초임계 이산화탄소(s-CO2) 파워 사이클은 실제 기체 물성으로 인해 다양한 열원으로부터의 효율적인 열에너지 변환을 위한 잠재적 후보이다. 임계점 근처에서 실제 기체 물성이 크게 변하기 때문에, 초기 열역학적 조건의 영향은 s-CO2 파워 사이클에 상당한 영향을 미칠 수 있어 이를 조사할 필요가 있다. 본 연구에서는 일차원 해석 모델을 개발하여 작동유체로 s-CO2를 사용하는 피스톤 엔진의 열역학적 과정을 분석하였다. 또한 동적 메쉬를 적용한 피스톤–실린더 모델의 열역학적 과정을 분석하기 위해 과도(전이) 계산 시뮬레이션을 수행하였다. 이어서 CO2의 비이상(비이상적) 열역학적 성질을 실제 기체 방정식의 상태방정식으로 추정하고, 이를 해석 및 계산 결과 모두와 연계하였다. Z의 최솟값 궤적을 따라 T1 및 P1의 초기 조건은 최소 일 입력에 대해 이상적임이 확인되었으며, 이는 기체상 CO2와 비교하여 최대 20%까지 일 입력을 감소시킬 수 있다. 또한 초기 압력 P1을 임계압 Pc=73.773 bar보다 약간 높이면 압축 작업이 감소함이 밝혀졌다. 초기 조건뿐 아니라, 열을 가한 이후 온도의 증가 및 열 재생(heat regeneration) 도입은 열-기계 에너지 변환을 강화하여 더 높은 일 출력을 유도하였고, 그 결과 효율이 최대 105%까지 증가하였다. 초임계 상태는 기체상에 비해 일 입력 요구량을 유의미하게 감소시킨다.

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