• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.20-28
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• 2014

대향류 메탄/공기 확산화염에서 복사모델이 소화한계에 미치는 영향이 수치적으로 검토되었으며, 수치결과의 검증을 위하여 기초실험이 병행되었다. 소화약제로는 $N_2$와 $CO_2$가 고려되었으며, 다른 정확도를 갖는 복사모델 OTM과 SNB에 따른 소화농도의 차이가 검토되었다. 주요 결과로서, $N_2$가 첨가된 경우, 복사모델의 정확도에 따라 소화농도의 큰 차이가 발생되지 않는다. 그러나 강한 복사효과를 갖는 $CO_2$가 낮은 신장율의 화염에 첨가되었을 때, SNB와 같은 예측 정확도가 높은 복사모델이 고려되어야 한다. 특히 연료에 첨가된 $CO_2$의 경우 복사모델 SNB와 OTM에 의한 소화농도는 차이를 갖게 된다. 따라서 소화농도 예측을 위해서는 수치해의 정확도와 계산시간을 고려한 합리적인 복사모델의 선택이 필수적이라 할 수 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.55-62
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• 2012

소화약제의 국소방출방식 개념이 적용될 수 있는 대향류 확산화염을 대상으로 $CO_2$ 소화약제의 소화기구를 재조명하기 위한 연구가 시도되었다. 이를 위해 연료 또는 공기류에 $CO_2$가 첨가된 낮은 총괄신장율의 $CH_4$/air 대향류 확산화염이 상세반응을 이용한 수치해석을 통해 검토되었다. 첨가된 $CO_2$를 포함한 복사 참여 화학종의 복사 열손실을 고려하기 위하여 optically thin model(OTM)이 적용되었다. 주요 결과로서, 공기류에 첨가된 $CO_2$의 소화농도 예측결과는 문헌에 보고된 실험결과를 적절하게 예측하고 있으나, 연료류에 첨가된 경우 다소 과소 예측된 결과를 확인하였다. 소화효과에 대한 정량적 분석을 위하여 가상의 소화약제의 개념이 도입되었다. $CO_2$ 소화효과의 분석을 통해 총괄신장율($a_g$)에 따른 순수 희석효과, 복사 열손실 및 열용량에 의한 열적효과 그리고 $CO_2$의 연쇄반응 억제를 통한 화학적 효과의 정량적 기여도를 구체적으로 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.238-248
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• 2022

세계는 탄소 중립 사회로의 전환을 추진하고 있으며, 탄화수소계 연료를 수소로 대체함으로써 탄소 중립에 대한 기여를 기대할 수 있다. 하지만 수소 연소에 따른 질소산화물을 제어하기 위한 기술이 필요하며, 무화염 연소 기술이 하나의 대안이 될 수 있다. 본 연구는 수소 함량 및 배가스 재순환율에 따른 메탄-수소 연료의 연소 및 반응 특성을 분석하기 위해 Chemkin 기반의 1차원 대향류 확산화염 모델을 이용하여 해석을 수행하였다. 메탄 연소시 재순환율이 2에서 3으로 증가할 때 열방출의 흡열 구간이 없고 최대 열방출률 영역이 하나로 병합되는 무화염 연소가 달성되었다. 재순환율 3의 수소 전소 시 열방출 측면에서 무화염 연소가 달성되었으나, 화염 구조의 측면에서는 무화염 연소 달성 여부의 판단이 어렵다. 하지만 NO 생성량은 메탄 무화염 연소와 비교하여 유사한 수준으로 예측되었기에 수소 무화염 연소를 규정하기 위해서는 화염 구조, 열방출, NOx 생성에 대한 복합적인 고려가 필요하다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 제26회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.129-136
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• 2003

Numerical study with momentum-balanced boundary conditions has been conducted to grasp chemical effects of added $CO_{2}$ and $H_{2}O$ to fuel- and oxidizer-sides on flame structure and NO emission behavior in $CH_{4}$/Air counterflow diffusion flames. The dilution with $H_{2}O$ results in significantly higher flame temperatures and NO emission, but dilution with $CO_{2}$ has much more chemical effects than that with $H_{2}O$. Maximum reaction rate of principal chain branching reaction due to chemical effects decreases with added $CO_{2}$. but increases with added $H_{2}O$. The NO emission behavior is closely related to the production rate of OH, CH and N. The OH radical production rate increases with added $H_{2}O$ but those of CH, N decrease. On the other hand the production rates of OR CH and N decrease with added $CO_{2}$. It is found that NO emission behavior is considerably affected by chemical effects of added $CO_{2}$ and $H_{2}O$.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.65-72
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• 2006

Experiments in methane-air low strain rate counterflow diffusion flames diluted with nitrogen have been conducted to study the behavior of flame extinction and edge flame oscillation in which flame length is less than the burner diameter and thus lateral conduction heat loss in addition to radiative heat loss could be remarkable at low global strain rates. Critical mole fraction at flame extinction is examined with velocity ratio and global strain rate. Onset conditions of edge flame oscillation and flame oscillation modes are also provided with global strain rate and added nitrogen mole fraction to fuel stream (fuel Lewis number). It is seen that flame length is closely relevant to lateral heat loss, and this affects flame extinction and edge flame oscillation considerably. Edge flame oscillations in low strain rate flames are experimentally described well and are categorized into three: a growing oscillation mode, a decaying oscillation mode, and a harmonic oscillation mode. The regime of flame oscillation is also provided at low strain rate flames. Important contribution of lateral heat loss even to edge flame oscillation is clarified.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.768-773
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• 2014

본 연구에서는 메탄 대향류 확산 화염내 탄소나노튜브의 합성에 대하여 실험 및 수치적 연구를 수행하였다. 아세틸렌을 일정비율로 메탄에 혼합하여 연료 가스로 사용하였으며, 탄소나노튜브의 합성을 위한 촉매로서 페로센이 이용되었다. 주요 인자로는 메탄 연료에 대한 아세틸렌의 혼합비율이며, 2 %, 6 %, 10 %로 혼합하였다. 탄소나노튜브를 채취한 그리드 위의 탄소나노튜브 합성 특성은 SEM 이미지로 분석되었다. 수치해석에서 화학반응 메카니즘으로는 GRI-Mech 3.0 이 적용되었다. 수치결과로는 아세틸렌 혼합 비율이 증가할수록 화염 온도도 증가하며 CO 몰분율도 증가하는 것을 알 수 있다. 실험결과로는 2% 아세틸렌 혼합 화염이 6 % 및 10 % 혼합 화염과 비교해 탄소나노튜브 합성이 잘 이루어졌음을 알 수 있었다. 이것은 6 % 및 10 % 아세틸렌 혼합화염의 경우 과도한 카본 소스의 생성이 발생해 오히려 화염 내 카본소스가 촉매입자로의 공급을 방해하기 때문이라 생각한다. 이 결과로부터 양호한 질의 탄소나노튜브 생성을 위해서는 적정한 양의 카본소스가 생성되어야 한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1997년도 제15회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.77-87
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• 1997

The axisymmetric Navier-Stokes model together with detailed chemical kinetics and variable transport properties has been applied to analyze the effects of the multidimensional flow on the flame characteristics in the nitrogen-diluted hydrogen counterflow nonpremixed flame. Computations are performed for two nozzle exit area-averaged velocities. Effects of multidimensional flow and strain rate on the near-extinction structure of the highly diluted hydrogen flames are discussed in detail.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제21회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.229-235
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• 2000

Soot formation characteristics in counterflow diffusion flames of ethylene/propane/nitrogen mixtures have been studied experimentally to investigate the soot formation mechanism. The effect of HACA reaction on PAH and soot growth has been experimentally investigated by using 2-D planar LII and PAH LIF techniques.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제45회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.323-324
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• 2012

Flammability limits of opposed flow diffusion flame in a narrow channel was investigated experimentally and theoretically. There were three different extinction modes corresponding to high strain rate (HSR), low strain rate (LSR) and dilution ratio (DR) limits. To investigate these limits, a theoretical study was followed by focusing on flow and heat transfer characteristics. Consequently, a dead space concept that has been used for premixed flames was important to reveal the heat loss mechanism in a narrow channel especially for LSR conditions even in the case of diffusion flames.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권10호
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• pp.996-1002
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• 2006

Experiments in methane-air low strain rate counterflow diffusion flames diluted with nitrogen have been conducted to study the behavior of flame extinction and edge flame oscillation in which flame length is less than the burner diameter and thus lateral conduction heat loss in addition to radiative heat loss could be remarkable at low global strain rates. Critical mole fraction at flame extinction is examined with velocity ratio and global strain rate. Onset conditions of edge flame oscillation and flame oscillation modes are also provided with global strain rate and added nitrogen mole fraction to fuel stream (fuel Lewis number). It is seen that flame length is closely relevant to lateral heat loss, and this affects flame extinction and edge flame oscillation considerably. Edge flame oscillations in low strain rate flames are experimentally described well and are categorized into three: a growing oscillation mode, a decaying oscillation mode, and a harmonic oscillation mode. The regime of flame oscillation is also provided at low strain rate flames. Important contribution of lateral heat loss even to edge flame oscillation is clarified