열동력시스템연구실

인하대학교 본교(제1캠퍼스)
김동섭 교수 기계공학과

Energy Engineering

에너지공학

연구실 소개

열동력시스템연구실은 기계공학과 내에서 가스터빈 성능 분석, 수소 연소 기술, 분산 발전 시스템, 고온 히트펌프, 전력 시스템의 AIoT 활용 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 최근 3년간 27300MW급(H급) 가스터빈 50% 수소혼소 변환 기술개발 및 실증, 지속가능 분산발전시스템의 AIoT 활용 설계 및 운전전략 최적화, 고온 히트펌프 활용 산업 열공급 시스템 운전기술 개발 등의 프로젝트를 성공적으로 수행하였습니다. 이러한 연구를 통해 특허 13건을 등록하였으며, 다수의 논문을 발표하였습니다. 특히, 가스터빈 성능 분석 및 수소 연소 기술 분야에서 높은 연구 성과를 보이고 있습니다.

가스터빈 성능 분석

수소 연소 기술

분산 발전 시스템

고온 히트펌프

전력 시스템의 AIoT 활용

연구 분야

가스터빈 및 수소혼소 친환경 연소기 개발

최근 연구실에서는 300MWe급 고효율 가스터빈용 50% 수소혼소 친환경 연소기 개발 프로젝트를 수행하였습니다. 이 프로젝트는 고효율 가스터빈의 친환경적 성능을 극대화하기 위해 50% 수소 혼소 기술을 적용하여 연소기를 개발하는 것을 목표로 하였습니다. 연구진은 실증을 통해 수소와 천연가스를 혼합하여 연소하는 기술을 최적화하고, 이를 통해 기존 가스터빈의 탄소 배출을 현저히 줄이는 성과를 달성하였습니다. 또한, 이 기술은 가스터빈의 안정성을 유지하면서도 높은 출력과 효율을 제공하여 산업계의 지속 가능성과 에너지 효율을 증진시키는 데 기여하고 있습니다.

분산발전시스템의 AIoT 활용 설계 및 운전전략 최적화

연구실에서는 지속가능한 분산발전시스템의 AIoT 활용 설계 및 운전전략 최적화 프로젝트를 진행하고 있습니다. 이 연구는 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술을 활용하여 분산발전시스템의 설계와 운전 전략을 최적화하는 것을 목표로 합니다. 이를 통해 분산발전시스템의 효율성을 극대화하고, 에너지 생산 및 소비의 실시간 모니터링과 제어가 가능하도록 하며, 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 데 중점을 두고 있습니다. 또한, AIoT 기술을 통해 에너지 자원의 효율적 분배와 운영 비용 절감 등의 부가가치를 창출하고 있습니다.

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주요 논문

Investigation of synergistic integration and optimization in combining compressed-air energy storage and a gas turbine

Hye-Rim Kim, Tong Seop Kim

Applied Thermal Engineering

2023

Quantification of variations in the compressor characteristics of power generation gas turbines at partial loads using actual operation data

Jae Hong Lee, Do Won Kang, Ji Hun Jeong, Tong Seop Kim

JMST

2023

Thermodynamic design and analysis of SOFC/PEMFC hybrid systems with cascade effects: A perspective on complete carbon dioxide capture and high efficiency

Hye-Rim Kim, Min Hyung Seo, Ji Ho Ahn, Tong Seop Kim

Energy Reports

2023

Numerical study on the leakage characteristics of a stepped labyrinth seal with mixed honeycomb cell diameters

Si Young Jo, Min Seok Hur, Seong Won Moon, Tong Seop Kim

Journal of Mechanical Science and Technology

2023

Optimization of sizing and operation strategy of distributed generation system based on a gas turbine and renewable energy

Hye-Rim Kim, Tong Seop Kim

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2021

CFD와 인공신경망을 활용한 허니컴 래버린스 실 성능 예측