• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권12호
• /
• pp.3553-3558
• /
• 2009

불꽃점화 엔진의 냉각수 유동 특성을 개선하기위하여 본 연구가 수행되었다. 배기밸브와 배기 포트의 냉각수 유로에서의 유동특성이 중점적으로 고려되었다. 베이스 모델의 수치해석적 분석에서 2번 실린더의 배기 밸브사이에 유동 정체가 발견되었다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 관련된 냉각수 통로를 재설계하고 최적화 하였다. 또한 배기가스의 온도를 낮추는 냉각수 코어 모델을 설계하기 위하여 배기매니폴드 하부의 냉각수 통로를 보강 설계하였다. 본 연구를 통하여 실린더 헤드와 블록사이의 냉각수 유동을 제어하는 가스킷의 중요성을 확인하였으며, 질량분포의 개선을 통하여 배기밸브 사이와 실린더헤드에서의 유동 특성을 개선하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 2006년도 에너지.가스.기후변화학회 연합춘계학술대회 및 특별심포지움
• /
• pp.164-169
• /
• 2006

본 연구는 가정용 가스 보일러의 배기가스 유동특성을 전산유체역학을 이용하여 정밀 분석하고 CO 검지 장치의 최적화 설계를 결정하는 것을 목적으로, CFD 상용코드 FLUENT 6.2를 이용하였다. 배기가스 포집위치에서 가스 유속의 균일성과 CO농도 검출기에서의 속도가 주요 성능 인자이며 포집기의 위치, 포집구멍의 크기 및 배기가스의 유량을 주요 변수로 선택하였다. 포집기의 위치는 배기부의 상부와 하부인 두가지의 경우이고 두 경우의 배관 높이 차이는 10 mm이다. 포집구멍의 직경 변화는 3 mm, 4 mm 및 5 mm인 세가지 경우이다. 마지막 변수인 배기가스의 유입속도는 20,000 kcal/hr용량의 k사 가스 보일러가 공기비 1.1일 경우에 정상 연소시 0.5 m/s임을 알았고 저부하와 고부하일 경우를 고려해서 0.3 m/s, 0.5 m/s 및 0.7 m/s의 세가지 경우를 변수로 결정하여 총 18가지 형태의 대상을 전산유체 역학을 통해서 분석하였다. 궁극적인 목표였던 배기가스의 균일성은 한가지 경우를 제외 하고는 만족할만한 결과를 얻었기 때문에 CO검지 장치가 위치할 곳에서의 속도 및 포집구멍의 크기가 CO농도 검출기 유속의 주요 인자라 할 수 있다. 결론적으로 포집구멍의 크기가 5 mm인 6가지 경우 중에서 두가지 경우는 검지장치의 유효속도를 초과하였고 포집구멍의 크기가 3 mm인 경우는 검지장치의 유입 속도가 상대적으로 작으므로 포집구멍의 크기는 4 mm가 적합한 것으로 판단하였다.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
• /
• 한국시뮬레이션학회 1999년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.176-180
• /
• 1999

미지 플랜트의 인식방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있으며, 하나는 연역적 방법으로서 대상 플랜트에 대한 열적·유체 역학적 법칙을 사용하여 물리적으로 모델을 수식화하는 방식이고, 다른 하나는 귀납적 방법으로서 측정된 입출력데이터에 의해 역으로 구조를 찾아가는 방식이다. 본 논문에서는 후자의 방법으로 가스터빈 발전소의 배기가스 온도계통 모델을 구하기 위해 현장에서 운전 데이터를 취득하였다. 그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 경험적으로 구현한 모델이 실제 운전데이터와 유사한 특성을 보임을 알 수 있었다. 이렇게 구현된 모델은 향후 발전소용 가스터빈 제어시스템을 새로이 구축하거나 튜닝하고자 할 때 배기가스 온도제어계통을 설계하는데 기초자료로 활용할 수 있다.

• 한국가스학회지
• /
• 제5권1호
• /
• pp.7-14
• /
• 2001

가정집 가스보일러 배기가스 조성에 대하여 열역학적 관점에서 해석하였고 일산화탄소 센서의 특성에 대하여 고찰하였다. 배기가스의 조성 측정으로부터 보일러 연소조건을 예측할 수 있음을 본 연구에서 제시하였다. 즉 배기가스중의 산소농도로부터 과잉 공기량을 예측할 수 있고, 배기가스중의 일산화탄소와 수소의 비율로부터 보일러 연소실 온도를 알 수 있다. 가정집에 설치되어 있는 보일러의 배기가스 조성 해석으로부터 과잉 공기량이 약 $55\~110\%$임을 알 수 있었다. 따라서 가정집 가스보일러에서 발생하는 일산화탄소는 연소가스의 유속구배에 의한 난류에 의한 국부냉각 또는 벽에 의한 국부냉각으로 등에 의하여 발생하는 것으로 사료된다. CO센서의 출력전압은 수소와 일산화탄소의 농도에 선형적으로 비례하며, 보일러에서 일산화탄소 발생을 CO센서와 연동제어로 감소시킬 수 있다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
• /
• 한국윤활학회 1996년도 제24회 춘계학술대회
• /
• pp.117-120
• /
• 1996

본 연구에서는 VHVI기유, 용재 추출로 제조된 기유를 사용하는 엔진유 3종을 대상으로 하여 엔진유가 배기 가스에 미치는 영향을 연구하였다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1. 엔진유의 증발감량에 따라 엔진 배기 가스에 미치는 영향은 각기 다르게 나타났다. 2. 저증발 감량의 특성을 가지는 VHVI 기유를 사용한 엔진유는 고속, 전부하(3000 rpm, 37.5 kW)조건에서 NOx 저감 효과가 있다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.696-701
• /
• 2018

연소 반응 시 발생하는 질소산화물은 산성비와 미세먼지 발생에 많은 영향을 미치는 물질이다. 이에 대한 저감 방법으로 고비용의 탈질설비 대신 지연연소 등의 방법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 연구들 중에 적은 양의 공기로 많은 양의 배기가스를 재순환 할 수 있는 코안다 노즐을 이용한 배기가스 재순환 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너의 양쪽 출구가 트인 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 살펴보았다. 배기가스를 재순환하여 연소용 공기와 혼합된 기체가 원통의 접선방향으로 유입되어 연료노즐 출구 부근에서 압력이 낮은 영역이 존재하고 이에 따라 원통 버너의 중심부근에는 버너의 가운데 부분으로 역류가 형성되며 가장자리 부분으로 배기가스가 배출되는 것을 확인하였다. 배기가스가 유입되는 부분이 버너의 오른쪽에 있어서 버너의 오른쪽으로 연소반응이 일어나며 상대적으로 온도분포와 NOx 분포가 높게 나타났다. 연소용 공기비를 1.0에서 1.8까지 변화하여 NOx 생성을 관찰한 결과, 공기비가 1.0에서 1.5까지는 평균 NOx 생성이 감소하다가 공기비가 1.8일 때 급격히 증가하는데 이는 NOx 생성 반응은 온도의 지수승에 비례하게 되는데 공기비가 1.5이상이 되면서 온도의 영향을 많이 받아서 NOx 생성 반응이 오른쪽 영역에서 급격히 증가하는 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.20-26
• /
• 2000

본 실험 연구에서는 소형 고속기관의 가스엔진 특성을 다양한 방법으로 수행하였다. 그리고, 가스연료인 천연가스, 수소연료 및 휘발유 연료를 사용한 기관의 성능을 분석하고, 그에 대한 배기특성과 연소과정에 대하여 고찰하였다. 수소기관의 높은 회전과 고부하로 운전할 때 발생하는 역화를 방지하기 위하여 가스연료기관에 교축밸브를 설치하여 공기량을 조절하였다. 그리고 수소연료에 질소를 혼합하여 실험을 수행하였다. 그 결과 소형고속기관에 가스연료를 적용하여 운전하였을 때 여러 특성을 파악할 수 있었다.

• 에너지공학
• /
• 제22권4호
• /
• pp.413-419
• /
• 2013

본 연구에서는 동심원관 형태의 MILD 연소로에서 바깥 원통의 배기가스 통로에서부터 안쪽 원통의 연소통로 사이에 연결관을 설치하고 배기가스를 유입하기 위해 벤츄리 노즐을 사용할 경우 벤츄리 노즐의 기하학적 형상 변화와 고압공기 노즐의 유속 변화에 따라 고압공기 유량, 배기가스 유입량 특성을 수치해석을 통해 살펴봄으로써 최적의 벤츄리 노즐 형상과 고압공기 유속 조건들을 도출하는 것을 본 연구의 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석을 통해 고압공기 노즐 출구가 연소로 벽면에 부착된 경우와 배기가스에 노출된 경우를 비교하였고, 이 두 가지 형상에 대하여 고압공기 노즐과 벤츄리 노즐의 간격을 고압공기 노즐 직경의 1배에서 3배로 변화할 때의 유입량 특성을 살펴보았다. 또한 고압공기 노즐에서의 출구 유속을 변화하여 유입량 특성을 살펴보았다. 이를 통해 고압공기 노즐과 벤츄리 노즐의 간격이 증가하면 고압공기 노즐이 벽면에 부착된 경우는 유입량이 상대적으로 변화가 적으나 배기가스에 노출된 경우는 유입량이 증가하는 경향을 확인하였다. 또한 고압공기 노즐의 유속이 증가하면 속도가 낮은 범위에서는 유입량비가 상대적으로 증가하는 경향이 크지만 속도가 큰 영역에서는 증가하는 경향이 줄어드는 것을 확인하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.8-14
• /
• 2015

합성가스(SNG)는 석탄 가스화를 통하여 얻어지는 가스연료로서, 고유가로 인한 천연가스가격 상승을 대비할 수 있는 대체연료 중의 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 메탄 90.95%, 프로판 6.05%와 수소 3%의 조성비를 갖는 SNG연료 모사가스와 압축천연가스 (CNG)를 11리터 급 CNG 엔진에 적용하여 연소 및 배기 특성을 비교실험 하였다. 연료공급시스템, 분사시기 등 엔진의 연소제어인자를 일정하게 하고 전부하 운전조건에서 엔진회전수 변화에 따른 출력, 열효율, 연소 안정성 및 배기특성을 비교하였다. 1260rpm, 전부하 운전조건에서 노킹특성도 분석하였다. SNG 연료를 사용했을 때 출력 저하 없이 연소안정성이 향상되어 열효율이 증가하였다. 질소산화물($NO_x$)의 배출은 CNG연료의 경우에 비해 증가되었으나 이산화탄소($CO_2$)의 배출은 감소하였다. SNG 연료를 이용하여 운전할 경우 내노킹성이 향상되었다.

• 기계와재료
• /
• 제22권3호
• /
• pp.96-109
• /
• 2010

자동차는 다양한 형상과 기능을 가진 부품소재의 집합체라 할 수 있다. 자동차의 고출력화에 의한 연비향상과 각국의 환경규제 강화 요건을 충족시키기 위해 자동차 엔진의 작동온도와 이에 따른 배기가스의 온도가 꾸준히 높아지는 추세이다. 따라서 고온재료의 선택과 사용이 보다 중요해 지고 있다. 자동차에 사용되는 고온 부품은 설계사양에 맞추어 그리고 경제적인 측면을 고려하여 내열재료를 사용하는 방법과 표면처리를 하는 두 가지 방법이 주로 채택되고 있다. 내열재료를 사용하는 대표적인 부품은 엔진을 구성하는 부품과 연소실로부터 나오는 고온 고압의 배기가스가 이동하는 배기계 부품이다. 엔진을 구성하는 부품 중에는 냉각수에 의해 온도가 제어되는 부분은 경제적인 소재가 사용되나 밸브와 같은 부품은 고온재료가 채용된다. 가장 높은 온도에서 사용되는 배기계 부품에는 경제성이 감안되면서도 높은 열적, 기계적 안정성이 동시에 요구되고 있다. 전통적으로 배기부품에는 구상흑연주철이 널리 사용되어 왔고 현재에도 원가 측면의 강점을 이용해 대부분의 차량에 적용되고 있으나 일부 고출력, 고배기량 엔진의 경우에는 주철의 한계온도 이상의 배기온도가 요구되어 스테인리스 강을 도입하고 있다. 또한 내열 타이타늄 합금, 금속간화합물과 같은 고온재료가 개발됨에 따라 고가의 차종에는 신재료가 이들 부품으로 채용되고 있다. 이 글에서는 배기계 부품의 설계적인 요소에 의한 열적, 기계적 측면의 내구 특성을 살펴보고, 이들 부품에 보편적으로 적용되는 고온 금속재료의 종류 및 기계적 특성을 소개하였다. 아울러 미래의 환경친화적 자동차용 고온 부품을 개발하기 위하여 연구되고 있는 Super Si+MO, 스테인리스 강, TiAl, 고온 타이타늄 합금 등과 같은 자동차 내열 부품으로 사용되는 신소재의 연구개발 동향에 관하여 기술하였다.