• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.22-28
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• 2015

LPG가 수송용 연료로서 경쟁력을 유지하기 위해서는 지속적인 기술개발을 통해 휘발유와의 연비격차를 감소시키고 후처리시스템 등에 의한 가격 부담을 낮추어야 한다. 이에 본 연구에서는 안정적인 희박연소 구현을 통한 연비개선을 얻기 위해 실린더 중앙에 점화플러그와 연료분사기가 인접해 있고, 연료가 분사된 후 바로 점화가 이루어지도록 하는 분무유도방식의 LPG 직접분사엔진을 개발의 일환으로 연소제어인자의 변화에 따른 연소 특성을 분석하였다. 안정적인 연소를 위해 국부적으로 농후한 혼합기를 형성하는 성층희박연소의 특성상 일정 수준이상의 질소산화물이 배출되는 문제점을 갖고 있다. 질소산화물 저감을 위해 EGR을 적용한 결과 연료소비율과 THC의 배출은 약간 증가하지만 $NO_x$배출은 약 15% 저감되었다. EGR 적용에 의한 연소속도의 감소는 초기 화염발달 시기에 집중되어 나타났으며 흡입공기의 희석효과에 의해 EGR율이 증가할수록 최대 열방출율 및 열방출율 증가 기울기가 감소하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제20권3호
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• pp.149-155
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• 2015

With increasing of GDP, the registration number of passenger cars has exceeded 20 million last year in Korea. Especially, the registration number of the diesel engine vehicles has been increasing. However, the WHO(World Health Organization) IARC (International Agency for Research on Cancer) has reported that diesel engine exhaust gas is an one of HAPs, which has carcinogenic for human, and they have designated it to Group 1. To solve this problem, exhaust gas from diesel engines has to be controlled. Thus, it has been controlling by European regulatory standard in Korea. On the other hand, in order to meet the enhanced emission regulations, all manufacturing company applied $NO_x$ control device to vehicles such as EGR (Exhaust Gas Recirculation), SCR (Selective Catalytic Reduction) and so on. However, these devices (EGR, SCR) were operated by difference reaction mechanism respectively, and the composition of exhaust gas would be differenced from that of them. In this study, it was conducted to evaluate variety characteristics on changing of exhaust gas composition by each $NO_x$ control device, and the heavy duty diesel trucks were chosen as experimental vehicles. From the result, it revealed that vehicles (with EGR) were discharged higher THC as 52.5% than that of others (with SCR). However, it did not followed that trend, in the case of CO; it was discharged as 57.2% lower than that of others (with SCR). In the future, these data would be used to apply to efficient $NO_x$ control device for meeting to EURO 6.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.87-95
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• 2009

EGR(Exhaust gas recirculation) provides an important contribution in achieving the development targets of low fuel consumption and low exhaust emission levels on gasoline engine for hybrid vehicles while allowing stoichiometric fuelling to be retained for applications using the three-way catalysts. However, the occurrence of excessive cyclic variation with high EGR normally prevents substantial fuel economy improvements from being achieved in practice. Therefore, the optimum EGR rate in gasoline engine for hybrid vehicles should be carefully determined in order to achieve low fuel consumption and low exhaust emission. In this study, 2 liters gasoline engine with E-EGR system was used to investigate the effects of EGR with optimum EGR rate on fuel economy, combustion stability, engine performance and exhaust emissions. As the engine load becomes higher, the optimum EGR rate tends to increase. The increase in engine load and reduction in engine speed make the fuel consumption better. The fuel consumption was improved by maximum 5.5% at low speed, high load operating condition. As the simulated EGR variation on a cylinder is increased, due to the increase in cyclic variation, the fuel consumption and emissions characteristics were deteriorated simultaneously. To achieve combustion stability without a penalty in fuel consumption and emissions, the cylinder-to-cylinder variations must be maintained under 10%.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제13권4호
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• pp.62-68
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• 2008

본 연구에서는 토양 이송 장치, 로터리킬른, RTO, 사이클론 및 백필터 등으로 구성되어 있고 이동이 가능한 저온열탈착 장치를 제작하여 현장유류오염토양의 처리시험을 수행하였다. 제작된 열탈착장치는 LPG를 연료로 사용하고 배출되는 가스를 RTO를 통하여 재순환하는 방식을 적용하여 경제적인 운전이 가능하도록 하였다. 장치의 현장시험을 위하여 경유와 $C_30$ 이상의 heavy oil로 혼합 오염된 현장토양(2,690 mg TPH/kg soil) 을 먼저 선별기를 통해 50 mm 이하의 입경을 가진 토양으로 채 분리한 후, LTTD 장치의 로터리킬른에 체류시간 15분 조건에서 시간당 7$m^3$의 양으로 투입하였다. 열탈착장치의 온도를 각각 평균 $567^{\circ}C$와$692^{\circ}C$로 조정한 후 오염토양의 정화 운전을 수행한 결과, 배출되는 정화토양의 TPH 농도는 각각 46 mg/kg과 32 mg/kg로서 각각 평균 98.3과 98.9%의 높은 정화 효율을 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.31-38
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• 2015

현재 기후 온난화의 주요원인 이산화탄소의 배출은 전 세계적으로 문제가 되고 있다. 이에 따라, 기존에 존재하는 화력 발전소 및 철강 공장과 같은 다량의 이산화탄소를 발생시키는 공장에서는 이산화탄소의 격리와 저장 등의 기술이 필요해졌고, 현재 많은 공장에서 실제 분리가 일어나고 있다. 또한 이러한 직접적인 배출량 감소 말고도 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있는 일산화탄소, 수소 등의 환원가스의 재사용에 대해서도 여러 방식으로 연구가 이루어지고 있다. 이에 따라, 대표적인 가스 분리공정 중 하나인 Pressure swing adsorption(PSA)나, 최근 몇몇 공장에서 실 사용이 이루어지고 있는 막 분리공정을 사용하여 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 분리하는 많은 연구들이 수행되어 왔다. 또한, 이 두 종류의 공정을 합친 하이브리드 공정에 대한 연구도 존재했다. 하지만 분리 목표 가스가 두 가지 이상인 다성분 기체에 대하여 연속공정 모델을 만들고, 이 모델 전체에 대해 조업 최적화 및 경제성 평가를 다룬 연구는 진행되어 오지 않았다. 본 논문에서는 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 및 다른 기체들을 포함한 다성분 기체를 대상으로 환원가스로 사용 가능한 일산화탄소, 수소와 분리 저장이 필요한 이산화탄소를 분리하는 PSA와 막 공정을 사용한 연속공정 모델을 개발하고, 이 모델을 사용하여 가능한 시나리오들을 생성한 뒤 조업 최적화를 진행해 경제성을 평가하였다. 그 결과, 수소 가스의 조성이 초기에 14% 정도일 경우 수소를 분리하는 것보다 연료로 사용해야 하며, $CO_2$와 CO의 조성이 30% 정도로 유사할 경우 $CO_2$를 먼저 분리하는 것이 유리하다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 진행한 결과를 통해 분리 대상 기체의 분리 경제성을 분석하여 가스 분리 여부 결정에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.857-864
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• 2011

순산소연소는 높은 연소 효율과 적은 배가스량, 낮은 질소산화물 농도를 장점으로 하고 있으며 연소온도 조절을 위한 배가스 재순환에 의해 배출되는 연소가스중의 $CO_2$ 농도를 95%까지 농축이 가능하므로 석탄 연소설비에 대한 유망한 CCS 기술로 부각되고 있다. 본 연구는 순산소연소 조건에서 배가스의 재순환을 통한 $CO_2$ 농도 증가에 기인하는 직접 황화반응이 탈황효율에 미치는 영향을 평가하고 반응온도, $CO_2$ 농도, $SO_2$ 농도상승이 $SO_2$ 제거효율에 미치는 영향과 배가스 중 수분 등이 $SO_2$ 제거효율에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하였다. 반응온도 $1,200^{\circ}C$까지 온도 상승에 따라 $SO_2$의 제거효율은 증가하였고 Ca/S비, $CO_2$ 농도와 수분이 증가할수록 $SO_2$ 제거효율이 증가하였다. 이러한 운전변수는 영향인자 평가를 통하여 Ca/S 비>체류시간>$O_2$농도>반응온도>$SO_2$농도>$CO_2$농도>수분농도의 순으로 탈황반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 운전변수별 실험결과를 이용하여 로내 건식탈황에 있어서 각 운전변수별 성능 영향인자를 평가할 수 있는 반경험적 모델식을 도출하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.16-23
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• 2011

Low temperature combustion is one of the advanced combustion technology in an internal combustion engine to reduce soot and nitrogen oxides simultaneously. In present experiment three kinds of injector were used to investigate the influence of injection angle and number of nozzle holes on the low temperature combustion in a heavy duty diesel engine. Low temperature diesel combustion is realized from the exhaust gas recirculation rate of 60%. Indicated mean effective pressure of low temperature combustion corresponds to the 70% level of conventional diesel engine combustion. Reduction of hydrocarbon and carbon monoxide, which are produced in low temperature combustion because of the low combustion temperature and a deficit of oxygen, was achieved by using various injector configuration. The result of experiment with $100^{\circ}$ injection angle and 8 holes showed that reductions in hydrocarbon and carbon monoxide could be achieved 58% and 27% respectively maintaining the 7% increased indicated mean effective pressure in low temperature diesel combustion compared with conventional injector.

• 한국연소학회지
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• 제20권2호
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• pp.28-35
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• 2015

In this study, the CH4/air lean-rich combustion system with exhaust gas recirculation (EGR) was investigated to explore the potential for lowering pollutant emissions. To achieve this purpose, experiments of lean-rich combustion system with EGR were conducted to measure the changes in the characteristics of the pollutant emission and flame shape with various equivalence ratios and EGR rates. Here, this study was applied to the fuel distribution ratio of 3:1 for the formation of the lean and rich flames. Additionally, the results were compared with $CH_4$/air lean premixed combustion system. The results show that flame shape of lean-rich combustion system was determined by lean and rich equivalence ratios (${\Phi}_L$ and ${\Phi}_R$) and stratified flame was formed with increasing ${\Phi}_R$. According to the pollutant emission characteristics based on experimental results, the NOx and CO emission index (EINOx and EICO) decreased with increasing EGR rate. Especially, in the range needed to form a stable flame, the reduction rates of EINOx and EICO were approximately 47% and 48% for an EGR rate of 25%, global equivalence ratio of 0.85 and ${\Phi}_L$ of 0.80 compared with lean premixed combustion system (${\Phi}$ = 0.78).

• 동력기계공학회지
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• 제19권3호
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• pp.16-21
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• 2015

Nitrous oxide($N_2O$) concentration in the atmosphere has been constantly increased by the human activities with industrial growth after the industrial revolution. One of factors to increase $N_2O$ concentration in the atmosphere is the $N_2O$ emission caused by the combustion of marine fuel. Especially, a sulfur component included in marine fuel oils is known as increasing the $N_2O$ formation in diesel combustion. Form this point of view, $N_2O$ emission from a ship is not negligible. On the other hand, Exhaust gas recirculation(EGR) that have thermal, chemical and dilution effect is effective method for reducing the NOx emission. In this study, an author investigated $N_2O$ reduction by using EGR on a direct injection diesel engine. The test engine was a 4-stroke diesel engine with maximum output of 12 kW at 2600rpm, and operating condition of the engine was a fixed load of 75%. The experimental oil was a blend-fuel that were adjusted with sulfur ratio of 3.5%, and EGR ratio of 0%, 10%, 20% and 30%. In conclusion, diesel fuel that contained 3.5% sulfur component increased $SO_2$ emission in exhaust gas, and increment of EGR ratio reduced NO emission. Moreover, $N_2O$ emission was decreased as over 50% at EGR ratio of 10% and reduced 100% at EGR ratio of 30% compared with $N_2O$ emission of 0% EGR ratio.