• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.317-317
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• 2008

기존의 초음파 노즐은 단판액츄에이터형 초음파 노즐을 사용하여 연체 연료를 분사하였다. 하지만 단판액추에이터형 초음파 노즐은 300V이상의 고전압을 필요로 하여 소비전력이 높은 단점을 가지고 있다. 하지만 적층액츄에이터형 초음파 노즐은 저전압 구동이 가능하여 낮은 소비전력을 가지며, 단판액츄에이터헝 초음파 노즐보다 우수한 분사특성을 가지고 있는 장점이 있다. 또한 공진형 인버터를 사용하여 초음파 노즐을 구동하는 경우 노즐의 구동 전압을 공진에 의하여 쉽게 얻어질 수 있는 장점과 구동 스위치에 가해지는 전압의 크기가 상대적으로 작게되므로 인버터 구동에 저전압 MOSFET를 사용함으로써 도통손실의 저감 및 구성회로의 저압화 등에 유리한 이점이 있다. 본 연구에서는 적층액츄에이터형 초음파노즐을 개발하고 그에 따른 공진형 인버터를 설계하여 적층엑츄에이터형 초음파 노즐의 분사 시스템을 제안 한다. 또한 실제 액체연료인 경유를 분사하여 전기적특성과 분사특성을 조사한다.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권3호
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• pp.41-47
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• 2013

This study was carried out to improve the design of fuel injection nozzle for marine medium speed diesel engine. For this purpose, fuel injection nozzle was modeled and simulated using CATIA V5R19 and FLUENT & MSC Nastran. Analyses of flow and heat transfer, respectively, were performed to find the optimal design of fuel injection nozzle. As the results, big pressure drop, which may lead to cavitation damage, was occurred at inlet of fuel injection hole with diameter 0.3mm. Furthermore, it was confirmed that the increase of mean temperature of fuel injection nozzle was almost a half in comparison with that of fuel injection nozzle tip.

• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.17-23
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• 1998

본 실험은 고점성 미강유의 액체 미립화를 향상시키기 위해 초음파 에너지를 적용하여 미립화 특성을 규명하고자 수행하였다. 식물유의 미립화 실험장치는 유사하게 1마력의 구동모터와 노즐을 장착할 수 있는 인젝터 및 소형분사 펌프 등으로 구성되어 있는 분사장치, 액적의 분산을 막기 위한 포집장치, 공급되는 연료에 초음파 진동을 가해주는 초음파 장치, 그리고 미립화 정도를 측정하기 위한 PDPA 시스템으로 구성되어 있다. 핀틀형 노즐에서 된끝각을 5$^{\circ}$ $10^{\circ}$ 15$^{\circ}$이며, 분사압력은 10, 13, 16 Mpa의 조건으로 실험하였다. 이 때 포집거리 300mm로 하였다. 노즐 분사 압력에 따른 분무 평균입경을 측정하기 위하여 노즐테스터를 대기압 상태에서 핀틀링 노즐의 스프링 크기를 조절하여 분무 평균입경(SMD)은 상용연료 공급장치 보다 초음파 연료공급 장치의 경우 Pintle형 노즐에서는 SMD를 기준으로 하여 10% 미립화 상승효율을 얻을 수 있었다. 따라서 본 실험에서는 초음파 진동에너지를 연료에 공급함으로써 고점성연료의 미립화 개선이 이루어지고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.57-65
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• 2008

가스터빈엔진에 적용할 수 있는 드럼형 회전연료노즐의 모델링을 통해 원심력이 충분한 연료분사압력을 발생시킴을 보였고, 회전연료분사의 미립화 현상에 대해 실험적으로 연구하였다. 회전연료분사의 미립화기구 및 분무특성을 이해하기 위하여 고속 회전연료노존 시험리그를 이용하여 $5,000\;{\sim}\;40,000rpm$의 영역에서 분무가시화와 PDA를 이용한 분무액적 측정을 실시하여 회전연료분무의 미립화 특징을 규명하고, 미립화성능 향상을 위해서는 회전속도증가를 통해 액적분열시점을 앞당기는 것이 중요함을 알았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권12호
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• pp.1108-1114
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• 2007

end-burning 연소실의 주요 설계인자들을 구축하기 위해 기존에 수행되었던 인젝터 배열 및 포트 직경 변화, O/F비 변화 외에 산화제 분사각 변화에 따른 연소 특성을 해석하였다. 연료면과 평행한 분사각(Case 1), 연료면을 향해 기울여진 분사각(Case 2)과 노즐을 향해 기울여진 분사각(Case 3)을 설정하여 모델을 구성하였다. 연료면을 향한 분사각의 경우 상류에서 가장 효율적인 혼합특성을 보였으나 상당량의 미연가스가 노즐 밖으로 배출됨을 알 수 있었다. 반면 Case 1과 Case 3은 낮은 혼합특성을 보였으나 연소효율은 연료면을 향한 경우보다 월등한 것으로 판명되었다. Case 1, Case 3 모두 유사한 경향을 나타내었으나 노즐을 향한 Case 3은 짧은 체류시간으로 인해 연료면과 평행한 Case 1에 비해 낮은 연소성능을 갖는 것으로 평가되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.335-340
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• 2005

액체 로켓엔진 연소기에 적용되는 분사기 형상에 따른 연소특성 변화를 알아보기 위해 연소시험을 수행하였다. 사용된 분사기는 동축와류형으로서 챔버 와류실의 유무와 노즐 길이에 의한 특성변화에 초점을 맞추었다. 챔버 와류실의 유무에 따라 닫힘형과 열림형으로 구분이 된다. 노즐 길이에 따른 변화는 산화제와 연료가 분사되는 노즐을 증가시킨 분사기를 통해 이루어졌다. 연소기는 분사기가 한 개만 장착된 단일분사기 헤드, 내열재 형식의 연소실, 냉각 유로를 가진 동 재질의 노즐로 구성되어 있으며 연소실과 노즐의 외부는 스테인레스 스틸로 이루어졌다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.22-28
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• 2021

발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 성능 개선 및 검증을 위하여 기존 노즐에서 연료 분사 특성을 개선한 노즐(분사구 직경 증가, 분사구 수 감소, 총 분사면적 유지)을 이용하여 고압 및 다중화염 조건에서 실험 연구를 수행하였으며 배기가스 특성을 기존 노즐과 비교하였다. 실험 결과로는 노즐의 연료 직경을 크게 한 경우 연소용 공기로 연료의 침투 거리가 증가하기 때문에 콘 내부에서 연료와 공기의 혼합특성이 개선되어 상압뿐만 아니라 압력 상승 시 NOx 배출 농도는 감소하며 다중 화염의 경우 화염간 연소영역의 중첩이 감소하게 되어 NOx 배출은 감소하지만 화염 안정성은 저하된다. 연료 분사구를 개선한 노즐의 발전 플랜트 실증 결과는 실험 결과와 같이 기존 노즐에 비하여 NOx 농도가 낮게 배출되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.251-253
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• 2017

Prefilming air blast 연료노즐의 다상유동 해석을 수행하였다. 연료가 미립화되는 과정을 관찰하였으며 liquid film의 두께와 속도를 계산하였다. Slot에서 분사된 연료는 prefilmer surface에서 얇은 액막을 형성한 후 연료노즐 lip에서 액적으로 분열되었다. 또한 계산된 liquid film의 두께와 속도를 경계조건으로 하여 반응유동장 해석을 수행하였다. 분사된 액적은 venturi throat를 지나면서 기화되었고 연료노즐 하류에 반응영역이 형성되어 안정적으로 보염이 이루어졌다.

• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.49-55
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 다단 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존에 모두 경사면에 공급되는 연료를 콘부분으로 일부 할애하는 방식으로 다단연소 방식을 구성하였으며 콘에서 분사되는 연료공급은 축방향과 콘 경사면 방향으로 하였다. 다단연소 연소특성을 이해하기 위하여 콘에서의 연료 분사 방향과 연료 분배율 변화에 대한 NOx와 CO의 배출 농도 그리고 벽면 온도분포를 측정하였다. 그 결과 총 연료에 대한 콘으로의 분배율이 3%인 경우 콘에서의 연료 분사방향에 관계없이 노즐내의 예혼합 영역에서 연료가 공기와 균일하게 혼합됨으로서 연소영역의 고온점 감소에 의하여 NOx 배출 농도가 감소된다. 그러나 콘에서 축방향으로 분사되는 연료분배율이 8%로 증가하는 경우 노즐 내부 예혼합 영역으로의 화염 역화로 인하여 NOx의 배출농도가 오히려 증가하게 된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.174-174
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• 2008

초음파를 이용하여 액체 연료를 분사하면 균일한 입경과 미립화가 우수하며 에너지 절약과 공해방지등을 할 수 있다. 또한 유속과 유량에 관계없이 이용할 수 있어 반도체 분야의 웨이퍼와 평판 표시기상에 사진 석판용 화학물질의 균일도포 컴퓨터 하드 디스크의 광택제 도포등에 사용할 수 있다. 이처럼 초저의 유출 용량을 요구하는 모든 공정 및 액체연료의 분사가 요구되는 모든 산업에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 현제까지 주로 사용되고 있는 초음파노즐의 액츄에이터는 단판액츄에이터형로 높은 교류전압을 인가해주어야 하는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 해결하기 위해 적층액츄에이터형을 사용하여 초음파 노즐 구동하면 낮은 교류 입력전압에서도 단판액츄에이터형 초음파 노즐과 같은 특성을 가질 수 있다. 또한 초음파 노즐의 구동시 기계적인 진동을 이용하므로 많은 열을 발생시켜 노즐의 온도가 상승하여 세라믹 액츄에이터에도 그 영향을 미치게 되어 열적 열화 현상이 일어날 수 있기에 높은 큐리온도를 가지는 액츄에이터가 필요하다. 본 실험에서는 $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.12}(Zr_{0.50}Ti_{0.50})_{0.86}O_3$ 조성을 사용하여 $900^{\circ}C$의 저온에서 액상 소결하여 적층혈액츄에이터를 제작하였으며 압전 및 유전 특성을 조사하였다. 제작된 초음파노즐을 구동하기 위해서는 약 36kHz의 30V이상의 교류입력전압 할 수 있는 구동회로가 필요로 한다. 압전액츄에이터의 구동을 위해서는 정확한 정현파 입력이 필요 없다. 압전액츄에이터의 특성상 유사 정현파 입력 만으로도 임피던스 매칭이 이루어지기 때문에 설계가 쉽고 간편한 Push-Pull 방식을 이용한 PWM인버터를 사용하였고 인버터의 출력 주파수를 34~38kHz까지 가변 할 수 있게 설계하였다. 제작된 적층액츄에이터형 초음파 노즐을 PWM인버터로 실제 액체 연료인 경유를 분사하였을 때의 액츄에이터의 온도 변화에 따른 공진주파수와 온도 의존성, 전기적 특성을 조사하고 미립화 분사되는 경유의 미립자 크기 및 최대 분사량을 조사 하였다.