도심 항공 이동수단용 20 kW 급 냉매사이클 설계

초록

본 연구에서는 UAM용 열관리 시스템을 제안하고 냉매 사이클 해석 및 비속도 계산과 증발기와 응축기의 해석을 통하여 다음과 같은 결론을 확인하였다. (1) UAM 열관리 시스템에 대해 냉매 사이클의 고/저온의 열원을 활용하며, 응축기와 증발기 측에 고/저온 수를 적용한 Secondary-loop 시스템 및 경량화를 위한 10만 rpm급 압축기를 적용하는 방안을 제안하였다. (2) 차량 공조용 냉매 사이클을 기준으로 UAM의 냉매 사이클의 운전조건을 제시하였다. (3)냉매별 비속도 계산 결과 검토 대상 냉매에 대해 용적형 압축기(비속도 1이하)의 적용은 설계적으로 타당하지 않음을 확인하였으며, 비속도 30 이상의 터보 압축기의 적용이 가능함을 확인하였다. (4)냉방 조건 기준 UAM용 냉매 사이클의 설계 사양은 HCFO계의 R1233zd를 작동 냉매로 사용하며 질량 유량이 479 kg/h인 100,000 rpm급의 원심 압축기와 U·A 값이 각각 0.62 kW/K과 1.43 kW/K인 증발기와 응축기가 된다. (5) R1233zd는 난방 조건에서도 R1234yf 및 R1234ze 대비 COP가 우수한 반면, 난방 능력은 R1234yf와 R134ze 대비 각각 78%, 85% 수준으로 저하됨을 확인하였다. 본 검토 결과를 통하여 UAM 열관리용 냉매 사이클에 대한 구성 부품의 설계 요구사항을 확인할 수 있었으며, 특히 HCFO계 냉매인 R1233zd의 적용이 가능함을 확인하였다.

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