• 항공우주기술
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• 제1권2호
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• pp.113-122
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• 2002

3단형 과학로켓의 주엔진 추진제의 분사균일성에 대하여 수치해석을 수행하고 설계 개선안을 도출하였다. 분사기 유로는 동일한 압력강하를 가지는 다공성 매질로 처리하였다. 산화제와 연료 모두 공급 유로의 반대쪽에서 분사속도가 높은 것으로 예측되었으며 이는 유동정체에 따른 정압 상승에 기인한다. 산화제 매니폴드 내부의 수직분리판에 유로를 구성함으로써 매니폴드 중심과 외곽에서의 분사균일성을 향상시킬 수 있었다. 산화제 공급유로가 경사를 가지더라도 분사균일성과 압력손실에 미치는 영향은 거의 없었다. 또한 산화제/ 연료에 대한 분사속도로부터 혼합비의 분포를 예측하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.130-134
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• 2006

분사면 냉각성능을 개선하기 위한 액체로켓 엔진 연료 매니폴드내의 분리판 설치에 따른 분사균일성 변화를 관찰하였다. 3차원 전산유동해석으로 5개 후보 설계에 대하여 분사균일성을 비교하였으며 최적설계에 대하여 측정결과와 비교함으로써 해석방법을 검증하였다. case I과 II는 매니폴드로 공급되는 유량 전체가 분리판 아래로만 흘러 유속이 크게 증가한다. 하지만 분리판이 끝나는 지점에서의 유속변화와 분사면 중심에서의 유량의 집중으로 분사균일성이 크게 저하된다. 이에 비해 분리판이 입구에서 떨어져 장착된 case III와 IV는 유동이 분리판 위, 아래로 흐를 수 있어 유량집중이 완화되므로 균일한 분사특성을 가진다. 비교한 5가지 설계 중 냉각성능과 분사균일성 측면에서 case IV가 최적으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.92-100
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• 2005

로켓엔진 연소기의 분사면 냉각성능을 개선하기 위한 연료 매니폴드의 최적형상을 제시하였다. 매니폴드의 형상은 분사균일성을 최대한 유지하면서 분사면 중심의 냉각성능을 높일 수 있어야 한다. 이를 위하여 7가지 후보 형상에 대하여 냉각성능을 비교한 결과 분사기 2-3열과 9-10열 사이에 분리판이 설치된 형상이 최적인 것으로 판단되었다. 분사균일성은 설계원형과 유사한 수준이며 분사면의 최고온도는 27$\%$ 감소하였다. 또한 매니폴드의 형상 변화에 의한 추가적인 압력강하는 거의 없을 것으로 예측되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1140-1147
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• 2009

펌프공급방식 액체로켓엔진 가스발생기의 매니폴드를 대상으로, 연료 및 산화제의 유량 균일성을 파악하기 위하여 유동해석을 수행하였다. 3가지의 연료링과 3가지의 분사기 헤드 형상에 대하여 유동해석을 수행함으로써, 유량균일성을 검토하였다. 이를 통해 최적의 유량균일성을 가지는 연료링과 분사기 헤드의 형상을 결정하였다. 또한 분사기 출구에서의 혼합비 분포를 유동해석 결과로부터 도출하였다. 이를 통하여, 연료와 산화제 모두 유량균일성이 우수한 형상을 결정할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.215-218
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• 2005

로켓엔진 연소기의 분사면 냉각성능을 개선하기 위한 연료 매니폴드의 최적형상을 제시하였다. 매니폴드의 형상은 분사균일성을 최대한 유지하면서 분사면 중심의 냉각성능을 높일 수 있어야 한다. 이를 위하여 7가지 후보 형상에 대하여 냉각성능을 비교한 결과 분사기 2-3열과 9-10열 사이에 분할 판이 설치된 형상이 최적인 것으로 판단된다. 분사균일성은 설계원형과 유사한 수준이며 분사면의 최고온도는 $27\%$ 감소하였다. 또한 매니폴드의 형상 변화에 의한 추가적인 압력강하는 거의 없을 것으로 예측되었다.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.410-418
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• 2012

선택적 촉매환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에서 사용되는 환원제의 효용성을 극대화하기 위해 적용되는 암모니아주입관(ammonia injection gun, AIG) 성능은 유량의 분배, 공기분배다기관(air distribution manifold, ADM)의 배치 그리고 노즐의 배열 및 형상 등에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 기법을 이용하여 AIG 성능의 지표가 되는 토출 유량 균일도를 통계적인 수치로 표현하여 관련된 설계인자들과 SCR 시스템의 성능 사이의 상관관계를 평가하고자 하였다. 관내 유동에서 일어나는 유체역학적인 현상의 영향으로 AIG에 대한 공급유량이 증가할 때 각 노즐에서의 토출 유량의 균일도는 감소하는 해석결과를 얻었으며 헤더로부터 가까울수록 분지관으로의 유량분배율이 낮아짐과 동시에 헤더에 가까운 노즐일수록 토출유량이 적어지는 현상을 파악하였다. 각 분지관에 대해 유입 면적대비 노즐의 총 면적비가 0.5 미만일 때 토출 유량의 균일도와 분지관의 유량분배가 매우 균일해지는 것으로 파악되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.15-24
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• 2013

Numerical studies were conducted to investigate the internal flow field and combustion characteristics of DISI engine with methanol blended in gasoline. Dual injection was applied and the characteristics were compared to single injection strategy. The amount of the fuel injection was corresponded to air-fuel ratio of each fuel for complete combustion. The preforming model in this study, software STAR-CD was employed for both modeling and solving. The operating speed condition were at 4000 rpm/WOT (Wide open throttle) where the engine was fully warmed. The results of single injection with M28 showed that the uniformity, equivalence ratio, in-cylinder pressure and temperature increased comparing to gasoline (M0). When dual injection was applied, there was no significant change in uniformity and equivalence ratio but the in-cylinder pressure and temperature increased. When M28 fuel and single injection was applied, the CO (Carbon monoxide) and NO (Nitrogen oxides) emission inside the combustion chamber increased approximately 36%, 9% comparing with benchmarking case in cylinder prior to TWC (Three Way Catalytic converter). When dual stage injection was applied, both CO and NO emission amount increased.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.81-88
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• 2013

케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소방식 액체엔진용 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 설계점에서 연소시험을 수행하였다. 설계된 산화제 과잉 예연소기는 산화제 일부와 연료를 혼합헤드를 통해 연소실에 공급하여 연소시키고 나머지 산화제를 연소실 재생냉각채널을 거쳐 연소실 중앙의 분사공을 통해 연소실로 주입하여 기화시키는 형태로 최종적으로 연소압 20 MPa, 혼합비 60에서 작동한다. 혼합헤드에는 단일 와류형 분사기를 벌집형태로 배열하였으며 가스 온도 균일성 향상과 연소 안정성 향상을 위한 혼합링과 터빈까지의 배관을 고려한 노즐을 장착하였다. 설계점 연소시험에서 산화제 과잉 예연소기는 높은 연소 안정성과 생성가스의 균일한 온도분포를 보였다.