉설계 관리 - 계통도 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 터빈 / 발전기 취수설비 보일러 탈황설비구 매 관리 - 주요 기자재 선정 ST ENGINEERING CONSTRUCTION CFB 유동층 보일러 회사 : Foster Wheeler 최대압력 : 176kg/cm 2 g 온도 : 541℃ 용량 : 200MW구 매 관리 - 주요 기자재 선정 ST ENGINEERING CONSTRUCTION Steam Turbine - 회사 : SIEMENS - 형식 : Automatic-extraction Turbine - 증기압력 : 16.6Mpag - 증기온도 : 566℃ - 배출압력 : 5.07kPa abs. - 용량 : 200MW구매 관리 ST ENGINEERING CONSTRUCTION Generator - 회사 : GE(General Electric Company) - 형식 : 3 상 2 극 공랭식 - 역률 : 0.9 - 전압 : 13800V 60Hz - 전류 : 3623.2A 정격 회전 : 3600RPM 용량 : 200MW구매 관리 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 주요 기자재 선정 요인 - 카자흐스탄은 내륙국가여서 육상 운송이 일반적인 운송방안이다 . - 석탄화력발전 기자재의 경우 업체별 기술 수준에 차이가 거의 없었다 . - 운송비용이 주요 요소로 작용 운송비용을 고려하여 업체를 선정하였다 .구매 관리 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 탈황설비 - 회사 : STX 중공업 형식 : 반건식 탈황설비 특징 : 설비가 간단하고 초기투자비가 낮음 폐수발생 없음 Ash 재이용으로 석회 (Lime) 사용량 최소화 운전 및 유지보수 용이구매 관리 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 보조설비경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 환경분석 ( 부지 선정과정 ) 소비량 ( 백만 kWh) 비중 (%) 전체 77,959.6 100 북부 지역 53,916.5 69.1 남부 지역 15,016.3 19.3 서부 지역 9,026.8 11.6 카자흐스탄 지역별 전기 소비량경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 환경분석 ( 부지 선정과정 ) 카자흐스탄 화력발전소 분포 현황 - 발전용량 300MW 이상 인 곳만경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 환경분석 ( 부지 선정과정 ) 카자흐스탄 탄광 분포 지도경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 환경분석 ( 부지 선정과정 ) 카자흐스탄 철도경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 환경분석 ( 부지 선정과정 ) 최종 선정 부지 부지면적 : 3,570,600 m 2 인접도시명 : Aral Kajlinsk 인구 : 10 만명 Qamystybas Lake경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 시장분석 카자흐스탄 전력 생산량 및 소비량 추이경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 시장분석경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 시장분석 카자흐스탄 송배전선 전력 손실량경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 시장분석 카자흐스탄 송배선망경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 재무분석 종 류 가 격 Engineering ( 설계 ) FEED · 상세설계 약 500 억 원 Procurement ( 구매 · 조달 ) 보일러 약 1700 억 원 터빈 발전기 송 · 배전설비 탈황설비 복수기 ( 응축기 ) 탈기기 취수설비 운송비 기타경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 재무분석 종 류 가 격 Construction ( 시공 ) 일반노동직 50 만원 ×29 개월 ×2000 명 = 약 290 억 원 기능공 ( 용접 , 도장 , 비파괴 , 열처리등 ) 150 만원 ×29 개월 ×500 명 = 약 215 억 원 엔지니어 700 만원 ×29 개월 ×50 명 = 약 101 억 원 중장비 대여 ( 굴삭기 , 덤프트럭 , 크레인 등 ) 194 억 원 계 800 억 원 Maintenance ( 유지보수 ) 발전소 유지보수 비용 100 억 원 총 계 3100 억 원경제성 분석 ST ENGINEERING CONSTRUCTION 민감도분석 비용 변경에 따른 민감도 3.1 억불 투자금에 대한 회수기간 동안은 석탄값은 고려하지 않음 . ( 카자흐스탄 내수 석탄 사용 ) 3.1 억불 초과한 1 억불 수익 기간 동안은 카자흐스탄 내수 석탄을 이용 . 3.1 억불 회수기간은 4.5 년 , 3.7 년으로 거의 변하지 않음 . 추가 1 억불 수익기간은 석탄 가격에 굉장히 민감하게 반응함 . ( 카자흐스탄 전기가격이 저렴하기 때문 ){nameOfApplication=Show}
4행정 사이클로 작동하는 배기량 6리터의 경주용 기관을 설계하시오.설계속도가 어떻게 될 것인가를 결정 후, 실린더 수, 보어, 행정, 피스톤로드 길이, 평균피스톤 속도, imep, 제동토크, 사용연료, A/F, 제동동력을선정하시오. 모든 변수값은 전형적이고 합리적인 값이어야 하며 다른 값들과 모순 없이 일관성이 있어야 함. 사용한 가정들도 모두 서술하시오.(ex. 기계효율, 체적효율 등)1. 가 정현재 존재하는 6000cc급 외제차를 비교하여 적절한 엔진을 설계한다. 아바쿠스 프로그램을 이용하여 피스톤에 대한 응력분포 해석과 실린더에 대한 응력분포 해석을 통해 단단하고, 내구성 있는 엔진을 설계한다.- ABAQUS : 어떠한 힘이나 압력으로
시내버스 변속 패턴에 따른 연비 특성 분석 20051843 이재성 20051846 이준모목 차 서론 - 연구배경 및 목적 - 연구내용 본론 - 실도로 운행 실험 - 차량 시뮬레이션 결론I. 서 론 연구배경 및 목적 화석 연료의 희소성과 이산화탄소 배출 규제가 강화되면서 자동차의 친환경 , 고연비가 중요시 되고 있 다 . 엔진의 효율은 차량 운전시 적절한 변속시점에 따라 달라질 수 있다 . 효율이 높은 변속시점을 찾아 운행한다면 차량의 연비를 크게 높일 수 있을 것이다 . 본 연구는 시내버스의 실도로 운행 실험을 통해 변속시 엔진 속도에 따라 시내버스의 연비에 얼마만큼의 영향을 미치며 , 연비 개선 효과를 얻을 수 있는지 알아보고자 한다 .연 구 내 용 변속 시 엔진 속도에 따른 기어 변속시점의 변화에 의한 연비 차이를 분석 변속 시점에 따른 정확한 연비 차이를 분석하기 위하여 Cruise 를 이용한 시뮬레이션 수행II. 본 론 실험 조건 차량 제원 – 배기량 : 6000cc 최대출력 : 250PS, 2500rpm 5 단 수동 변속기 운행 조건 – 운행거리 : 23.8km 운행시간 : 약 90 분 소요 정거장 수 : 57 회 주행 조건 – 기존 시내버스 운전자의 운전 성향에 따라 주행 (Normal) 엔진 속도가 낮은 영역에서 변속 (SOLR) 엔진 속도가 높은 영역에서 변속 (SOHR)2 단에서 3 단으로 기어 변경시 엔진 속도 분포 초기에 차량을 가속하는 경우로 도로 상황이나 등 판 각도 , 운전자의 운행 습 관 등에 의하여 분포가 넓 게 퍼져있다 . SOLR 에서 가장 높은 효율 을 보이고 있다 .3 단에서 4 단으로 기어 변경시 엔진 속도 분포 고단으로 넘어가기 위한 중간 변속 과정으로 엔 진의 속도가 효율에 큰 영향을 미치지 않는다 . 비슷한 효율을 보이고 있다 .4 단에서 5 단으로 기어 변경시 엔진 속도 분포 고단에서 운전 될 경우 효 율이 가장 좋다 . SOLR 운 행시와 SOHR 이 비슷한 효율을 보이지만 연비와 관련해서 SOLR 운행이 연 비 향상이 더 크다 . 고단 에서 운전될 경우 고부하 에서 운전되어 효율이 좋 은 영역에서 운전되며 , 총 운행 사이클수 저감으로 차량의 연비가 향상된다 .실도로 운행 실험 결과 SOLR 에서 운행시 연비 가 가장 좋은 것을 알 수 있다 . Idle 운행 영역을 제외 하고도 SOLR 에서 운행 시 연비가 가장 좋은 것 을 볼 수 있다 . Test condition F/E[%] with out idle Normal 0.0% SOLR (Shift on low rpm) +20.5% +20.0% SOHR (Shift on high rpm) -10.6% -8.9% Test condition F/E[%] Normal 0.0% SOLR (Shift on low rpm) +25.4% +24.6% SOHR (Shift on high rpm) -9.8% -8.2%차량 시뮬레이션 실도로 운행 시 도로 사정이나 교통량 , 교통신호등 변인을 통제할 수 없다 . 따라서 정확한 연비차이 분석을 위해 Cruise 를 이용한 시뮬레이션을 시행한다 . - 선행 연구자에 의해 정립 , 검증된 Cruise 모델링을 사용 - 실험차량에 대한 Mode 연비기준은 2.34kp1 - 변속비율을 가장많이 차지하는 1650rpm, 1850rpm, 1350rpm 으로 기어변속엔진속도에 의한 기어 변속 시뮬레이션 1350rpm 기어 변속 시 구동력 및 차속 , 엔진속도 1650rpm 기어 변속 시 구동력 및 차속 , 엔진속도엔진속도에 의한 기어 변속 시뮬레이션 변속시 엔진 속도가 낮 은 경우 운전자가 요구 하는 출려과 차속을 따 라가지 못하는 것을 알 수 있다 . 이의 개선을 위해 APS 와 차량 가속 도를 통한 요구동력 예 측이 필요하다 . 1850rpm 기어 변속 시 구동력 및 차속 , 엔진속도엔진속도에 의한 기어 변속 시뮬레이션 rpm 연료효율 (%) 기준연비 0.0% 1350rpm +42.3% 1650rpm +14.1% 1850rpm +7.7% 장 점 단 점 엔진속도가 낮은 경우 운전자가 요구하는 출력과 차속을 따라가지 못한다 .BSFC 및 요구동력을 고려한 기어 변속 시뮬레이션 위의 단점을 개선하기 위해 차량 가속도를 통한 요구동력 예측이 필요하다 . 변속 최저 속도 700rpm, 최고속도 2000rpm 으로 하고 차량의 요구동력을 예측한다 . 최적의 변속타이밍을 예측하는 알고리즘BSFC 및 요구동력을 고려한 기어 변속 시뮬레이션 각 기어 단수별 엔진 속도의 분포도에서 효율이 좋은 저속 , 고부하 영역과 구동력을 따라가기 위해 고속 , 고부하영역에 분포한다 . BSFC 값에 의한 기어 변속 시 연비 13.7% 증가 BSFC 값에 의한 기어 변속에서 저단에서 고단으로 기어 변경 시 엔진속도 분포도III. 결 론 수동변속기 차량에서 변속시점은 차량 연비에 큰 영향을 미친다는 것을 실도로 실험 및 시뮬레이션 통하여 확인 하였다 . 실험을 바탕으로 연비 개선을 위한 다음과 같은 결론을 얻었다 . - 기어 변속 시 엔진 속도가 낮을수록 고단 점유율이 커지며 , 점유율이 커질수록 엔진의 효율이 좋아지고 , 차량의 연비가 향상된다 .- 엔진 효율이 높고 , 요구하는 구동력을 만족할 수 있는 영역에서 운행되도록 변속 알고리즘을 구성하여 얻은 변속 프로파일을 적용한 결과 기준 연비 보다 개선된 효과를 얻었다 .{nameOfApplication=Show}
윤활마찰실험 (Lubricated Friction)1. 실험목적회전운동을 직선운동으로 변환하여 직선운동부에 Friction Stage를 설치하고 시편을 고정한 다음 시험하고자 하는 마찰자(Ball, Flat, Line), 하중 등을 조성하여 규정된 조건(ASTMG133-95) 또는 시험자가 원하는 조건으로 실험을 실시하여 마찰자와 시편의 마모부피나 마찰계수를 측정한다.2. 마찰, 윤활마찰 정의1) 마찰한 물체가 다른 물체와 접촉한 상태에서 움직이기 시작할 때 또는 움직이고 있을 때 그 접촉면에서 운동을 저지하려고 하는 현상.- 마찰의 종류정지한 상태에 있는 물체를 움직이려고 할 때 생기는 저항을 정지마찰(static friction), 움직이고 있는 물체에 작용하는 저항을 운동마찰(kinetic friction)이라 한다. 일반적으로 정지마찰이 운동마찰보다 더 크다. 쉽게 생각하여, 바닥면에 놓인 어떤 물체를 밀 때, 처음 밀어서 움직이기 시작할 때 가장 많은 힘을 필요로 하며, 일단 움직이기 시작하면 처음보다는 작은 힘으로도 물체를 계속 움직이게 할 수 있다.- 일상 생활에서의 마찰흔히 마찰이라고 하면 부정적인 면을 떠올리지만 실생활에서 마찰은 매우 중요한 역할을 한다. 가령, 자동차가 앞으로 나아갈 수 있는 것도 마찰이 있기 때문인데, 마찰이 없는 얼음판 위에서 자동차가 앞으로 나가지 못하고 헛바퀴만 도는 것을 생각하면 된다. 또한 마찰이 없다면 글씨를 지우개로 지울 수도 없다. 이와는 반대로 스케이트나 스키 같은 운동은 마찰을 최소화하여 속도를 향상시키는 경우이다.- 유체 내에서의 마찰참고로 물이나 공기 같은 유체(流體) 내부에서도 유체 각 부분 사이에는 유동(流動)에 대한 저항(내부마찰)이 나타나지만, 이것은 '점성'이라고 하여 고체의 면 사이에서 일어나는 마찰과는 다른 것으로 간주한다.2) 윤활마찰- 유체윤활(Full Flim Lubrication)① 유체에 의한 두 마찰면이 완전분리된 상태이고 가장 이상적인 윤활상태(완전윤활, 수력학적 윤활 또는 후막윤활)이다.② 마찰면이 분리되는 이유는 축수 사이에 내재한 유체에 수력학적 유압이 발생하여 하중과 균형유지 때문이다.③ 유체윤활 형성 조건은 적당한 속도 및 하중, 적당한 유체의 점도 및 충분한 급유상태로 형성되고, 마찰은 유체의 점도에만 관계, 금속의 성질과는 무관함. (마찰계수 0.01-10005)- 경계윤활(Boundary Lubrication)① 두 마찰면이 국부적으로 접촉. 금속면의 엷은 경계상에서의 마찰상태를 말하고 박막윤활, 불완전윤활, 동력학적 윤활이라고도 한다.② 마찰면이 국부적으로 접촉하는 이유는 후막윤활 상태에서 하중증가와 유온상승에 따른 점도하향으로 유압만으로 하중을 지탱할 수 없고 유막의 성질 즉 유성이 관여하게 되기 때문③ 경계윤활은 고하중 저속상태에서 일어나기 쉽고 특히, 시동이나 정지전후에서 일어난다. (마찰계수 0.1-0.01)- 극압윤활(Extreme Pressure Lubrication)① 기름의 점도나 유성으로써는 해결할 수 없는 상태.② 하중의 증가와 마찰온도 상승으로 유막이 파괴되고 두 마찰면의 접촉으로 융착과 소부현상이 발생하므로 극압제인 염소(Cl), 유황(S), 인(P)등의 유기화합물을 첨가함으로써 금속화합물 피막을 형성(마찰에 의한 순간적인 온도 상승으로 극압첨가제의 활성에너지가 높아져 금속과 반응하여 피막형성)하여 윤활이 가능.3. 실험 그래프1) 2Hz 일때① 시간-마찰 그래프② 시간-마찰계수 그래프2) 3Hz 일때① 시간-마찰 그래프② 시간-마찰계수 그래프2) 4Hz 일때① 시간-마찰 그래프② 시간-마찰계수 그래프4. 고찰이번 실험은 회전운동을 직선운동으로 변환하여 직선운동하는 부분에 마찰부를 설치하여 원하는 하중 조건을 주어 마찰, 마찰계수를 측정하는 실험이었다. 우리가 실험한 조건은 고정하중은 40kg이고, 실험속도를 2Hz, 3Hz, 4Hz로 변화시켜 주었다. 프로그램 실행시켜 실험을 시작했다. 실험이 시작되자 모니터 화면에 그래프가 나타났다. 위쪽에 나타난 그래프는 마찰력에 관한 그래프이고 아래 그래프는 마찰계수에 관한 그래프였다.실험을 하면서 실험장치에 처음 설정해준 하중 값인 40kg이 점점 작아지는 것을 볼 수 있었다. 이것은 실험장치를 잘못 설계해서 그렇다고 했다. 하중장치를 좀 더 크고 무겁게 설계했어야 했고 간격을 넓게 설치하지 않아 이런 오류가 발생했다고 한다.실험시 주의사항에는 최대 하중은 100kg이고, 실험 속도는 최대 10Hz를 넘을 수 없다고 한다. 최대 속도로 실험을 할 경우에는 고정하중을 낮게 설정해주어야 하는데 이는 하중이 높은 상태에서는 속도가 빨라지면 실험장치에 무리가 갈 수 있기 때문이라고 한다.실험을 마치고 데이터 값을 통해 그래프를 그려 보았다. 실험데이터 값에 마찰력이 나와있었다. 마찰력과 하중을 통해 마찰계수 값을 구할 수 있었다. 구한 마찰력과 마찰계수를 가지고 실험 그래프를 그렸다. 2Hz, 3Hz, 4Hz일때 각각 시간에 따른 마찰력 그래프와 시간에 따른 마찰계수 그래프를 그렸다. 처음 그린 그래프의 시간 간격인 18~24초에서 19~21초 구간만의 그래프 6개를 얻었다. 얻은 그래프를 통해 각각의 속도에 따른 그래프를 비교해보았다. 그래프를 보면 2Hz~4Hz로 즉 속도가 증가할수록 같은 구간안에 더 많은 그래프 주기가 존재하는 것을 볼 수 있다. 이것은 같은 시간에 더 많은 직선운동을 한 것으로 볼 수 있다. 그리고 마찰력의 크기는 수직항력에 비례하는데 고정하중을 40Kg으로 같게 했으므로 마찰력의 크기 변화는 속도와 무관한 것을 그래프를 통해 알 수 있다.
석탄화력발전소 설계 프로젝트
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