• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.62-67
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• 2019

본 연구에서는 2 kW급 SOFC (solid oxide fuel cell)에서 배출되는 고온 배기가스의 폐열회수를 위한 일체형 Hot BoP의 설계와 성능 분석에 대한 연구를 수행하였다. Hot BoP 시스템은 스택 배기가스의 연소를 위한 촉매 연소기와 연소 후 배기가스의 폐열회수를 위한 원통다관형 공기예열기 및 스팀발생기로 구성되었다. 시스템 설계에서 폐열회수 시스템의 배치에 따른 최대 허용열용량을 산출하여 열분배 공정을 분석하였으며, 열전달 방정식을 통하여 공기예열기 및 스팀발생기의 상세설계를 수행하였다. Hot BoP는 방열손실의 저감을 위해 일체형으로 제작되었으며, SOFC와 연계운전을 가정한 스택배기가스를 모사하여 성능실험에 사용하였다. Hot BoP 성능실험에서 부하별 열전달량 및 시스템 효율이 측정 및 분석되었으며, 당량비에 따른 배기가스의 CO 발생량을 측정하여 연소성을 분석하였다. 실험결과로써, 2 kW급 SOFC 정격운전시 배기가스 연소열부하 기준으로 hot BoP의 열적 효율은 약 60%이며, 연소 후 배기가스의 CO 발생량은 당량비 0.25 이상에서 급격히 감소되는 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.316-323
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• 2019

대기 오염 물질 저감과 연소 효율 증가를 위해서 연소 환경 내 일산화탄소를 정밀하게 측정하는 것은 필수적인 요소이다. 일산화탄소(carbon monoxide, CO)는 불완전 연소 때 급격히 증가하며 질소산화물(nitrogen oxide, NOx)과 Trade-off 관계로 오염 물질 배출량과 불완전 연소 반응에 기여하는 중요한 가스종이다. 특히, 대형 연소 시스템 중 열처리로의 경우, 강판 표면위 산화층 형성을 억제하기 위해 과잉 연료 조건에서 환원 분위기로 운전이 진행된다. 이는 많은 양의 미연분 일산화탄소가 배출되는 원인이기도 하다. 하지만 연소 환경 내에서 일산화탄소 농도는 불균일한 연소 반응과 열악한 측정 환경으로 인하여 실시간 측정이 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 광학적 측정 방식인 파장 가변형 다이오드 레이저 흡수 분광법(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)이 각광을 받고 있다. TDLAS 기법은 열악한 현장 측정, 빠른 응답성, 비접촉식 방식으로 연소 환경 내 특정 가스종 농도 측정에 적합하다. 본 연구는 과잉 연료 조건에서 당량비 제어를 위한 연소시스템을 제작하였으며 연소 배기가스 생성을 위해 LPG/공기 화염을 이용하였다. 당량비 변화에 따른 CO 농도 측정은 TDLAS와 Voigt 함수 기반 시뮬레이션으로 분석하였다. 또한 연소 생성물로부터 간섭이 없는 CO 광 흡수 영역 확보를 위해 근적외선 영역의 4300.6 cm^-1을 선택하여 실험을 진행하였다.

• 대한화학회지
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• 제48권1호
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• pp.12-16
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• 2004

에탄올-산소-아르곤 혼합기체의 점화 과정을 반사 충격파를 이용 1281-1625 K의 온도 범위 및 0.69-1.06 bar 압력 범위에서 고찰하였다. 점화지연시간은 급격한 압력변화와 광 방출 스펙트럼으로부터 측정하였으며, 에탄올 및 산소 기체의 농도 그리고 반응온도에 따른 점화지연시간의 의존관계를 나타내는 실험식을 구할 수 있었다. 실험결과 에탄올 점화 과정에서 연료인 에탄올의 농도가 커지면 점화지연시간이 길어지는 경향을 보였으며, 이는 메탄올 점화 과정에서 메탄올의 농도가 증가하면 점화 과정이 짧아지는 것과는 다른 경향이었다. 그리고 에탄올 점화 과정에 관하여 보다 자세히 고찰하기 위해 다양한 에탄올 연소반응 메카니즘을 이용하여 모델 연구를 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.59-63
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• 2005

본 연구는 재순환 유동이 램제트 연소실 슬롯 막냉각에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 경사진 확장면에 설치된 돌출부를 가진 냉각유로에 의해 발생된 재순환 유동이 다단 슬롯 중 첫 번째 슬롯에 영향을 미치도록 실험 장치를 구성하여, 슬롯 출구 하류에서 속도장, 온도장 및 단열 막 냉각 효율을 측정하였다 슬롯을 통해 분사된 냉각유체는 재순환 유동간의 높은 전단력과 난류강도로 인해 분사 직후 급격히 혼합되어, 냉각 성능이 감소함을 결과를 통해 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.737-744
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• 2011

탄화수소 계열의 점화원과 달리 선행 연구된 스팀 플라즈마 점화기를 이용한 알루미늄 분말의 지속 연소 성공을 바탕으로, 고온의 플라즈마를 이용한 알루미늄 분말의 점화 특성을 알아보기 위해 산화제가 없는 환경을 조성하여 점화 특성 확인 실험을 수행하였다. 아르곤 플라즈마를 이용하여 이전의 연소 실험과 동일한 4500 K의 온도 조건 및 이송 가스를 이용한 입자 공급 조건을 조성하여 실험을 수행하였으며, 플라즈마의 온도는 방출분광법을 사용하여 측정하였고 점화 특성은 SEM 촬영과 EDS 분석을 통해 비교 분석하였다. 고온의 플라즈마 제트 내부를 통과한 알루미늄 분말은 탄화수소 계열의 점화원과 다르게 급격한 기화로 인한 점화 촉진 효과를 확인 할 수 있었다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 추계학술논문발표회 논문집
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• pp.373-377
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• 2011

심하게 소손된 화재현장은 남아 있는 잔존물만으로 초기 화재의 유형을 판단하기 곤란할 때가 많다. 화재로 인해 사람이 사망하였을 경우 혈중 일산화탄소-헤모글로빈 농도는 생존 당시의 화재의 유형을 가늠할 수 있으며 촉진제를 사용한 급격한 화재의 경우 열기와 유독가스로 인해 재실자의 생존은 화재진행속도와 비례되어 체내 헤모글로빈 일산화탄소 농도는 낮았으며, 훈소와 같이 서서히 진행되는 연소의 경우 오랜 시간 호흡하면서 체내에 축적되는 일산화탄소 농도는 증가하였다. 이러한 인체의 헤모글로빈-일산화탄소 농도를 분석하면 생존 시 어떠한 형태의 화재에 노출되었는지 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.53-61
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• 2006

3차원 냉각 채널을 가지는 재생 냉각 시스템에 대하여 축대칭 열유속 모델을 이용한 축대칭 열해석을 수행하고자 하였다. 연소실 벽면에서의 급격한 온도 분포 및 열전달량을 정확히 모사하기 위한 격자 테스트 수행하고, 냉각재와 연소 가스의 온도에 따른 물성치 변화가 냉각 성능 예측에 미치는 영향들을 살펴보았다. 핀효율을 이용한 축대칭 열유속 모델이 3차원 냉각 채널에서의 열전달량과 동일한 열전달량을 나타낼 수 있도록 정의하였다. 제안된 모델을 이용한 축대칭 해석 결과가 1차원 해석 모델보다 우수하며 3차원 해석 결과에 근접한 온도 분포를 보임을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.923-927
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• 2017

고온/고압/산화제 과잉 환경에 노출되는 금속들은 급격한 산화(발화 및 연소)가 일어날 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 고온/고압/산화제 과잉 환경에 적합한 금속 재질의 선정을 위해 수행되었다. 고온, 고압, 산화제 과잉 분위기를 만들기 위해서 과산화수소의 촉매반응 활용한 시험 설비를 구축하고 STS 계열 금속 재질에 대한 금속 산화 및 발화에 대한 평가를 진행하였다. 그 결과, 선정된 재질의 변형(변색) 및 표면 거칠기에 변화가 관찰되었지만, 시편의 무게 및 두께에 대한 변화는 크지 않음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.843-848
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• 2017

고온/고압/산화제 과잉 환경에 노출되는 금속들은 급격한 산화(발화 및 연소)가 일어날 수 있다. 본 연구에서는 시편에 전력을 공급하여 시편 온도를 직접 제어하는 방식의 직류전원장치 시험설비를 구축하고 고온/정체/산화제 과잉 환경을 모사하여 STS 계열 금속 재질에 대한 금속 산화 및 발화에 대한 평가를 진행하였다. 그 결과, 선정된 재질의 변형(변색), 표면 거칠기에 변화와 금속 표면의 박리 현상이 관찰되었으며 무게 및 시편 두께에 변화가 있음을 확인하였다. 시편 중 가장 산화가 심한 시편은 STS 304이며 산화가 덜한 시편은 XM-19로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.75-82
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• 2010

본 연구에서는 화재강도에 따른 산림연료의 연소특성을 고찰하기 위하여 산불에 가장 취약한 소나무 생엽을 대상으로 복사열을 변수(25 kW/$m^2$, 50 kW/$m^2$, 75 kW/$m^2$)로 하여 연소특성 실험을 수행하였다. 콘칼로리미터 장비를 이용하여 착화특성, 발열 특성, 발연량 및 CO, $CO_2$ 방출특성, 중량감소특성 등을 분석하였다. 60.66% 수분을 함유한 소나무 생엽은 25 kW/$m^2$, 50 kW/$m^2$, 75 kW/$m^2$ 복사열에서 착화가 일어나지 않았으며, 복사열 크기가 클수록 발열량과 열방출율은 2배 빠른 시간에 급격하게 최대값에 도달하고 최대값은 2배 정도 높은 것으로 나타났다. 발연량은 복사열 크기가 작을수록 불완전 연소로 인한 연기방출량은 많은 것으로 나타났다. CO 및 $CO_2$ 방출량은 복사열이 증가할수록 최대값이 급격히 높고, 빠른 시간에 최대값에 도달하는 것으로 나타나 복사열이 증가할수록 탄소산화물은 많은 것으로 나타나 산불발생 시 대형산불의 경우 많은 양의 CO와 $CO_2$를 방출할 것으로 사료된다.