국내에 천연가스버스가 보급된 이래 5차례의 용기파열 사고가 발생하였는데 그중 2005년 8월 전주 덕진충전소에서 발생한 용기파열사고는 CNG용기의 라이너를 감싸고 있는 복합재료가 손상되어 발생한 사고로 보고되었다. 복합재료용기의 외피손상이 원인이 되어 발생한 사고사례는 해외에서 약 13건이 보고되었다. CNG용기 외피손상은 용기룰 고정하는 스트랩과 밀접한 관련이 있다. 용기고정이 불완전하면 슬립이 발생하고 이는 복합재의 손상으로 이어진다. 본 연구에서는 ISO 19078, CGA C6.4 등 국제코드의 규정을 고려하여 국내에서 제조된 Type 2, 3, 4 용기와 외국에서 생산된 Type 3 용기를 대상으로 결함깊이, 길이, 넓이에 따른 복합재료 결함 내구성시험을 수행하여 CNG용기의 내구성능을 평가하였고, 시험과 동일한 조건으로 복합재료 손상결함 조건을 컴퓨터로 전산모사하여 시험결과의 타당성과 유효성을 비교 검증하였다. 실험결과, Type 2 용기의 경우, 11,250회의 최소반복가압 회수를 충족하였으나 외피손상부와 반복가압에 따른 실제누출부위가 일치하지 않아 실험조건을 달리한 추가실험이 요구되었다. Type 3 용기의 경우에는 복합재 결함부위와 누수부위가 일치된 시험용기의 수는 67%정도로, 복합재료 용기의 수명을 저하시키는 원인으로 라이너와 외피손상이 서로 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. Type 4 용기는 국제기준에서 요구하는 반복횟수를 만족하였고, 손상깊이 0.75mm와 1.25mm에서 반복가압회수가 60,000회 이상이 되어도 누설이 발생되지 않았다. 이는 라이너의 재질이 폴리머로서 균일한데다 탄소섬유 복합재료층 위에 유리섬유 복합재료 층이 1.5mm 정도 추가로 적층되어 있어서 3등급의 손상결함(결함깊이 1.25mm)에서도 구조 층이 전혀 손상되지 않은 것으로 판단되며, 이는 Type 2 용기의 강재라이너나 Type 3의 알루미늄 라이너와 비교하여 Type 4 용기의 폴리에틸렌 라이너의 물성이 반복성능이 탁월함을 확인할 수 있었다.

대부분의 산업분야에서 사용되는 공업로는 연소 시 $1000^{\circ}C$이상의 고온 배기가스가 배출되고 있기 때문에, 이들 배기가스로부터 폐열을 회수하여 에너지를 절감하고자 열교환기를 사용하고 있다. 하지만 현재 사용되고 있는 금속 소재의 열교환기의 경우 사용온도가 $800^{\circ}C$로 제한되어 있으며, 산화, 부식, creep등의 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 세라믹 소재의 열교환기를 제작하여 열전달율, 공기누설율등을 평가하는 성능실험을 하였다. 실험방법은 연소시작 후 정상상태에 도달하기까지의 경향을 알아보고 공기유량과 가스유량에 변화를 주었을 때, 열전달율과 공기누설율등을 평가하고 이론적인 데이터와 비교하였다. 실험 결과, $1300^{\circ}C$이상의 환경에서도 정상적으로 작동하였으며, 외부환경조건을 고려하였을 때, 이론적인 데이터와 근접한 데이터를 얻을 수 있었다. 그러나 대류열전달에 의한 열손실과 공기누설등이 문제점으로 지적되었다. 향후 연구에서는 대류열전달에 의한 열손실을 고려한 연구와 효과적인 씰링으로 누설을 줄일 수 있는 실험장치를 개발할 필요가 있다.

토치 점화 장치의 연소 특성을 파악하기 위하여 7개의 각기 다른 토치 점화 장치를 설계하였다. 토치 점화장치의 오리피스 직경에 따른 특성을 파악하기 위하여, 토치 점화 장치의 체적과 높이는 고정하고, 오리피스 직경을 4mm에서 16mm까지 2mm씩 증가시키며 실험하였다. 초기 화염 생성 및 전파는 질량 연소율과 연소 촉진율로 분석하였다. 질량 연소율과 연소 촉진율을 계산하기 위하여 정적 연소실 내의 평균 압력을 측정하였다. 또한 shadow graph법을 이용하여, 초기 화염 생성과 화염 전파과정 전 영역을 가시화하였다. 토치 점화 장치를 사용한 경우에는 일반적인 스파크 점화와 비교하여 질량 연소율의 기울기가 증가하였고, 연소 촉진율도 개선된것을 확인하였다. 또한 가시화된 이미지를 확인한 결과 토치 점화 장치를 사용하면 초기 화염 발달 단계에서 화염이 난류 화염으로 천이되어 연소가 촉진된것을 확인하였다.

본 연구는 컴팩트 연소실내 CO 튜브 삽입에 따른 NOx 및 CO 배출 특성에 관한 연구로써, CO 튜브 삽입에 따른 연소기와 CO튜브 사이의 거리와, CO튜브와 주열교환기 사이의 거리에 따른 배출 특성을 검토하였다. 본 연구를 위해 상용프로그램인 Fluent와 GRI 2.11 상세 반응 기구를 이용하여 수치해석과 실용 연소기를 모사한 단순 모델 열교환기의 실험을 통해 CO튜브 삽입에 관한 NOx 및 CO 배출특성을 검토하였다. 그 결과 연소기와 주열교환기 사이에 CO 튜브를 삽입하여 CO 튜브가 연소기에 근접하고 CO 튜브와 주열교환기 사이를 넓어짐으로써 NOx 및 CO 저감에 효과가 있음을 확인할 수 있었으며, 이로 인해 CO 튜브 삽입에 따른 NOx 및 CO를 동시 저감법을 확인할 수 있었다.

토치 점화 장치의 연소 특성을 파악하기 위하여 6개의 각기 다른 토치 점화 장치를 설계하였다. 토치 점화장치의 체적이 메탄의 연소특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 토치점화 장치의 높이(h)와 오리피스 직경(De)는 10mm와 6mm로 고정하고, 입구 직경(D)을 12mm에서 22mm까지 2mm씩 증가시키며 토치 점화 장치를 설계하였다. 초기 화염 생성 및 전파는 질량 연소율과 연소 촉진율로 분석하였다. 질량 연소율과 연소 촉진율을 계산하기 위하여 정적 연소실 내의 평균 압력을 측정하였다. 또한 shadow graph법을 이용하여, 초기 화염 생성과 화염 전파과정 전 영역을 가시화하였다. 토치 점화 장치를 사용한 경우에는 일반적인 스파크 점화와 비교하여 질량 연소율의 기울기가 증가하였고, 연소 촉진율도 개선된것을 확인하였다. 토치 점화 장치의 체적이 증가할수록 연소가 개선되었으며, 넓은 점화 표면을 제공하였다.

지능화, 고도화되어 제조되는 유사연료유는 차량 안전과 건전한 에너지 산업 육성을 저해시키고 있다는 점에서 문제가 되고 있다. 대표적인 유사경유 유형 중용제혼입의 경우는 적출과정에서 원료와 일반경유와의 혼입율을 조제시험을 통해 확인하고 있는데, 원료확보와 분석에 많은 시간과 노력이 소요되고 있다. 본 연구에서는 예상 유사경유원료를 조사하고 주요 물성에 대한 분석을 근거로 관계식을 도출하였으며, 실제 분석을 대체할 수 있는 예측 프로그램을 제작하였다.

현재 국내 에너지 설비의 안전에 대한 관심이 고조되면서 안전 관련 기술(수명, 정비, 사고 관련 모든 기술)의 개발, 도입이 활발히 이루어지고 있다. 하지만, 많은 경우 기반기술 연구에 집중되어 있어 이를 융/복합하여 현장에 활용할 수 있는 응용기술 개발이 요구되고 있다. 에너지 플랜트 설비(발전, 석유화학 및 정유 플랜트 등)의 최적 안전 관리를 위해서는 설비의 위험도(risk)에 근거한 관리가 가장 이상적이며, 이를 위해서는 기준이 될 수 있는 위험도 기반 검사(risk-based inspection, RBI) 가이드라인과 사용자가 쉽고 효율적으로 위험도를 관리할 수 있는 도구 즉 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 위험도 기반 검사 가이드라인과 IT(information technology) 기술을 융/복합하여 사용자가 쉽고 효율적으로 사용할 수 있는 GUI(graphic user interface) 기반의 위험도 기반 설비 관리 시스템을 연구 개발 하였다.

수소 에너지는 화석연료의 한정된 매장량과 연소시 발생되는 환경문제를 해결하기 위해 가장 이상적인 대체에너지로서 주목을 받고 있다. 그러나 현재까지의 기술로는 경제성 있는 수소 제조가 쉽지 않다. 그 방법 중 바이오매스 및 유기성폐기물의 가스화를 통한 수소제조분야는 자원의 재순환, 페기물 처리, 열원의 이용, 직접적인 $CO_2$ 삭감 등의 부수적인 효과가 높아 경제성 있는 수소제조법으로 평가되고 있다. 이에 본 연구에서는 수소 생산을 목적으로 하는 가스화기와 초고온개질기로 구성된 Twin-Bed 가스화 시스템을 개발하고, 이를 이용한 Wood pellet(미송)의 가스화 특성 및 생성 가스의 초고온개질 특성을 고찰하는 것을 목적으로 한다. 가스화기의 시간변화에 따른 생성 가스 수율에 대한 결과, 생성 가스 수율은 약 20분경과 후 안정화되었으며, 실험 2시간 동안의 $H_2,\;CH_4,\;CO,\;CO_2$의 평균 수율은 각각 17.77, 11.94, 42.13, 28.16 Vol.%의 결과를 보였다. 가스화기로부터 생성된 가스는 down-draft 형태의 고온개질기로 도입시켜, $1100^{\circ}C$의 초고온에서 개질반응을 수행하였다. $CH_4$의 경우 11.95 Vol.%에서 0 Vol.%로 거의 대부분 분해되었으며, $H_2$는 17.77 Vol.%에서 25.46 Vol.%로 약 65.8% 증가하는 결과를 나타냈다. 또한 수소 생성량은 평균 5 L/min kg-Biomass이었다. 냉가스 효율은 72.1%로서 나타나, 일반적으로 폐기물의 냉가스 효율인 약 50% 전후의 결과에 비하여 높은 효율을 보였다.

현재 산업과 과학의 발달로 인한 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기시켜, 이의 해결을 위한 청정 신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C 비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 황, 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet (미송)에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(이하 SBR) 조건에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 저온 (700, $800^{\circ}C$)에서는 SBR=1에서는 수소의 수율이 증가하였으나 SBR=2, 3에서 감소하는 것을 보였다. 하지만 $900^{\circ}C$에서는 SBR이 증가 할수록 수소의 수율이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 볼륨비로 나타내었을 경우 $H_2/CO(vol/vol)$의 경우 $900^{\circ}C$, SBR=3에서 0.73%로 water gas shift reaction이 가장 잘 일어난 것을 확인했고, $H_2/CH_4(vol/vol)$의 경우 마찬가지로 위의 조건과 동일조건에서 2.59%로 steam reforming이 가장 잘 일어난 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로 본 실험에서는 $900^{\circ}C$, SBR=3인 경우에 가장 높은 수소수율을 얻을 수 있으며, 이때 수소의 수율은 32.7 Vol%였다.

Polymeric membranes have been widely used to separate gas mixtures, such as $O_2/N_2,\;CO_2/CH_4,\;CO_2/N_2$, and olefin/paraffin. The permeation selectivity is the ratio between composition ratio at the permeate side and composition ratio at the feed side. In addition, the permeation selectivity is a product of solubility selectivity and diffusivity selectivity. We present a novel idea and describe its experimental result, which was achieved by preparing polymer gel films that included a room temperature ionic liquid (RTIL) in a polymer matrix. It is known that $CO_2$ can dissolve easily in imidazolium-based RTILs. We prepared polymer-ionic liquid gel films using an ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([emim] acetate, C-tri) and a host polymer, poly (vinyl acetate) (PVAc, Aldrich).