열역학의 응용분야

증기원동소의 해석

 열역학의 연구 분야는 증기원동소의 해석으로부터 연소기관(combustion engine), 지열 및 태양열에너지, 연료전지 등의 해석에 이르기까지 공학적 응용 범위는 매우 넓다. 여기서는 열역학적 응용범위를 개념적으로 알아보기 위하여 그 주요한 실제 예를 간단히 설명하기로 한다.

 

 

증기원동소

 현대 생활의 가장 기본적인 에너지 장치인 증기원동소는 열역학 이론을 응용한 것의 대표적인 실제 예의 하나이다. 이것은 전기의 발생과 선박 등의 수송계통에서 대단히 중요한 일익을 맡고 있음을 잘 아는 사실이다. (그림 1.1)은 단순증기원동소의 계통도를 나타낸 것이다. 

단순 증기원동소에 대한 개념

연소기관

 연소기관은 우리 생활에서 매일 이용하는 자동차용 기관을 비롯하여 항공기, 선박 등 원동기(prime mover)로 사용되는 내연기관으로서 (그림 1.2)와 (그림 1.3)은 왕복형 가솔린 기관과 로터리 기관을 나타낸 것이다. 연소기관에는 왕복운동기관(reciprocating engine) 외에 가스 터빈(gas turbine), 제트 후진 기관 등 그 응용범위가 매우 넓다. 이와 같은 연소기관의 연소과정, 연소 에너지의 유효이용, 성능개선 등의 문제는 열역학에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다.

자동차용 기관에 대한 자세한 설명

로우터리 기관에 대한 설명

 특히 완전연소에 의한 배출가스의 유해성분억제, 소음 등의 유해 문제는 더욱 문제가 되고 있다. 추진기관에서 연소의 열에너지를 유효한 기계적 에너지로의 전환, 산업 및 동력용 연소기관의 열효율의 향상과 각종 기관 내의 연소현상론 등은 열역학적 이론 등의 응용에 주요한 분야가 되고 있다.