본 연구에서는 연료의 핵심기술인 분사기술을 향상시키기 위하여 연료의 고압분사와 초음파 에너지 공급기술을 이용하여 연료의 미립화를 시도하고 EFI연료 분사방식에서 초음파 공급장치를 개발하여 추후 직접 분사식 초음파 무화장치의 개발을 위한 기초를 마련하고 직접 분사식에서 문제시되어지는 분사 초기 또는 분사 말기의 분사연료 미립화의 분사 전구간에서의 분사연료의 미립화를 시도하기 위한 기초를 마련하고자 한다.
금속분말을 청정 에너지원으로 이용하기 위해 금속분말 소형 연소기의 구현이 필요하다. 이를 위한 선행연구로 연료 공급 시스템인 핀틀인젝터형(pintle injector type) 금속분말 공급장치의 중요 성능인 분사량을 실험적으로 측정하였다. 분사량 측정 시험에 앞서 간단한 금속분말 공급 시험으로 확인된 문제점을 장치의 변경을 통해 해결하였다. 측정 시험의 결과, 연료 공급 장치에 이송 가스 압력이 상승함에 따라 많은 질유량의 금속분말이 분사되었고 압력에 따른 정량적 분사량을 확인하였다. 이송 가스와 금속분말의 혼합 성능을 개선하여 균일한 분사를 하고자 이송 가스를 25 Hz로 가진 하여 공급하였고 가진이 없는 경우의 실험결과와 비교하였다.
발전설비에서의 질소산화물 배출 규제치가 강화됨에 따라 1990년대에 설치된 HRSG도 탈질설비를 추가로 설치해야 하는 상황이 되었다. 그러나 HRSG 내부에 촉매와 암모니아 분사장치 모두를 설치할 수 있는 공간이 없기 때문에 그 대안으로써 HRSG 내부에는 촉매만 설치하고 암모니아 분사장치는 가스터빈 배기덕트로 변동하여 설치하는 것을 검토하였다. 본 연구에서는 인천복합발전소를 대상으로, 암모니아 분사장치를 HRSG 중압 과열기 후단과 가스터빈 배기덕트에 설치하여 암모니아를 분사였을 때 대기 배출기준 8.5 ppm을 만족하는 암모니아 소비량을 각각 측정하였다. 연구결과 가스터빈 배기덕트 암모니아 분사방식이 HRSG 중압 과열기 후단 분사방식에 비해 소비량이 1.2배 정도 증가한 것으로 나타났다. 따라서 HRSG 수명 30년 운영을 고려한다면 HRSG 내부에 암모니아 분사장치를 설치할 수 없는 경우 가스터빈 배기덕트에 암모니아 분사장치를 설치하는 것이 추천된다.
매년 장마철에는 수막현상으로 인한 교통사고가 빈번하게 발생한다. 본 연구는 수막 형성 억제를 위해 타이어 앞부분에 설치되는 공기 분사 장치의 성능을 평가하는 것으로서, 공기 분사에 의한 수막 형성 억제를 모사할 수 있는 실험 장치를 제작하고, 수막 형성 억제 과정을 가시화하여 공기 분사 장치의 성능을 파악하고자 한다. 실험 변수로서 노즐의 형상 3가지와 수막에 대한 분사각 3가지에 대해 상세히 그 영향을 조사하였으며, 그 결과 분사각은 10도(지면에 대해서는 80도), 노즐 형상은 일자형일 때 수막 억제 효과가 가장 큰 것으로 파악되었다.
양파의 껍질에 칼금을 내고 꼭지와 뿌리를 절단한 후 회전하는 두 개의 롤러 위에 양파를 낙하시켜 구르게 하면서 그 위에 고압공기를 분사시켜 양파의 외각 껍질을 제거하는 공기분사식 박피장치의 최적 작동조건을 구명하기 위하여 수행한 시험결과를 요약하면 다음과 같다. 1, 박피장치에 고압공기를 분사하지 않았을 때, 롤러의 원주속도가 빠를수록, 양파의 무게가 가벼울수록 구름소요시간은 줄어들었고 직경방향 구름율이 가장 높았는데, 직경방향 구름소요시간이 가장 짧게 나타나는 주롤러의 원주속도는 2.4 m/s이었다. 2. 주롤러의 원주속도 2.4 m/s일 때 양파의 무게, 분사공기압 및 칼금수가 증가할수록 박피율은 증가하였으며, 박피율이 가장 높은 조건은 칼금수 4개, 분사공기압 3.5 kg/$cm^2$이상이었다. 3. 박피소요시간은 칼금수가 많을수록, 분사공기압이 높을수록 짧아지는 것으로 나타났고, 칼금수를 4개로 하고 분사공기압을 4.0 kg/$cm^2$이상으로 하면 박피소요시간을 2초 이하로 유지할 수 었다. 4. 양파의 껍질강도는 저장기일과 조건에 따라 다르므로 모든 양파의 박피를 위해서는 분사 공기압을 4.0 kg/$cm^2$이상으로 하고 공기분사시간을 2초에서 5초가지 조절할 수 있는 장치를 부착하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 5. 시험에 사용된 양파는 무게는 150~350$\pm$30 g, 직경 60~120 mm의 크기로 우리나라에서 생산되는 양파의 98%에 적용이 가능할 것으로 생각된다.
오존무 분사장치는 흡입구와 내에 소정의 공간이 형성된 케이스와 자동 손잡이와 $360^{\circ}$회전이 가능해 운반 및 이동이 간편한 케이스, 상기 케이스의 내부 소정 부위에 공기 흡입구로 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지 및 습기를 제거하는 제습 장치와, 원료가스인 공기를 일정하게 제공하는 송풍기, 강력한 살균 소독기능을 지닌 오존발생기, 오존을 발생시키기 위한 고주파 펄스 전원장치, 입자경이 $3{\sim}40{\mu}m$이하의 이류체 미세 분사형 노즐, 살수통(물을 담는 용기) 및 기능 조절부(펄스전원제어, 타이머 조절, 송풍기 제어, 이류체 미세 분사형 노즐스위치 제어)로 성되어 작동하는 것으로 일반적인 가습기와는 다르다. 그리고 강력한 살균, 소독, 탈취 및 대기의 정화 기능이 있는 오존을 이용하는 동시에 기존의 방식보다 간단한 구조의 분무발생 수단을 구비함으로써 전체적으로 구성을 간단하게 하면서 대기 정화 효율을 향상시키는 장점이 있다.
기존의 소형엔진은 캬브레이터 연료 공급 장치를 사용하는 방식으로 연비 및 배기가스 성분이 매우 열악한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 단점을 극복하기위하여 전자분사장치를 장착하기위한 설계 및 작동기법에 대한 연구를 수행하였다. 소형엔진은 저가의 범용 동력장치로서 전자화를 위하여 최소한의 제어장치 만으로 구성되어야 한다 일반적으로 전자화를 위해서는 크랭크 축과 캠축의 위상각 신호를 통하여 연료분사와 점화를 제어하는 것이 일반적인 통례이나 본 연구에서는 크랭크 축의 CPS센서와 흡기포트의 압력변동을 이용하여 연료분사와 점화를 제어하는 기구와 장치를 설계 개발하였다. 본 장치는 저가의 범용 엔진에 적용이 가능하며 제어반복성에도 우수한 특성을 보였다.
연료 분사펌프는 600bar 이상의 고압 연료를 분사밸브를 통하여 디젤기관의 연소실에 연속적으로 공급하는 장치이며, PLUNGER&BARREL 은 분사펌프의 핵심 부품으로 작동하고 고온 고압의 환경에서 $4{\mu}m$ 미만의 초정밀 간극을 유지해야 한다. 이러한 정밀한 가공 상태를 유지하기 위해선 내마모성 및 내열성에 적합한 재료와 열처리가 필수 요소이다. 현재 주로 사용되고 있는 방식은 DIAMOND STONE 에 의한 HORNIG 가공을 주로 사용하기 있다. 하지만, 연삭 가공과는 달리 별도의 치수 보정 장치가 없는 관계로, STONE 마모와 그에 따르는 마모량 공차에 의한 정밀 치수 확보의 어려움으로 인해, 고비용 저효율의 약점을 가지고 있다. 그러므로 기존의 HORNING STONE 방식을 대체한 PIN 방식의 HORNING MACHINE 개발을 목표로 한다.
2차 유동 분사에 의한 추력 방향 제어 방법은 기존의 기계적인 장치를 이용한 방향제어 방법에 비해 부가적인 복잡한 기계적 작동장치와 이에 따른 무게의 증가를 배제할 수 있다. 본 연구에서는 전산 유동해석을 이용하여 2차원 초음속 수축-행창 노즐 유동에 2차 유동을 분사하여, 2차 유동의 분사우치 및 분사 유량 및 분사 각도 등이 추력의 방향 및 크기에 미치는 영향을 밝혀 이들 상호간의 상관관계를 구하여 추력 방향 제어를 위한 최적의 2차 분사 조건을 제시하였다. 유동 해석 견과 2차 유동의 분사 위치는 생성된 경사 충격파가 노즐 출구까지 분포되는 지점이 최대 전향각과 횡추력을 가지는 분사 위치임을 알 수 있었다
최근 세계의 자동차업계에 문제가 되고 있는 연료경제 및 배기공해와 더불어 출력향상을 위하여 채택되고 있는 가솔린 기관의 연료분사장치는 유럽을 중심으로 하여 미국 및 일본에서 급속하게 발전되고 있으며 상당한 수의 자동차가 이를 장착, 주행하고 있어 향후 이러한 추세는 더욱 늘어날 전망에 있으므로 우선 이에 대한 개요를 소개함으로써 국산자동차의 기술적 향상에 기여 코자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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