• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.401-406
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• 2020

자동차에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물은 요사이 문제가 되는 미세먼지의 주요 요인 중 하나이다. 질소산화물(NOx)은 고온 조건에서 연소가 진행될 때 발생하므로 연소시 온도를 낮추는 방법으로 발생을 억제하고 있다. 자동차에서는 일반적으로 배기가스 재순환(EGR)을 사용하여 연소 온도를 낮추는 방법으로 감소시킨다. 그러나 EGR 비율이 높아질수록 NOx의 양은 저감되나 연소 안정성의 하락으로 인한 불완전연소 가능성의 증가로 일산화탄소와 미연탄화수소의 양이 증가하여 오히려 오염물질이 증가하는 문제를 발생시킬 수 있다. 여기에서는 연료 입자에 음파를 조사하여 연료 입자의 운동성을 향상시켜 연소가 원활히 진행되게 하여 연소의 안정성을 향상시키는 방안에 대하여 해석적 및 실험적 방법으로 연구하였다. 해석적 방법으로는 유동해석 소프트웨어를 사용하여 연료 입자에 다양한 주파수의 음파를 조사하여 연료 입자의 움직임 변화에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 작은 연료 입자의 조건에서는 고주파의 음파에 의해 영향을 많이 받고, 연료 입자가 큰 조건에서는 저주파의 음파에 의해 영향을 많이 받아 운동성이 증가함을 알 수 있었다. 실험적 방법으로는 연소실을 구성하여 정해진 당량비 조건에서 연소시키며 다양한 주파수의 음파를 조사하며 연소실내 압력을 측정하는 연구를 진행하였다. 측정된 압력으로부터 열방출량을 계산하면 연소의 진행 상황에 대한 정보를 얻을 수 있는데, 실험 결과 초기 연소시 상대적 저주파 조사 조건에서 열방출량이 증가한 것을 확인할 수 있었다.

• 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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• 제18권2호
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• pp.5-11
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• 2014

The purpose of this study is to investigate the specific characteristics of combustion and exhaust emissions on a 4-cylinder common rail diesel engine as EGR rate and the rate of blended bio-diesel was altered. Bio-diesel fuel which is a sort of alternative fuels can be adapted to diesel engine directly without modifying. This study was performed to 2000rpm of engine speed with torque 30Nm while EGR rate and the rate of blended bio-diesel was changed. Decreasing combustion pressure and increasing the rate of heat were occurred when we had changed the EGR rate on the 20% of bio-diesel blended diesel fuel. The maximum pressure of combustion and the IMEP became higher as the EGR rate and the rate of blended bio-diesel were changed. Exhaust gas temperature was increased the higher rate of the blended bio-diesel under the fixed EGR rate. However, it went down as the EGR rate increased. The amounts of CO and Soot were reduced with increasing the rate of the blended bio-diesel without changing EGR rate and raised with increasing of the EGR rate. On the fixed EGR rate, NOx was increased along with growing the rate of the bio-diesel. On the other hand, it was decreased while EGR rate were going up.

• 한국추진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.75-81
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• 2014

우주발사체 이륙 시 발생하는 연소 후류에 의한 발사체 및 발사대 구조물에 대한 손상을 방지하기 위해 적절한 형상의 화염유도로가 구축되어야 한다. 화염유도로는 발사체로부터 배출되는 풀룸이 재순환되거나 역류가 발생하지 않는 적절한 형상으로 설계되어야 하며, 발사장 주변 여건과 운용되는 발사체의 엔진 특성이 반영되어야 한다. 본 논문에서는 한국형발사체 1단부 엔진 특성을 고려하여 화염유도로 기초 형상을 설계하였으며, 플룸을 추진제 연소가스 대신 공기로 가정한 전산유동해석을 통해 화염유도로 형상에 따른 연소 후류의 영향에 대해 분석하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.3-11
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• 2022

전기차 수요의 증가로 향후 폐차 혹은 배터리 노후화로 인한 폐배터리 배출량 급증이 예상됨에 따라 이에 대한 적정 관리가 시급한 실정이다. 기술개발 측면에서는 데이터 기반 진단 등 다양한 폐배터리 진단 및 관리 기술이 주목을 받고 있다. 또한 로봇기반 자동 해체 기술은 산업 현장에서의 Test 검증 및 향후 배터리 관련 데이터베이스와의 연동이 필요한 것으로 보인다. 특히 향후 폐배터리 순환과정에서의 효율화와 동시에 안전성/친환경성 제고를 위한 다양하고 선진적인 배터리 진단 및 평가기법 개발 및 보급이 중요하다. 또한 리튬 관련 화학물질 배출이동에 대한 데이터베이스화와 배터리 연소시 가스유출위험 및 소방안전에 관한 평가 및 대처가 중요할 것으로 보인다. 더 나아가 데이터 기반 진단/분류/해체 과정을 재활용/최종폐기와 연계된 다양한 관점에서의 폐배터리 전주기 관리 최적화 등에 향후 더 많은 연구개발이 필요하다고 판단된다. 그리고 일련의 데이터는 차후 배터리 생산 시 환경적 부담을 감소시키고 재이용/재활용이 원활하도록 청정설계 및 제조에 기여해야 한다. 또한 이러한 최적화는 전기차 배터리의 향후 기술 및 시장 변동을 감안하여 추진되어야 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.538-545
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• 2020

화력발전소의 옥외 저탄장은 주변 지역의 환경오염 문제로 인하여 국내외적으로 옥내 저탄장으로 전환되고 있는 추세이다. 하지만 옥내 저탄장의 경우 실내의 석탄 비산과 유해가스의 발생이 문제가 되고 있다. 본 연구는 옥내 저탄장 내부를 외기의 풍속 및 풍향에 따른 내부 유동장 특성과 환기량을 분석하여 환기 방안을 제시하고자 한다. 옥내 저탄장 내부에서의 실제 유동 측정 정보를 기반으로 하여 CFD 해석을 수행하였다. 외기 풍향이 동풍일 때 풍속이 6 m/s인 경우와 2 m/s인 경우를 비교해본 결과는 6 m/s일 때 Monitor louver로 배출되는 유속이 2 m/s일 때보다 빠르며 재순환 영역이 뚜렷하게 나타났다. 또한 외기 풍향이 서풍일 경우에도 동풍과 경향이 비슷함을 확인하였다. 풍속에 따른 환기량을 확인한 결과는 풍속이 6 m/s인 경우에는 환기 횟수는 13.1회, 2 m/s인 경우에는 4.4회의 환기가 가능하다. 풍속이 2 m/s인 경우에 일반 공장의 시간당 필요 환기 횟수에 미치지 못하여 다소 개선이 필요한 실정이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권11호
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• pp.1065-1072
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• 2012

바이오디젤 연료는 그 안에 포함된 산소성분으로 인해 압축착화엔진에 사용했을 때 일반디젤 연료보다 더 적은 입자상 물질을 배출한다. 따라서 이 연료를 저온연소 기법에 적용하는 경우 보다 효과적으로 $NO_x$-PM을 동시 저감할 수 있고 그로부터 저온연소 운전영역의 확장을 기대할 수 있다. 이번 연구에서는 일반디젤과 대두유 기반의 바이오디젤 연료를 이용하여 산소농도 5~7%의 Dilution controlled regime에서 저온연소 운전을 구현하고 성능 및 배기 특성을 조사하였다. 엔진 실험 결과로부터 바이오디젤 연료의 경우 디젤에 비해 약 14% 낮은 발열량에도 불구하고 높은 세탄가 및 함산소 성질로 인한 연소효율 증가로 동일 연료량 분사 시 이보다 더 낮은 약 10~12% 정도의 출력이 감소함을 볼 수 있었다. 배기 측면에서도 바이오디젤 내 산소원자가 입자상물질의 산화반응을 촉진하여 최대 90%의 smoke 저감이 가능함을 관찰하였다. 또한 엔진 과급 실험으로부터 과급을 사용하여 저온연소 및 바이오디젤 사용으로 인한 출력 저하를 개선할 수 있음을 확인하였으며 과급과 바이오디젤 연료의 동시 적용을 통해 산소농도 11~12%의 EGR 가스 투입으로도 저온연소에 상응하는 PM-$NO_x$ 동시 저감이 가능함을 보여주었다. 이런 결과는 결국 이와 같은 과급 및 바이오디젤 연료의 적절한 조합으로부터 엔진 출력 향상과 배기특성 개선이 동시에 달성할 수 있고 이로부터 운전영역의 확대가 가능함을 의미한다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권1호
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• pp.37-45
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• 2006

대량 발생되어 환경 문제를 유발하는 폐플라스틱의 처리방법으로 열분해에 의한 대체 연료유 생산 기술이 부각되고 있다. 본 연구에서는 국내 폐플라스틱의 발생 현황, 국내외 유화 기술 현황, 유화의 기본적인 공정 기술과 문제점, 그리고 한국에너지기술연구원에서 개발된 유화의 신기술을 소개하였다. 이 공정의 특징은 열가소성 폐플라스틱이 혼합된 원료에 대해 공정 운전의 자동화에 의한 연속 운전이 가능하고, 반응 공정이 무촉매이지만 왁스 생성을 최소화한 순환식 분해 반응 공정이며, 또한 생성 가스의 재 사용과 슬러지로 부터 오일 회수에 의한 배출 산사물의 양을 줄이는 등의 특징을 가진 경제적, 환경적으로 많은 장점을 가지고 있다. 연간 300톤 규모의 파이롯트 플랜트 실험 결과는 정상 운전이 3일 이상의 연속 운전에 의해 오일 수율을 $81\%$ 정도 얻었다. 증류탑 상단과 하단에서 얻은 생성유는 각각 가솔린과 디젤인 경유보다 조금 높은 끊는점 분포를 보였다.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2005년도 추계정기총회 및 제26회 학술발표대회 고분자리싸이클링기술 특별심포지엄
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• pp.34-46
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• 2005

대량 발생되어 환경 문제를 유발하는 폐플라스틱의 처리방법으로 열분해에 의한 대체 연료유 생산 기술이 부각되고 있다. 본 연구에서는 폐플라스틱의 발생 현황, 국내 외 유화 기술 현황, 유화의 기본적인 공정 기술과 문제점, 그리고 한국에너지기술연구원에서 개발된 유화의 신기술을 소개하였다. 이 공정의 특징은 열가소성 폐플라스틱이 혼합된 원료에 대해 공정 운전이 자동화에 의한 연속 운전이 가능하고, 반응 공정이 무촉매이지만 왁스 생성을 최소화한 순환식 분해 반응 공정이며, 또한 생성 가스의 재 사용과 슬러지의 오일 회수에 의한 배출 잔사물의 양을 줄이는 등의 특징을 가진 경제적, 환경적으로 많은 장점을 가지고 있다. 파이롯트 플랜트 실험 결과는 정상 운전이 3일 이상의 연속 운전에 의해 오일 수율이 81% 정도 얻었다. 증류탑 상단과 하단에서 얻은 생성유는 각각 가솔린과 디젤인 경유보다 조금 높은 끊는점 분포를 보였다.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.1-6
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• 2014

화석연료로부터 에너지를 얻을 때, 연소반응에 의해 이산화탄소가 생성되어 진다. 이렇게 이산화탄소의 배출이 늘어나게 되면 지구온난화 문제가 더욱 심각해지게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 이산화탄소 포집 및 저장기술(carbon capture and storage, CCS) 개발이 요구되고 있다. 하지만 액화 이산화탄소를 수송 시 여러 문제로 인해 지속적으로 BOG (boil-off gas)가 발생하게 된다. 본 연구에서는 $40m^3$저장 탱크 2대에 액화 이산화탄소를 주입하여 압력변화 및 외부열과 선적, 하역 시 발생하는 BOG의 양과 조성을 30일 간 측정하였다. 측정한 결과 16,040 kg의 BOG가 발생하였으며, 조성은 $CO_2$ 99.95%, $N_2$ 0.05%인 것을 알 수 있었다. 또한 상용성 모사기인 PRO/II with PROVISION 9.2를 이용하여 발생한 BOG를 증기 재압축 냉동사이클을 통해 재액화 하는 전산모사를 수행하였다. 그 결과 냉동사이클의 총 순환유량은 42.07 kg/h, 응축기 설비의 소모량은 48.85 kg/h가 나오는 것을 알 수 있었다.