• 동력기계공학회지
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• 제17권6호
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• pp.18-24
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• 2013

An experimental study was performed to investigate the characteristics of combustion pressure and exhaust emissions when the pilot injection timing and EGR rate were changed in a CRDI 4-cylinder diesel engine. The pilot injection timing and EGR rate have a significant impact on the combustion and emission characteristics of diesel engine. In this study, the pilot injection timing and EGR rate variation were conducted to 2000rpm of engine speed with torque 50Nm. Combustion pressure and heat release rate were decreased under high EGR rate conditions but increased under the pilot injection timing $20^{\circ}$(BTDC). IMEP and the maximum pressure in cylinder(Pmax) were decreased under the same injection timing with the increase of EGR rate. The NOx emission was decreased with increasing the EGR rate. On the other hand, in the same injection timing conditions, CO, HC, $CO_2$ emissions were increased with increasing the EGR rate.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.64-70
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• 2007

Raising exhaust gas temperature during cold-start period is very crucial to improve emission performance of SI engines because it enhances the performance of catalyst in the early stage of engine start. In this study, control variables such as ignition timing, idle speed actuator(ISA) opening and fuel injection duration were extensively investigated to analyze variations in exhaust gas temperature and engine stability during cranking period. Experimental results showed that spark timing affected engine stability and exhaust gas temperature but the effects were small. On the other hand, shortened injection duration and increased ISA opening led to a significant increase in exhaust gas temperature. Under such conditions, increase in cranking time was also observed, showing that it becomes harder to start the engine. Based on these observations, a pseudo fuel-air ratio, defined as a ratio of fuel injection time to degree of ISA opening, was introduced to analyze the experimental results. In general, decrease in pseudo fuel-air ratio raised exhaust gas temperature with the cost of stable and fast cranking. On the contrary, an optimal range of the pseudo fuel-air ratio was found to be between 0.3 to 0.5 where higher exhaust gas temperatures can be obtained without sacrificing the engine stability.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-13
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• 1997

The key point that guarantees the durability of the ceramic monolith filter is to lower peak temperature and temperature gradient inside filter during regeneration. The control of the exhaust gas flow rate into the filter, by the bypass technique of the exhaust gas, enables the gas temperature in filter to be constant for regeneration. A couple of methods, which are the ON/OFF and PID control of the bypass valve, were used for feedback control of the gas temperature. These techniques showed that the ceramic filter was regenerated perfectly under the peak temperature and peak temperature gradient limitations for durability.

• 한국가스학회지
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• 제12권3호
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• pp.13-19
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• 2008

열병합발전용으로 사용되는 여러 가지 원동기 중 천연가스 엔진은 1 MW 이하의 발전용량을 갖는 원동기로 가장 널리 사용되고 있다. 이론공연비 연소방식과 삼원촉매를 채택한 300 kW급 천연가스 엔진은 강화된 배기규제를 만족시킬 수 있지만 이론공연비 연소방식은 희박 연소방식에 비해 효율이 대체적으로 낮기 때문에 최적 점화시기(MBT) 제어가 필요하다. 그러나 MBT 운전조건은 노킹이 발생되기 쉬워 높은 흡기온도 조건에서 운전되는 엔진에 대해서는 노킹제어가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 높은 흡기온도가 요구되는 열병합발전용 천연가스엔진을 대상으로 흡기온도에 따른 엔진성능과 노킹특성에 대하여 실험한 결과를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권9호
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• pp.727-734
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• 2015

세계적으로 유가 상승에 따른 내연기관의 에너지 변환 효율을 높이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가솔린엔진에서 높은 열효율을 실현하기 위해서는 희박연소에 의한 비열비의 증가 및 단열화염온도의 저감에 의한 열효율 향상이 필수적이다. 직접분사식 가솔린 엔진은 연료를 직접 연소실에 공급하고 정밀한 연소제어를 통해 희박 연소가 가능하게 하지만 희박연소 한계의 확대와 안정된 희박연소제어가 요구된다. 희박연소 엔진에 대한 삼원촉매의 배출가스 저감특성은 높은 공기과잉률 및 낮은 배기가스 온도로 인해 매우 제한적이다. 이에 효과적인 삼원촉매의 개발을 위해 승용 차량용 엔진의 주요 연비시험 운전조건인 2000 rpm BMEP 2bar 조건에서 공기과잉률의 변화에 따른 배출가스 반응 및 생성 특성을 비교하였다. 희박연소 조건에서 $NO_2$가 생성되었으며, $NO_2$의 비율은 공기과잉률이 증가할수록 증가하고 $N_2O$는 감소하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.1-10
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• 2023

산업혁명의 발달로 인해 급격하게 증가된 온실가스 배출량을 저감하기 위해 배기 배출물 규제가 계속해서 강화되고 있다. 이를 만족시키기 위해선 친환경 연료의 사용은 필수적이다. 미래의 친환경 연료로서 수소가 주목받고 있지만, 물질적 특성으로 인해 취급과 보관에 큰 어려움을 겪고 있어, 이에 대안으로 암모니아가 제안되었다. 암모니아는 수소 대비 상온 조건에서 쉽게 액화가 가능하며, 에너지밀도가 높다. 이에 엔진의 연료로서 암모니아의 적용성을 검토하기 위해 직접분사식 암모니아 전소 엔진에서 연소제어인자의 변경에 따른 실험을 진행하였다. 본 실험은 점화시기(Spark Timing)와 공기과잉률(Excess Air Ratio) 두 개의 변수를 변경하여 실험을 진행하였다.엔진 속도 1,500 RPM 및 중부하 이상(제동 토크 200 Nm)의 조건에서 암모니아 전소를 하였을 때, 연소 안정성과 질소산화물, 미연 암모니아 등의 배기 배출물의 경향을 관찰하였다. 연소제어인자의 최적화를 통해 암모니아만을 연료로 사용한 경우에도 안정적인 연소가 가능한 조건을 찾을 수 있었고, 향후 운전영역 확장을 위한 전략을 적용할 계획이다.

• 한국가스학회지
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• 제22권3호
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• pp.74-83
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• 2018

국소배기장치를 설치하려는 경우 환경부 허가를 받더라도 고용노동부 허가를 새로 받아야 한다. 이는 대기환경보전법 뿐만 아니라 산업안전보건법 제48조2에 따른 제조업 유해위험방지계획서를 착공 15일 전까지 제출하도록 되어 있기 때문이다. 현행 환경부 대기환경보전법에서는 국소배기장치의 오염원을 대기 중으로 배출되는 부분만 규제하고 산업현장 내에서의 근로자 안전보건에 관한 내용은 산업안전보건법 등 고용노동부 소관 법률로 관리된다. 환경부의 승인을 받은 것임에도 고용노동부의 불승인 사례가 증가하여 생산지연 및 추가 개선비용에 따른 사업장의 불만이 커지고 있다. 또한, 화재 폭발의 위험성이 큰 국소배기장치의 경우 화재 폭발에 의한 중대산업사고 위험성이 증가하고 있다. 원인은 배풍량, 제어속도, 반송속도, 덕트구경, 화재폭발 위험성 등의 설계가 미흡했기 때문이다. 이는 국소배기장치 승인기준 및 절차는 대동소이 하나 산업안전보건법에서 근로자의 안전보건 및 화재 폭발에 대한 심사항목이 추가되어 있기 때문이다. 본 연구에서는 환경부와 고용노동부에서 이원화 되어 있는 국소배기장치 설치 승인기준을 비교 분석하여 합리적인 제도운영 방안을 모색하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.217-224
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• 2012

비도로용 차량의 경우 대부분 디젤엔진을 사용하여 엔진의 특성상 PM과 NOx의 배출이 많은 단점이 있다. 승용 및 상용 디젤 차량의 경우 CRDI 및 후처리 장치를 적용하였고 후처리 장치로 DOC/DPF를 장착함으로써 PM은 약 90% 이상 저감 가능하다. 상반관계인 NOx는 EGR 사용을 통해 1차적으로 NOx 배출량을 감소시키고 LNT, LNC, Urea-SCR 등의 DeNOx 시스템으로 NOx의 배출량을 보다 현저히 저감시켜 배기규제를 만족시키고 있다. 본 연구에서는 tier 4 interim 배기규제를 만족하기 위해 56kW급 오프로드 차량으로 연구를 진행하였다. NOx의 감소를 위해 WGT와 전자 제어방식의 HPL EGR 시스템을 적용하였고 CO와 THC, PM 배출가스를 줄이기 위해 DOC와 DPF를 사용하였다. EGR 시스템을 적용하기 위해 각 조건에 대한 기본 실험을 실시하여 EGR map을 작성하였다. 작성된 map을 NRTC 모드에서 시험하여 map의 적용성을 검증하고 tier 4 interim 배기규제 만족여부를 파악하였다.

• 기계저널
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• 제35권6호
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• pp.542-553
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• 1995

복합열병합 발전 플랜트의 장점은 도시 근교에 발전 플랜트를 간단히 건설할 수 있으며, 공해를 크게 줄이면서 독립적인 발전이 가능하다는 측면에서 신도시, 신공업단지, 도서지방 등에서 아주 유리한 것으로 알려져 있다. 또한 가스 터빈 배기열을 이용하여 대규모 주거 지역이나 공업 단 지내에서 필요한 난\ulcorner냉방열이나 공업열원으로의 활용이 손쉬우며, 주변 시설이 복잡하지 않고, 개선된 연소기술에 의하여 공해를 크게 줄일 수 있다. 최근 들어 분당\ulcorner일산\ulcorner부천 지역 등에 열병합 플랜트가 건설되고 있으나 거의 모든 설계기술은 외국 기술에 의존되고 있으며, 국산화 율도 극히 저조하여 '93년도에 완공된 부천 화력(473MW)의 경우 약 30% 정도이다. 복합열병합 발전 시스템은 가스 터빈, 스팀 터빈 등의 터보기계 기술을 근간으로 하며, 열회수장치 및 열교 환장치의 설계기술, 각종 제어기술 등의 종합 설계기술로서 이미 선진국에서는 실용화된지 오 래되었으며 우리 나라에도 여러 종류의 플랜트가 도입되어 사용되고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.177-177
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• 2010

티타늄 화합물은 뛰어난 물리적 특성과 인체 무해성을 가지고 있어 생체, 내식 및 내마모 재료 등에 널리 응용되고 있으며, 다양한 색상 구현을 통한 미려한 외관 등 기능성을 위한 표면처리 분야에도 많은 관심을 받고 있다. 이중 질화 티타늄은 금색을 대체할 수 있는 물질로 코팅방법과 기판온도, 바이어스, 질소유량 등과 같은 공정변수 제어를 통해 그 물성을 변화시킬 수 있어 기능적 측면과 함께 미려한 외관처리에 응용이 가능하다. 본 연구에서는 아크(cathodic arc) 코팅 시스템을 이용하여 다양한 조건에서 TiN 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. 아크 장비는 화합물 박막을 코팅할 수 있는 아크 소스와 시편 홀더, 가스 주입구, 시편 가열장치 그리고 배기 장치로 구성되어 있고, 아크 소스에 장착된 타겟은 99.5%의 Ti 타겟을 사용하였다. 시편과 타겟 간의 거리는 약 31cm이며, 시편은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척 된 강판(냉연 강판), 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$ Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ${\sim}10^{-4}$ Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고, 질소 유량, 온도, bias, 시간 등의 공정변수에 따라 코팅을 실시하였다. 질소의 유량이 80sccm 일 때, Ti 금속 결정구조가 나타났는데, 이는 질소와 충분하게 반응하지 못한 Ti이 기판에 코팅되어 나타나는 현상으로 판단된다. 색상변화에서는 질소 유량이 증가함에 따라 노란색이 짙어지며, TiN은 시편에 인가되는 bias 전압이 높아질수록 붉은색이 증가하고, 온도에 따른 큰 변화는 관찰되지 않았다. 공정변수에 따른 반사율 변화는 TiN의 경우 질소 가스 유량이 200sccm, bias 150V, 공정 온도 200도에서 반사율이 가장 높았으며, 코팅 시간이 짧을수록 반사율이 높아지는 경향을 나타냈다. 따라서 본 연구에서 얻어진 결과를 외관 코팅 분야에 응용한다면 장식성과 외관의 경도, 내마모성, 내식성의 향상 등 많은 장점을 가질 것으로 예상된다.