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스털링 사이클 엔진의 기술개발

전문가 제언: ○ 스털링 엔진(Stirling engine)은 에너지의 유효 이용과 환경보전의 요구에 부합하기 때문에 현재 개발이용에 대에 여러 연구소와 기업의 주요 관심사로 떠오르고 있다.

○ 스털링 엔진은 Robert Stirling(1816)의 발명 이래 시스템이 실제로 단순하고, 신뢰성이 있고, 안전하다는 것이 오랫동안 장점으로 인정받아왔다. 오늘날 스털링 사이클에 바탕 둔 시스템은 히트 펌프, 극저온 냉동과 공기 액화 같은 것 등이 상업적으로 사용되고 있다. 동력원으로서의 스털링 사이클은 아직 연구개발의 주제로 남아 있다.

○ 이 논문은 지금까지 스털링 사이클 엔진의 개발을 위한 노력과 엔진 분석을 위해 사용된 기술의 상세한 연구들을 기술했다. 스털링 엔진 성능 확립과 향상을 위한 연구 결과는 효율이 좋은 엔진 시스템의 성공적 작동을 위한 열교환기의 정교한 설계, 작동 메커니즘의 적절한 선택과 엔진 형태가 매우 중요한 것으로 나타났다.

○ 연구결과에서 중요한 것은 작동유체로서 헬륨 공기로 상대적 저온으로 작동하는 스털링 사이클 엔진은 특히 태양동력의 저온 차동 스털링 엔진이 수직(vertical), 복동(double acting) 및 감마(gamma)형태를 취함으로써 미래의 매력적 엔진이 될 가능성이 있다는 점이다.

○ 스털링 사이클은 2가지 등온 및 2가지 일정부피 공정으로 이루어지고 사이클은 열역학적으로 가역적이다. 스털링 사이클 기계는 재생공정이나 축열실의 효율에 좌우되므로 높은 열 저장능력을 위한 재료의 매트릭스를 축열실에 사용하고 있다. 이 장치의 성능 분석과 향상을 위한 시뮬레이션 코드가 세계적으로 개발되고 있다.

○ 과거 국내에서도 KIMM등에서 기술개발 실적이 있으나 실용화까지는 미치지 못한 경험이 있다. 새로운 에너지 환경에 맞춰 스털링 엔진 사이클에 도전할 필요가 있다.

저자: D.G. Thombare, S.K. Verma
자료유형: 학술정보