• Explosives and Blasting
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• v.21 no.1
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• pp.85-94
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• 2003

발파후에 2차연소 또는 폭발(이하, 2차연소라 한다. )이 일어났다는 사실은 폭약이 폭발후에 어떤 가연성가스가 발생하고 그 가연성가스가 잔존하는 폭발열 또는 기타의 점화원에 의해 연소되었음을 의미한다. 폭약이 폭발하였을 때, 발생 가능한 가연성물질은 유리탄소, 일산화탄소, 수소 등으로 추정할 수 있는데 실험결과에서는 가연성물질의 주성분이 수소인 것으로 나타났다. 본 연구에서는 에멀존계 함수폭약이 산소평형, 알루미늄함량, 알루미늄형태와 크기 그리고 포장지의 두께에 따라 수소가 발생되는 양을 가스크로마토그라피를 이용하여 측정하였다. 상기의 열거한 요인들은 모두 수소발생량과 관계가 있는데, 이중에서도 가장 중요한 요인은 산소평형과 알루미늄의 함량인 것으로 나타났다. 한 예로 알루미늄이 15%가 포함되고 산소평형이 -10인 에멀존계 함수폭약은 폭발후에 19.4%의 수소를 함유하고 있는 후가스를 발생시켰으며 이 가스를 포집하여 공기중에 방출시키면서 성냥불을 가까이 하였더니 연소가 되었다. 따라서 에너지를 높이기 위하여 알루미늄의 함량을 높이고 산소평형을 지나치게 마이너스로 설계한다면, 2차연소는 언제든지 발생할 가능성이 있다고 판단된다. 알루미늄의 함량을 가능한 적게, 산소평형을 가능한 0에 가깝게 설계해야 만이 2차연소 현상을 방지할 수 있을 것이며 ㄸ한 최적의 설계뿐만이 아니라 정확한 제조와 품질검사도 2차연소 현상을 방지하는데 중요한 몫을 할 것으로 판단된다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.13 no.4
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• pp.311-318
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• 2004

In the present study, the combustion characteristics of methane and hydrogen-supplemented methane as alternative fuels for automotive vehicles were investigated at various hydrogen substitution rate, ignition position and ignition methods in a CVCC. The main results obtained from the study can be summarized as follow. In case of center ignition and neat methane-air mixture, the flame propagation processes are propagated with an elliptical shape, but they are changed an instable elliptical shape flame with very regular cells and higher velocity by increasing the hydrogen supplement rate. In case of side, 0.5R ignition and neat methane-air mixture, the flame propagation processes are propagated with an instable elliptical shape flame, but they are changed from an instable elliptical shape to wedge shape flame with very irregular cells and higher velocity by increasing the hydrogen supplement rate. Although the flame propagation shape with ignition position and ignition devices was not differ, the flame area of MSCDI device was a little larger than it of CDI device at the same time.

• Clean Technology
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• v.28 no.3
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• pp.238-248
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• 2022

The world is striving to transition to a carbon-neutral society. It is expected that using hydrogen instead of hydrocarbon fuel will contribute to this carbon neutrality. However, there is a need for combustion technology that controls the increased NOx emissions caused by hydrogen co-firing. Flameless combustion is one of the alternative technologies that resolves this problem. In this study, a numerical analysis was performed using the 1D opposed-flow diffusion flame model of Chemkin to analyze the characteristics of flameless combustion and the chemical reaction of methane-hydrogen fuel according to its hydrogen content and flue gas recirculation rate. In methane combustion, as the recirculation rate (K_v) increased, the temperature and heat release rate decreased due to an increase in inert gases. Also, increasing K_v from 2 to 3 achieved flameless combustion in which there was no endothermic region of heat release and the region of maximum heat release rate merged into one. In H₂ 100% at K_v 3, flameless combustion was achieved in terms of heat release, but it was difficult to determine whether flameless combustion was achieved in terms of flame structure. However, since the NOx formation of hydrogen flameless combustion was predicted to be similar to that of methane flameless combustion, complex considerations of flame structure, heat release, and NOx formation are needed to define hydrogen flameless combustion.

• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.2
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• pp.124-130
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• 2003

In the present study, the combustion characteristics of methane and hydrogen-supplemented methane as alternative fuels for automotive vehicles were investigated at various hydrogen substitution rate, ignition position and ignition methods in a CVCC. As a result, it is possible to decrease the total burning time and to obtain the reduction of NO concentration by using MSCDI device under the lean mixture conditions without deteriorating combustion characteristics such as combustion efficiency, maximum combustion pressure etc.. And by mixing hydrogen into methane, it was found that the reduction of the total burning time was obtained, in comparison with the use of methane only ; and at the same time, the combustion promotion rate was improved remarkably in comparison with the use of methane only.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.17 no.6
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• pp.72-81
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• 2023

Hydrogen-fueled gas turbines are a promising technology that can resolve the carbon dioxide emission issue as future aviation propulsion engines and carbon-free power generations. To achieve high efficiency and stability of gas turbines using 100% hydrogen as fuel, an innovative design of combustor systems is necessary to consider the characteristics of hydrogen, which are different from those of conventional hydrocarbon fuels. Micromix is a combustor design method, which aims to terminate the reaction quickly by intense mixing of fuel and air, consequently reducing NOx and increasing the stability. In this paper, we examine the principles and design process of micromix combustors as a pure-hydrogen combustion technology, and we introduce a design of a 30 kW micromix hydrogen combustor for research.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.3
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• pp.88-95
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• 2019

The hydrogen torch ignition system has been widely used to ignite a pure aluminum for aluminum powder combustion system because of its simple ignition method. However, the conventional hydrogen torch ignition system has a disadvantage that requires a high-pressure tank to supply hydrogen, which leads to the increase of the weight. In order to solve this problem, a hydrogen ignition system using $NaBH_4$, a solid chemical hydride, was designed in this study. The thermal decomposition of $NaBH_4$ was initiated approximately at $500^{\circ}C$ and hydrogen was generated. The parameters affecting the thermal decomposition characteristics of $NaBH_4$ were analyzed and the aluminum combustion test was carried out using $NaBH_4$-based hydrogen ignition system to study the applicability to a practical aluminum-combustion propulsion system.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.8
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• pp.589-595
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• 2020

Large eddy simulation (LES) of a partially premixed gas turbine combustor is conducted. Four different hydrogen compositions are considered to investigate the fuel composition effects on the flow field inside the combustor. The comparison with the experimental flame structure and velocity profile is conducted to verify the LES results, revealing that the partially premixed flame structure is altered when hydrogen composition is changed. The flame structure becomes shorter and thicker as the hydrogen composition is increased, and therefore, the flame effect in the rigid wall is minimized. The change in the recirculation zone at the combustor wall with hydrogen addition is further investigated. Overall, the LES with combustion model is quite promising for accurately predicting the reactive flow characteristics in connection with the fuel composition.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.15-15
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• 1998

마하 수 6 이상인 극초음속 비행에는 스크램제트(SCRamjet : Supersonic Combustion Ramjet) 엔진이 가장 적합한 엔진으로 알려져 있고 현재 미국을 중심으로 이 엔진의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 스크램제트 엔진의 성공적인 개발을 위해서는 초음속 공기 내에서 연료의 분사를 통한 가장 효율적인 연소를 유도할 수 있어야 한다. 초음속 상태의 공기와 연료의 혼합을 증대시키고 연소안정성을 향상시키는 방법으로 연소기 내에 인위적으로 경사충격파를 발생시키는 방안이 Marble 등에 의해 최초로 도입되었다. 본 연구에서는 스크램제트엔진 내의 연소기를 모델링하여 마하수 2.5의 초음속공기 유동 중앙에 수소 제트를 분사하여 초음속 수소-공기 화염을 만들고 연소기의 측면에 동일한 모양과 크기의 쐐기를 각각 부착시켜 평면 경사충격파를 발생시켰다 본 실험은 충격파가 초음속 화염에 미치는 영향을 연구한 최초의 실험연구이다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2002.11a
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• pp.293-296
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• 2002

본 논문에서는 수소/액체연료/공기의 연소특성에 대해 CFD상용프로그램을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 먼저 프로그램을 검증하기 위하여 수소/공기의 난류 비예혼합 화염에 대한 반응물과 생성물의 몰분율을 Barlow실험 결과와 비교하였고, X축 방향의 온도분포를 Flury의 실험 값과 비교하여 값이 물리적으로 근사함을 확인하였다. 혼합분율(Mixture Fraction)과 확률밀도함수(PDF)의 접근 방법을 이용하여 화염진단과 오염물질발생에 중요한 역할을 하는 중간 종들의 몰분율을 확인하였다. 수소/액체연료/공기에 대해서는 화염형성에 있어서 가장 중요한 연료와 산화제의 속도비 변화(100,10,1,0.1)로부터 산화제속도가 연료속도 보다 클 경우 고속 측인 산화제에 의해 연료의 확산이 지배되는 현상으로 인하여 화염의 온도분포가 최고가 됨을 확인하였다. 또한, 연소과정 중 발생하는 오염물질의 농도를 수치적으로 해석하여 최저의 오염농도를 가질 수 있는 속도 비를 찾아 낼 수 있었다. 수소/공기와 수소/액체연료/공기의 온도 장 비교를 통하여 수소/액체연료/공기의 혼합물이 대체에너지로서의 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05c
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• pp.311-316
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• 1996

제어봉이탈사고시의 핵연료봉 거동을 연구로에서의 반응도사고 모사실험 결과와 기존의 핵연료 손상기준을 비교하여 분석하였다. 반응도사고시 고연소도 핵연료의 손상은 주로 PCMI 기구로 발생하는데, 고연소도에서의 피복관의 부식 및 수소화 그리고 방사선조사에 의한 연성감소와 산화층 박리로 인한 수소화합물의 국부적인 집중화로 인한 피복관의 현저한 연성감소가 주요 원인이었다. 기존의 핵연료 손상 기준에서 DNB가 일어날때 핵연료 손상이 발생한다는 가정은 낮은 핵연료엔탈피에서 핵연료 손상이 일어나는 것과 동일함을 확인하였으며, 현재까지 발표된 실험자료와 핵연료손상기구의 분석을 통해 연소도에 따른 반응도사고시의 핵연료손상기준을 예비적으로 유도하였다. 핵연료손상은 낮은 연소도에는 DNB로 발생하고 고연소도에서는 PCMI로 발생할수 있기 때문에, 과도상태에서의 고연소도 핵연료의 건전성 유지를 위해서는 피복관 산화층의 박리로 인한 수소화합물의 집중화로 피복관의 연성이 감소되는 것을 방지할 필요가 있다.