스털링엔진/발전기 기술 동향 Technical Trend of Stirling Engine/Alternator

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1 스털링엔진/발전기 기술 동향 Technical Trend of Stirling Engine/Alternator
20311신영탁

2 스털링엔진 [ stirling engine ]?

3 Robert Sterling 스코틀랜드의 목사

4 가열·냉각의 2가지 등적변화와 압축·팽창의 2가지 등온변화로 구성되는 밀폐 사이클을 갖는 용적형 외연기관.
스털링엔진의 정의 Q=△U+W 가열·냉각의 2가지 등적변화와 압축·팽창의 2가지 등온변화로 구성되는 밀폐 사이클을 갖는 용적형 외연기관. 출처 : 두산백과

5 증기나 공기 등의 동작유체를 몇 회 반복해 사용하는 사이클.
밀폐 사이클 증기나 공기 등의 동작유체를 몇 회 반복해 사용하는 사이클.

6 용적형 외연기관 용적형 기관: 일정 용적의 기체가 사이클마다 팽창하고 그 정압이 피스톤에 작용하여 일을 하는 형식의 기관 외연기관: 연료를 기관 외부에서 연소시키는 기관

7 영상

8 배기소음이 작다. -온도차만 있으면 되기 때문에 소음을 줄일 수 있다. 고효율. -열역학적으로 고효율이다. 친환경적
배기소음이 작다. -온도차만 있으면 되기 때문에 소음을 줄일 수 있다. 고효율. -열역학적으로 고효율이다. 친환경적. -내연기관에 비해 외부에서 연소되는 열원을 사용하거나, 태양열, 지열 등을 사용하기 때문에 공해물질 배출이 적다. 다양한 열원을 이용할 수 있다. 외연기관의 특성으로, 반사판을 이용하여 태양을 활용, 내연기관에서 사용하기 힘든 석탄이나 목탄 등도 이용할 수 있다. 장점

9 크기 대 출력비가 낮다. -스털링 기관은 기체의 열팽창과 열수축을 이용하기 때문에 높은 출력을 내기 위해서는 많은 양의 기체가 필요하다. 따라서 크기가 커져버린다.
기체 밀폐의 어려움. -현재는 기관의 크기를 줄이기 위해서 공기 대신 헬륨이나 수소 등의 더 가벼운 기체를 고압(10~100기압 정도)으로 담아 사용한다. 하지만 이들 기체는 분자가 작아 외부로 유출되기 쉽다. 따라서 고도의 밀폐기술이 필요하다. 단 프리피스톤 방식이나 실링기술의 발달로 인해 이것은 큰 의미가 없다. 단점

10 -종류- Alpha 엔진 실린더의 배열형태에 따라 Beta 엔진 Gamma 엔진 스털링 엔진 Kineamtic 엔진
동력전달 구조에 따라 Kineamtic 엔진 Free piston엔진

11 알파엔진: 두 개의 분리된 독립 피스톤 구조 독립피스톤 EC…C: 편심기구 편심기구:크랭크의 회전에서 왕복 운동을 얻는 장치
크랭크축:왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸는 기능을 하는 축

12 베타엔진: 동력피스톤과 왕복기가 직선구조로 정렬
왕복기(밀폐x) 공기이동 전도를 막음. 동력피스톤

13 감마: 동력피스톤과 왕복기가 분리된 독립실린더에 배치
1. 엔진의 크기가 커짐 2. 고출력화가 어려워짐, 하지만 마찰이 줄어듬 크랭크에 연결되는 축이 간결해짐 어떤 형식(보통은 더운 물)으로 여분의 열을 비축해 두는 장치를 말한다. 동력피스톤 크기감소

14 고출력이다? ->단위 시간당 연소되는 연료가 많다 크랭크에 연결되는 축이 간결해짐

15 Kinematic : 기계적 연결기구에 의해 동력이 전달, 회전형 발전기에 의해 전력생산
알파형 베타형 Kineamtic : 운동학적인

16 Kineamtic 엔진: Wobble plate또는 z-크랭크 동력전달기구 : Dual acting 스털링엔진구조 Swashplate 동력전달기구 : 고출력엔진에 적합 Rhombic 동력전달기구 : 대형엔진에 적합 상호=왕복

17 Rhombic Drive

18 Free Piston : β형 구성으로 동력피스톤에 선형발전기를 직접 연결

19 선형발전기? 전자기유도

20 Free Piston : β형 구성으로 동력피스톤에 선형발전기를 직접 연결
Flexures: 굴곡부 Reciprocate: 왕복운동

21 Free piston 스털링엔진(FPSE)
동력피스톤과 변위기가 스프링-질량-댐퍼 시스템에 의해 선형적으로 구동되며, 동력피스톤과 연결된 선형발전기에 의해 전력생산. 회전부가 없음으로 인해 측력 발생과 무윤활 운전이 가능 구동부 부품이 작아 유지보수 기간이 길고 키네틱형에 비해 효율이 높음

22 태양열 소형 열병합 발전-영상에있었음. 바이오매스 이용 수송
국내외 개발현황, 이용분야 태양열 소형 열병합 발전-영상에있었음. 바이오매스 이용 수송

23 배기소음이 작다. -온도차만 있으면 되기 때문에 소음을 줄일 수 있다. 고효율. -열역학적으로 고효율이다. 친환경적
배기소음이 작다. -온도차만 있으면 되기 때문에 소음을 줄일 수 있다. 고효율. -열역학적으로 고효율이다. 친환경적. -내연기관에 비해 외부에서 연소되는 열원을 사용하거나, 태양열, 지열 등을 사용하기 때문에 공해물질 배출이 적다. 다양한 열원을 이용할 수 있다. 외연기관의 특성으로, 반사판을 이용하여 태양을 활용, 내연기관에서 사용하기 힘든 석탄이나 목탄 등도 이용할 수 있다. 장점

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25 2분 20초부터

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28 끝