• 제목/요약/키워드: 수소 재순환률

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저온 디젤 연소에서 발생하는 탄화수소 종 분석 (Hydrocarbon Speciation in Low Temperature Diesel Combustion)

  • 한만배
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권4호
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    • pp.417-422
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    • 2010
  • 1.7L 커먼 레일 직접 연료분사 디젤엔진과 초저유황 스웨덴 디젤 연료를 이용하여 연료분사시기 8.5CA BTDC~0.5CA BTDC 와 배기가스 재순환률 37%, 43%, 48% 영역에서 실험을 수행하였다. 각각의 배기가스 재순환률에 대하여 연료분사시기가 지각됨에 따라 매연과 질소산화물이 동시에 저감되나 탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 저온 디젤 연소영역에 있음을 확인하였다. 탄화수소를 가스크로마토그래프와 불꽃 이온 검출기를 사용하여 종 분석을 수행하였으며, 연료분사시기가 지각될수록, 그리고 배기가스 재순환률이 증가할수록 Partially burned HC, 알켄의 비율이 증가하였다. Partially burned HC 중에서 에텐이, 그리고 Unburned HC 중에서 노말 운데케인이 가장 많이 배출되었다. 이 두 개의 탄화수소 종은 촉매 연구에 사용되는 벤치 플로우리액터 시험에서 대표적인 탄화수소 종으로 사용할 수 있다.

연료전지 이젝터 시스템에 관한 수치해석적 연구 (A Computational Study of the Fuel-Cell Ejector System)

  • 이준희;이해동;남궁혁준;김희동
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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    • pp.3191-3196
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    • 2007
  • The present study addresses a method to operate a fuel-cell system effectively using a recirculation ejector which recycles wasted hydrogen gas. Configuration of a recirculation ejector is changed to investigate the flow behavior through it under varying operating conditions, and how such conditions affect the fuel-cell hydrogen cycle. The numerical simulations are based on a fully implicit finite volume scheme of the axisymmetric, compressible, Reynolds-Averaged, Navier-Stokes equations for hydrogen gas, and are compared with available experimental data for validation. The results show that a hydrogen recirculation ratio is effectively controlled by a configurational alteration within the operational region in which the recirculation passage doesn't plugged by a sonic line.

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연료전지 수소재순환 이젝터 시스템에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Study on a Hydrogen Recirculation Ejector for Fuel Cell Vehicle)

  • 남궁혁준;문종훈;장석영;홍창욱;이경훈
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.156-160
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    • 2007
  • Ejector system is a device to transport a low-pressure secondary flow by using a high-pressure primary flow. Ejector system is, in general, composed of a primary nozzle, a mixing section, a casing part for suction of secondary flow and a diffuser. It can induce the secondary flow or affect the secondary chamber pressure by both shear stress and pressure drop which are generated in the primary jet boundary. Ejector system is simple in construction and has no moving parts, so it can not only compress and transport a massive capacity of fluid without trouble, but also has little need for maintenance. Ejectors are widely used in a range of applications such as a turbine-based combined-cycle propulsion system and a high altitude test facility for rocket engine, pressure recovery system, desalination plant and ejector ramjet etc. The primary interest of this study is to set up an applicable model and operating conditions for an ejector in the condition of sonic and subsonic, which can be extended to the hydrogen fuel cell vehicle. Experimental and theoretical investigation on the sonic and subsonic ejectors with a converging-diverging diffuser was carried out. Optimization technique and numerical simulation was adopted for an optimal geometry design and satisfying the required performance at design point of ejector for hydrogen recirculation. Also, some sonic and subsonic ejectors with the function of changing nozzle position were manufactured precisely and tested for the comparison with the calculation results.

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연료전지 수소재순환 이젝터 성능 해석 (Performance Analysis on a Hydrogen Recirculation Ejector for Fuel Cell Vehicle)

  • 남궁혁준;문종훈;장석영;홍창욱;이경훈
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.256-259
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    • 2008
  • Ejector system is a device to transport a low-pressure secondary flow by using a high-pressure primary flow. Ejector system is, in general, composed of a primary nozzle, a mixing section, a casing part for suction of secondary flow and a diffuser. It can induce the secondary flow or affect the secondary chamber pressure by both shear stress and pressure drop which are generated in the primary jet boundary. Ejector system is simple in construction and has no moving parts, so it can not only compress and transport a massive capacity of fluid without trouble, but also has little need for maintenance. Ejectors are widely used in a range of applications such as a turbine-based combined-cycle propulsion system and a high altitude test facility for rocket engine, pressure recovery system, desalination plant and ejector ramjet etc. The primary interest of this study is to set up an applicable model and operating conditions for an ejector in the condition of sonic and subsonic, which can be extended to the hydrogen fuel cell vehicle. Experimental and theoretical investigation on the sonic and subsonic ejectors with a converging-diverging diffuser was carried out. Optimization technique and numerical simulation was adopted for an optimal geometry design and satisfying the required performance at design point of ejector for hydrogen recirculation. Also, some ejectors with a various of nozzle throat and mixing chamber diameter were manufactured precisely and tested for the comparison with the calculation results.

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EGR 성층화급기에 의한 DME HCCI 연소시의 압력 상승률 저감에 관한 연구 (A Study about the Effects of EGR Stratification on Reducing the Pressure RIse Rate of DME HCCI Combustion)

  • 임옥택
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제22권6호
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    • pp.895-904
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    • 2011
  • Stratified charge has been thought as one of the ways to avoid a sharp pressure rise on HCCI combustion. The purpose of this study is to evaluate the potential of stratified charge for reducing PRR on HCCI combustion. The pre-mixture with thermal, mixing and EGR stratifications is charged in Rapid Compression Machine. After that, the pre-mixture is compressed and in that process, in-cylinder gas pressure and temperature are analyzed. Additionally numerical calculation with multi-zones modeling is run to know the potential of stratified charge for reducing PRR.

Aspen $Dynamics^{TM}$와 ACM을 이용한 용융탄산염 연료전지 시스템의 모사 및 제어 (Simulation and Control of the Molten Carbonate System using Aspen $Dynamics^{TM}$ and ACM)

  • 전경연;곽하연;경지현;이태원;문길호;이기풍;류아림;양대륙
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권4호
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    • pp.423-431
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    • 2011
  • 최근 대체에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 수소에너지를 기반으로 하는 차세대 발전 장치인 연료전지 관련 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 고온 연료전지의 대표적인 형태인 용융 탄산염 연료전지(MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell, 이하 MCFC)는 전력사업용으로의 높은 가능성을 인정받아 화석연료를 대체할 발전방식으로 평가 받고 있다. 본 연구에서는 Aspen Custom Modeler($ACM^{TM}$)에서 평형반응식을 이용하여 스택 모델을 구성한 후, Aspen $Plus^{TM}$에서 BOP(Balance of Plant) 시스템과 스택을 연결하여 전체 MCFC 발전 시스템의 정상상태를 모사하였다. 모델의 유효성을 입증하기 위해서 전류밀도, 연료이용률, S/C ratio, 재순환 흐름 비와 같은 주요 조업변수에 따른 셀 전압, 전력, 효율 등 시스템의 성능을 분석하였다. 그리고 Aspen $Dynamics^{TM}$에서 PID제어 방식을 적용하여 제어루프를 구성하였고 부하변화, 설정점 변화, 재순환 흐름비 변화에 따른 각각의 사례연구를 통하여 전체 시스템의 성능변화를 예측하였다. 그 결과 연료이용률과 전류밀도의 변화에 따른 전체 시스템의 최대 발전 효율 및 출력전압을 위한 운전조건을 제안하였다.

수소-천연가스 혼합연료 엔진의 삼원촉매 전환효율 특성 연구 (A Study on the Characteristic of Conversion Efficiency for Three-way Catalyst in Hydrogen-Natural Gas Blend Fueled Engine)

  • 박철웅;이의형;김창기;이장희
    • 한국가스학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.23-30
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    • 2016
  • 천연가스를 이용한 기존 엔진들은 효율이 우수한 희박연소를 구현하였지만 배기가스의 정화성능이 점차 강화되는 배기규제에 대응하기 위해, 이론공연비 연소 방식으로 관심이 옮겨지고 있다. 이론공연비 연소 방식은 유해 배출가스의 정화효율이 높은 삼원촉매를 사용할 수 있는 장점이 있지만, 높은 연소열 발생에 따른 열 내구성 문제와 연비가 해결과제로 남아 있다. 천연가스에 수소를 혼합한 수소-천연가스 혼합연료(HCNG))는 수소의 빠른 연소속도에 의한 영향으로 연소속도가 증가하고, 희박한계가 증가하여 배기가스재순환(Exhaust gas recirculation; EGR) 률의 공급을 증가할 수 있다. EGR률 상승은 연소온도를 낮추게 되어 엔진 열 내구성에 긍정적인 영향을 줄 수 있고, 압축비를 더욱 증가 시킬 수 있어서 효율적인 연소조건을 형성하도록 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 기존 대형 가스엔진을 이용하여 개발한 이론공연비 연소 방식의 HCNG 엔진의 배출가스 저감을 최소화하기 위해, 삼원촉매를 개발 및 적용하여 배기가스 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 현재 상용화된 시내버스용 삼원촉매와 HCNG용으로 개발 중인 시제 삼원촉매를 각각 설치하여 정상상태 운전조건 및 과도운전조건에서 실험을 진행하고 모드실험 결과를 비교하였다.

직접분사식 가솔린 엔진의 분사전략 변경 및 EGR 적용을 통한 배기저감에 관한 연구 (Study on Emission Reduction with Injection Strategy and Exhaust-Gas Recirculation in Gasoline Direct Injection Engine)

  • 박철웅;김홍석;우세종;김용래
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제36권3호
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    • pp.335-342
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    • 2012
  • 자동차배출가스는 이산화탄소($CO_2$)에 의한 지구온난화 및 탄화수소(HC)와 질소산화물($NO_x$)에 의한 오존 생성을 야기하는 등, 인체와 환경에 나쁜 영향을 미치기 때문에 이에 대한 관심이 증폭되고 있다. 가솔린 직접분사 (Gasoline Direct Injection; GDI)엔진은 디젤엔진과 같이 연소실내에 연료를 직접 공급하는 방식으로서 가솔린엔진의 취약점으로 지적되어 오던 높은 연료소비율 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기술로 평가되고 있다. 본 연구에서는 분무유도방식(Spray-guided type)의 GDI엔진을 이용하여 공기과잉률 2.0 이상의 초희박 연소를 통해 연료소비율을 개선하였다. 추가적인 연료소비율 개선 및 배출가스 저감을 위해 희박연소시 다단 분사전략과 Exhaust Gas Recirculation (EGR)을 적용하였다. 배출가스 수준과 운전성능을 평가하고 이를 배출가스 규제와 비교 검토함으로써 국내 관련기술 개발 방향 및 상용화 가능성에 대해 검토하고자 하였다.

큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 및 연소 유동장의 예측 (Prediction of Isothermal and Reacting Flows in Widely-Spaced Coaxial Jet, Diffusion-Flame Combustor)

  • 오군섭;안국영;김용모;이창식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제20권7호
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    • pp.2386-2396
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    • 1996
  • 본 연구에서 수행한 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 및 연소 유동장에 대한 수치해석 결고를 요약하면 다음과 같다. 1) 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 유동을 수치해석한 경우 k-.epsilon. 난유모델은 큰지름비를 갖는 기하학적 특성 때문에 C $O_{2}$와 공기의 유량비에 따라 나타나는 세가지 유동구조를 정성적으로 잘 예측하였다. 2) 공기의 유량이 고정되고 C $O_{2}$의 유량이 증가하는 등은 유동의 경우, 후방정체점은 실험치보다 훨씬 과도하게 예측되고 있으나, C $O_{2}$의 유량증가와는 거의 무관하게 나타나는 실험결과를 그대로 반영하였다. 그리고 C $O_{2}$으 유량증가에 거의 선형적으로 비례하는 전방정체점의 위치와 급격히 감소하는 재순환유동영역으로 갈수록 정량적인 불일치가 커지게 됨을 볼 수 있으며 이는 연료제트의 속도척도가 상대적으로 커지면서 연료제트가 공기의 재순환유동을 간헐적으로 뚫고 나가며 나타나는 용접유동구조에 의한 비정상성 때문으로 사료된다. 3) C $O_{2}$의 유량이 고정되고 공기의 유량이 증가하는 등온유동의 경우, 전방정체점의 변화에 대한 실험과 수치해석 결과와 정량적인 일치를 보이고 있으나 후방정체점은 실험치에 비해 과대예측되었다. 공기의 평균유입속도가 증가함에 따라 전방정체점의 위치가 입구쪽으로 옮겨가는 경향을 나타내고 있으며 공기의 유량이 증가함에 따라 공기에 이한 재순환영역의 강도와 공기의 최대역류속도가 커지므로 상대적으로 C $O_{2}$ 제트가 재순환 유동장을 관통할 수 있는 거리가 즐어드는 현상을 잘 예측하였다. 4) k-.epsilon. 난류모델과 수정된 eddy-breakup 연소모델을 사용하여 bulff-body 연소기내의 연소유동을 수소에 의한 열팽창효과를 포함시킨 경우 유동장과 온도장이 약간 더 하류족으로 팽창되는 영향이 나타났으며 본 연구의 수치결과만을 놓고 볼 때 열팽창효과와 Arrhenius 화학반응률을 고려한 경우가 실험치에 다소 근접한 결과를 나타내었다. 5) 수치결과와 실험의 불일치는 등방성 가정에 근거를 두는 k-.epsilon.난류모델이 갖는 한계, 중간생성물을 무시한 일단계 비가역반응모델을 사용한 난류 연소모델의 한계, 밀도변화를 가지는 유동장에서 일정한 Schmisr 수 가정의 적용한계, 그리고 불확실한 입구경계조건에 기인한다. bluff-body 연소기내의 난류연소유동장에 대한 예측능력을 향상시키기 위해서 추후 연구에서는 더욱 발전된 물리모델인 ASM 난류모델과 RSM 난류모델 그리고 joint PDF 연소모델과 coherent flamelet 모델등을 이용한 수치모델의 개발을 체계적으로 수행할 예정이다.

치면건조제와 접착제의 사용에 따른 치면열구전색재의 전단결합강도에 관한 연구 (THE EFFECTS OF DRYING AGENTS AND BONDING AGENTS ON THE SHEAR BOND STRENGTH OF SEALANTS TO ENAMEL)

  • 임현화;장기택;김종철;한세현
    • 대한소아치과학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.196-203
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    • 2003
  • 전색재의 적용은 기술에 매우 민감한 술식으로써 도포 전에 치면의 완전한 건조를 요구한다. 전색재 실패의 여러 요인 중 가장 주된 원인으로는 산부식 후 전색재 도포 전의 수분 또는 타액에 의한 오염인 것으로 인정되고 있다. 본 연구는 기존의 산부식만을 해오던 술식과 수분오염의 극복을 위해 변형된 술식이 전색재의 유지력에 미치는 효과를 전단결합강도를 측정하여 비교하고자 하였다. 1, 2, 3, 4군은 unfilled sealant인 Teethmate-F를, 5, 6, 7, 8군은 filled sealant인 Ultraseal XT plus를 사용하였다. 대조군인 1군과 5군은 35% 인산으로 15초간 산부식과 세척 후 건조시켰다. 2군과 6군은 여기에 치면건조제를 도포하였고, 3군과 7군에는 접착제를 도포하고 광중합하였다. 4군과 8군은 치면건조제와 접착제를 둘 다 도포하였다. 이후 직경 3mm, 높이 2mm의 몰드를 이용하여 전색재를 접착시키고 열순환을 시행한 다음 전단결합강도를 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 1. filled sealant(5, 6, 7, 8군)에서 전단결합강도는 unfilled sealant(1, 2, 3, 4군)에 비해 각각 유의성 있게 높은 값을 보였다(p<0.05). 2. unfilled sealant에서는 산부식 처리만 한 1군에 비해 2, 3, 4군은 유의성 있게 전단결합강도가 증가하였으며(p<0.05), 2, 3, 4군 간에는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 3. filled sealant에서는 산부식 처리만 한 5군에 비해 6, 7, 8군의 전단결합강도가 증가하였으나 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 그리고 6, 7, 8군 간에도 유의한 차이는 없었다. 4. 파절면 검사결과 ailed sealant 군에서는 응집성 파절이 관찰되지 않았으나, unfilled sealant 군에서는 2, 3, 4군에서 응집성 파절이 나타났다.를 보였으며 복합 레진은 유의차가 없었다. 상악 견치 (8%), 하악 제 1소구치 (5%) 순이었다. 10. I군에서 추정되는 낭의 발생 원인으로는 치수절단술을 받은 유치가 59.2%로 가장 많았고 이외에 심한 우식 및 치료 받지 않은 외상 병력등 기타 가능한 원인들이 있었다. 11.함치성 낭의 치료법으로는 I군의 경우 61.2%에서 조대술이 시행되었고, II군과 III군의 경우 61.1%, 80.0%에서 적출술이 시행되었다.mH I처치시 SM1과 SM2는 4조각의 절편으로 절단되어 같은 양상을 보였고, GS톤의 경우는 3조각의 절편으로 절단되었다. Kpn I, Sma I, Xho I 그리고 Pst I에는 절단되지 않았다.s subsp. salicinius와 유전자 유사치가 99.60%, 99.73%를 보여 Lactobacillus salivarius subsp. salicinius로 동정되었다. 이상의 결과를 종합하면 치아우식증이 없는 소아의 타액에서 분리된 유산균 중 과산화수소를 분비하여 인공치태 형성과 휘발성 유황화합물 생성을 억제하는 분리균주는 Lactobacillus salivarius subsp. salicinius로 동정되었다.적으로 낮은 수축률과 우수한 물성을 보였으며, 나노필러를 사용한 복합레진의 경우, 기존의 hybrid 필러를 이용한 레진에 비하여 수축응력을 감소시키지는 못하였다. 나노필러를 이용한 복합레진은 개발의 초기단계이며, 물성의 증가를 위한 연구가 필요할 것으로 사료된다.또 다른 약물인 glycyrrhetinic acid($100{\mu}M$)도 CCh 자극으로 인한 타액분비를 억제하였다. 이상의 결과로 미루어 gap junction은 흰쥐 악하선 세포로부터의 타액분비 조절에 중요한 역할을 하는데, 이는 gap junction이 세포막 $Ca^{2+}$ 통로를 조절함으로써 수용체 자극으로 유발된 세포내

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