As the seriousness and necessity of responding to climate change and reducing carbon emissions increases, countries around the world are continuing their efforts to reduce greenhouse gases. Among various efforts, research on CCUS, capturing and utilizing carbon dioxide generated when using carbon-based fuels, is actively being conducted. Studies on pressurized oxy-fuel combustion (POFC) that can be used with CCUS are also being conducted by many researchers. The purpose of this study is to analyze basic information related to the flame structure and pollutant emissions of pressurized oxy-fuel combustion. For this, a counter-flow diffusion flame model was used to analyze the combustion characteristics according to pressure and oxygen concentration. As the pressure increased, the flame temperature increased and the flame thickness decreased due to a reaction rate improvement caused by the activation of the chemical reaction. As oxygen concentration increased, both the flame temperature and the flame thickness increased due to an improvement to the reaction rate and diffusion because of a change in oxidizer momentum. Analyzing the related heat release reaction by dividing it into three sections as the oxygen concentration increased showed that the chemical reaction from the oxidizer side was subdivided into two regions according to the mixture fraction. In addition, the emission index of NO classified according to the NO formation mechanism was analyzed. The formation trend of NO according to each analysis condition was presented.
Seong Min Lee;Ha Young Kim;Byeol Kim;Kwang Il Hwang
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.30
no.2
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pp.165-175
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2024
Hydrogen is being touted as one of the energy sources to combat the climate change crisis. However, hydrogen can leak into enclosed spaces, rise to the ceiling, accumulate, and cause fires and explosions if it encounters an ignition source. In particular, ships that transport hydrogen or use it as a fuel comprise multiple enclosed spaces. Therefore, the dif usion characteristics within these spaces must be understood to ensure the safe use of hydrogen. The purpose of this study is to experimentally determine the diffusion characteristics of helium, which has similar properties to hydrogen, in a closed space on board a ship, and to determine the change in the oxygen concentration along the leakage direction as the air change per hour(ACH) increases to 25, 30, 35, 40, and 45 through CFD simulation. The study, results revealed that the oxygen concentration reduction rate was 2% for leakage in the -z direction and 1% for leakage in the +x and +z directions, and the ventilation time was 15 min 30 s for leakage in the -z direction, 7 min for leakage in the +x direction, and 9 min for leakage in the +z direction, showing that differences existed in the oxygen concentration and ventilation time depending on the leakage direction. In addition, no significant difference was observed in the rate of oxygen concentration reduction and ventilation time in all leakage directions from the ACH of 35 and above in the experimental space. Therefore, because the oxygen concentration and ventilation time were not improved by increasing the ACH, 35 was noted as the optimal ACH in this experimental environment.
Kim, Jai Neung;Rim, Byung-O;Shon, Tae-Won;Chung, Gui-Yung
Applied Chemistry for Engineering
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v.9
no.6
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pp.889-893
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1998
In this research, mathematical models for predicting the shelf life of packaged tofu in a polyethylene container were developed. Transfer of oxygen in air through the package and then diffusion of oxygen into the filled water and the tofu with the simultaneous oxygen consumption by micoorganisms were studied. The results of simulation showed that the increase of microorganisms in the filled water was more than that in tofu. As a result, it turns out that the shelf life of packaged tofu was not determined by the number of microorganisms in the tofu, but by that in the filled water. Additionally, the effects of physical properties of packaging material and packaged materials, such as the oxygen permeability of packaging material, oxygen diffusion coefficient and the initial oxygen concentration in filled water, and the depth of the filled water, on the shelf life of packaged tofu, were observed.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.302.2-302.2
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2016
알루미늄 산화막 스퍼터링 공정 중 타겟이 반응성이 있는 산소와 결합하여 산화되는 타겟 오염은 증착 효율의 감소[1]와 방전기 내 아크 발생을 촉진[2]하여 이를 억제하는 방법이 연구되어 왔다. 본 연구에서는 알루미늄 산화막 증착 공정 중 타겟 오염 현상이 기판에 증착된 알루미늄 산화막 특성이 미치는 영향을 분석하였다. 실험에는 알루미늄 타겟이 설치된 6 인치 웨이퍼용 직류 마그네트론 스퍼터링 장치를 활용하였다. 위 장치에서 공정 변수 제어를 통해 타겟 오염 현상의 진행 속도를 제어하였다. 공정 중 타겟 오염 현상을 타겟 표면 알루미나 형성에 따른 전압 강하로 관찰하였고 타겟 오염에 의한 플라즈마 변화를 원자방출분광법을 통해 관찰하였다. 이 때 기판에 증착 된 알루미나 박막의 화학적 결합 특성을 XPS depth로 측정하였으며, 알루미나 박막의 두께를 TEM을 통해 측정하였다. 측정 결과 타겟 오염 발생에 의해 공정 중 인가 전압 감소와 타겟 오염에 소모된 산소 신호의 감소가 타겟 오염 정도에 따라 변동되었다. 또한 공정 중 타겟 오염 정도가 클수록 기판에 증착한 막과 실리콘 웨이퍼 사이에 산소와 실로콘 웨이퍼의 화합물인 산화규소 계면의 형성 증가됨을 확인했다. 위 현상은 타겟 오염 과정 중 발생하는 방전기 내 산소 분압 변화와 막 증착 속도 변화가 산소의 실리콘 웨이퍼로의 확산에 영향을 준 것으로 해석되었다. 위 결과를 통해 스퍼터링 공정 중 타겟 오염 현상이 기판에 증착 된 알루미나 막 및 계면에 미치는 영향을 확인하였다.
(La,Sr)MnO$_3$(LSM)-YSZ 복합체 양극에 있어서 소결온도 및 전극두께와 cathodic potential이 전극 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 양극의 소결은 삼상계면의 양을 결정하는 중요한 변수로 LSM 단미 양극과 YSZ가 40 wt% 포함된 LSM-YSZ 복합체 양극 모두 120$0^{\circ}C$에 소결했을 때 가장 낮은 분극저항을 나타내었다. 또한 양극 후막의 두께가 얇아지면 양극의 in-plane 저항이 증가하여 ohmic 저항이 증가하였는데, LSM-YSZ 복합체 양극의 경우 약 30$mu extrm{m}$ 정도의 전극두께가 가장 효과적인 전극 특성을 나타내었다. 한편, LSM-YSZ 복합체 양극에 -0.5 V의 cathodic potential을 인가함에 따라 양극에서 일어나는 산소환원반응의 활성이 증가하였는데, 1가 산소이온의 표면확산반응의 분극저항은 감소하였으나, 고주파수 영역에서 나타나는 산소이온전달반응의 저항은 거의 변화하지 않았다. 이것은 Mn의 환원에 의한 양극표면에 생성된 산소공공에 기인한다.
Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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2006.11a
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pp.255-260
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2006
천수만의 수리 역학 및 수질 모델을 위하여 3차원 수리역학 모델(EFDC)과 21개 수질 변수에 대한 수질 모델이 접합된 3차원 수리역학-부영양화 모델(HEM-3D)을 이용하였다. 관측 자료에 대한 모델 검증 결과, 조위는 관측치에 비해 5% 정도, 유속은 10% 정도 작은 값을 보였으며, 지각은 모델 결과치가 고정항에서 늦고 간월도에서 빠르게 나타났다. 수질 항목, 특히 용존산소의 관측치에 나타난 전반적인 분포 양상을 잘 재현하고 있었으며, 항목별 기여도 분석에서는 수질 모델이 퇴적물에 의한 산소 소비에 민감하게 반응하고 있으며, 용존산소 변화에 있어서 퇴적물에 의한 영향이 중요한 역할을 하고 있음을 보여주었다. 본 모델 결과는 기존의 모델들과 비교하여 천수만 해역의 해수 유동 특성을 잘 재현하고 있으며, 본 모델과 연계된 수질 모델의 오염물 확산과 수질 항목들의 거동을 이해할 수 있는 정보를 제공하였다. 그럼에도 불구하고 본 연구를 통하여 나타난 문제점은, 수질 예측 모델에 필요한 수질 변수들의 관측 자료와 양식장에 의한 오염 부하량 자료가 충분하지 못하며, 퇴적물에 의한 수질 변화를 정량화할 수 있는 모델의 개발이 시급하다는 것이다. 특히 퇴적물에 의한 산소 요구량은 유기퇴적물이 미생물 등에 의해 분해되는 과정에서 요구되는 산소량으로서, 해수 유동 조건의 변화와 오염부하에 의한 유기퇴적물의 집적이 주된 요인이다. 방조제 건설 이후 해수유동 조건의 변화와 더불어 지속적으로 오염물이 유입되고, 담수 및 천수만의 수질이 점점 악화되고 있다. 따라서 이러한 오염부하와 퇴적물에 대한 관리대책이 시급한 것으로 판단되며, 향후 정확한 수질 예측을 위해서는 본 연구에서 나타난 문제점들에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.1
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pp.61-69
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2015
The objective of this study is to experimentally investigate the mixed flow behaviors and oxygen transfer characteristics of a vertical orifice ejector. The experimental apparatus consisted of an electric motor-pump, an orifice ejector, a circulation water tank, an air compressor, a high speed camera unit and control or measurement accessories. The mass ratio was calculated using the measured primary flow rate and suction air flow rate with experimental parameters. The visualization images of vertically injected mixed jet issuing from the orifice ejector were qualitatively analyzed. The volumetric oxygen transfer coefficient was calculated using the measured dissolved oxygen concentration. At a constant primary flow rate, the mass ratio and oxygen transfer coefficient increase with the air pressure of compressor. At a constant air pressure of the compressor, the mass ratio decreases and the oxygen transfer coefficient increases as the primary flow rate increases. The residence time and dispersion of fine air bubbles and the penetration of mixed flow were found to be important parameters for the oxygen transfer rate owing to the contact area and time of two phases.
Hong, Joon Yeol;Bae, Seong Hun;Kwon, Oh Chae;Kim, Jeong Soo
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.21
no.3
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pp.41-48
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2017
The combustion characteristics of gaseous methane-gaseous oxygen, an eco-friendly bipropellant injected by shear coaxial injector, were investigated. Flame was photographed under various combustion conditions using a DSLR camera, and the characteristics of the flame shape was quantified by image post-processing. From the view point of stabilization, the diffusion flame could be divided into anchored flame regime and blow-off regime. As the oxidizer Reynolds number ($Re_o$) increased, a probability of the formation of anchored flame increased with the length of flame. The shear coaxial injector used in this experiment was found to require a large length-to-diameter ratio of combustion chamber because it formed a relatively long flame in the injection direction due to a poor mixing depending only on the momentum diffusion of two propellant jets.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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