• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.984-990
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• 2007

본 연구에서는 자동차용 배기관에 대하여 유동, 열변형 및 내구해석 등 유동과 구조의 연계 해석을 수행하여, 배기관의 $O_2$ 농도의 유동분포, 고온의 배기가스에 의한 열적 거동 및 그 내구성능을 평가함으로써, 자동차 배기관의 최적설계를 위한 가이드로 활용하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.51-57
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• 2014

MILD 연소는 고온의 배기가스가 연소로 내에 유입되는 연료와 공기의 혼합물과 고온의 배기가스 가 만나는 위치에 따라 질소산화물 저감 특성이 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 폐기물소각로에 적용한 MILD 연소로에서 배기가스 재순환 여부에 따른 유동 특성과 배기가스 재순환 위치에 따른 유동 특성을 살펴보아 최적의 배기가스 재순환 위치를 선정하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석의 결과는 배기가스 재순환이 없는 경우에는 수직 격벽 상부의 단면에서 속도 분포는 수직 격벽 바로 상부에 큰 속도가 있고 더 상부는 역류가 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 배기가스 재순환이 있는 경우는 상부 자유공간에서의 유동 균일도를 수직 격벽 상부 단면에서의 x 방향 속도의 %RMS 값으로 비교하였으며 재순환 흡입구 위치가 자유공간 우측 상단에 위치한 경우가 %RMS 값이 57.4%로 가장 작은 값을 가지며 따라서 가장 효과적임을 알 수 있었다.

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

• 한국추진공학회지
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• 제23권5호
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• pp.1-9
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• 2019

마이크로 터보제트 엔진을 사용하여 바이패스비에 따른 배기가스의 적외선 신호와 온도분포 측정 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 마이크로 터보제트 엔진을 바이패스 공기를 공급하여 터보팬 엔진의 유동을 모사할 수 있도록 개조하였다. 마이크로 터보제트 엔진으로 코어 유동을 모사하고 고압의 압축 공기를 마이크로 터보제트 엔진의 외부덕트에 공급하여 바이패스 유동을 모사하였다. 바이패스비 0.5, 1.0, 1.4 의 3가지 조건에서 실험을 수행하였다. 그 결과 적외선 신호는 바이패스비가 증가할수록 점차 감소함을 보여주었다. 그리고 배기가스 온도는 바이패스비가 증가할수록 감소됨을 알 수 있었다. 또한 배기가스에 대한 쉴리렌 가시화 측정을 수행하였다. 배기가스의 온도분포와 쉴리렌 유동 가시화로부터 바이패스비에 따른 배기가스의 제트유동구조를 이해할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권4호
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• pp.533-539
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• 2001

In this study, results from an experimental and numerical study of flow distribution in a close-coupled catalytic converter (CCC) are presented. The experiments were carried out using a glow measurement system. Flow distribution at the exit of the first monolith in the CCC was measured using a pitot tube under steady and transient flow conditions. Numerical analysis was done using a CF D code at the same test conditions, and the results were compared with the experimental results. Experimental results showed that the uniformity index of exhaust gas velocity decreases as Reynolds number increases. Under the steady flow conditions, flow through each exhaust pipe concentrates on a small region of the monolith. Under the transient flow conditions, flow through each exhaust pipe with the engine firing order interacts with each other to spread the flow over the monolith face. The numerical analysis results support the experimental results, and help explain the flow pattern in the entry region of the CCC.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.857-862
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• 2011

상세 화학반응 모델을 이용하여 3차원 터빈 배기가스 유동을 2차원 축대칭 유동으로 가정하여 해석하였다. GRI의 35 화학종 217 단계의 상세 모델과 메탄 반응만을 간략화 시킨 11화학종 15단계 모델을 적용하여 비교하였다. 메탄 화학반응을 적용한 결과 저부에서 터빈 배기가스의 이차 연소가 나타났고 터빈 배기 노즐이 없는 경우에 비하여 온도가 600K 정도 더 높게 나타났다. 실제 3차원 문제에서는 국부적인 온도는 더 높을 수 있음을 의미한다. 화학 반응 모델에 따라 저부에서의 연소 영역과 화학종 분포도 약간 다르지만 저부에서의 이차 연소는 모두 포착하였다. 다만 간략화된 모델인 경우 엔진 플룸의 구조에 약간의 영향을 주는 것을 관측된다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.324-330
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• 2019

선택적 촉매환원법은 산업 설비에서 분사되는 배기가스의 탈질 과정에 유용한 방법이다. 촉매 층 입구에서의 암모니아-질소산화물의 혼합비 분포는 탈질 과정에서 중요하다. 본 연구에서는 전산해석 기법을 이용하여 탈질설비의 입구 배기가스 내 질소산화물의 유동 분포에 따른 암모니아 분사 노즐의 유량을 조절하여 NH₃/NO 몰 비의 균일도를 개선하였다. 출구 X/H = 3 지점에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 균일, 포물선, 상향 솔림, 임의 등 4가지 입구 유동 형태에 대해 8개의 분사 노즐의 암모니아 분사 유량을 도출하였다. 정상상태의 비압축성 점성 이차원 유동장 해석을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-FLUENT에 k-𝜖 난류모델을 적용하였다. 본 해석의 결과, 입구 배기가스의 유동 형태 별로 9.58%에서 80.0% 의 몰 비 개선 효과를 나타내었다.

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

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.153-160
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• 2019

디젤 선박 운행 횟수의 증가로 인한 대기오염이 심각해짐에 따라 선박의 유해배출가스에 대한 규제가 강화되고 있다. 따라서 선박용 디젤 배기 후처리 장치의 개발이 요구되고 배기 처리 장치는 유동 균일도가 높을수록 처리효율이 증가된다. 본 연구에서는 ANSYS Fluent를 이용하여 기존 저감장치, 저감장치 내부의 Baffle 설치시, 배기가스 유량에 따른 배압과 유동 균일도를 시뮬레이션 하였다. 기존 장치조건에서는 시스템 배압이 38 ~ 40 mbar로 나타났으며, 유동 균일도는 DOC 입구와 출구에서 약 84 ~ 92%로 나타났다. 시스템 내부에 Baffle을 설치한 경우 압력이 상승되고 유속 증가로 인해 유동 균일도가 낮아진다. 배기가스 유량을 $7,548kg\;h^{-1}$에서 $3,772kg\;h^{-1}$로 50% 감소했을 때, 낮은 유속에 의해 DOC 입구와 출구의 유동 균일도는 약 1 ~ 3% 증가했다. DPF의 경우 불균일한 유동이 DOC를 균일하게 거쳐 흐른 후 유입되기 때문에 유동 균일도가 98 ~ 99%로 높게 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제21권3호
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• pp.53-60
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• 2017

연소로에서 질소산화물을 저감하기 위하여 여러 가지 방법으로 연구가 진행되어 오고 있는데 그 중에 배기가스를 재순환하여 저감하는 방법이 있다. 본 연구는 배기가스를 재순환하는 방법으로 연소로 외부에 코안다 노즐을 이용하여 배기가스를 재순환 유입하는 방법을 사용하였다. 코안다 노즐을 이용하여 배기가스를 재순환하고 혼합가스는 연소로 접선 방향으로 투입하여 선회유동을 유발하는 특징을 가지는 배기가스 재순환 버너이다. 이러한 버너에서 연소로 내의 선회 유동 특성을 살펴보고 온도와 반응속도 분포를 살펴봄으로써 코안다 노즐을 이용한 재순환 버너의 연소 유동 특성을 규명하였다. 과잉공기계수와 코안다 노즐 간격을 변화하여 배기가스 재순환 유입량 특성을 살펴보았으며 과잉공기계수를 증가하면 재순환 유입량비가 증가하였고 코안다 노즐 간격을 증가하면 코안다 노즐 공기 출구에서 속도가 낮아져서 재순환 유입량이 감소한다는 특성을 알았다. 배기가스 출구에서 평균온도는 코안다 노즐 간격 변화에 거의 무관하며 과잉공기계수 증가에 따라 감소하는 것을 알았다. 이러한 특성으로 배기가스 출구에서 NOx 농도는 과잉공기계수 증가에 따라 현저히 감소하고 코안다 노즐 간격에는 상대적으로 영향이 적은 것으로 나타났다.