• 유기물자원화
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• 제17권2호
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• pp.59-72
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• 2009

하수슬러지를 에너지 열원으로 사용하기 위해서는 연료로서 청정해야 하고 따라서 수슬러지 중에 중금속이나 불순물이 없거나 미량이어야 한다. SOCA(Sludge-Oil- Coal-Agglomerates) 연료는 이러한 요구를 만족시키며, 고체 연료로서의 SOCA는 청정에너지를 생산하기 위해 가스화될 수 있다. 습윤 촉매가스화는 수분을 포함하는 SOCA에 대해 적절한 공정인 것으로 나타났다. 그러나 SOCA 연료 제조시 석탄이 사용됨에 따라, 촉매가스화 공정에서 촉매를 피독시킬 수 있는 황 성분이 SOCA 연료에 약 40~50% 정도 포함된다. 따라서, 가스화를 위한 적절한 촉매를 사용하는 것이 중요하다. 본 연구 결과에서는 칼슘이 SOCA의 가스화에 이상적인 촉매로 선택되었다. 또한 최적의 가스화는 적절한 수분을 공급하였을 때, $850^{\circ}C$에서 이루어지는 것으로 나타났다. 연료에 포함된 질소 성분은 궁극적으로 SOCA의 가스화에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 그 결과 가스화는 HCN의 발생을 최소화하고 $N_2$ 및 $NH_3$로의 전환을 향상시키는 방향으로 운전되어야 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.137.2-137.2
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• 2010

본 연구는 스테인리스 스틸(STS)을 직접메탄올 연료전지(DMFC)용 바이폴라 플레이트에 적용하기 위한 것이다. 약산성의 연료전지 환경에서 부식저항성을 향상시키고자 오스테나이트계 STS 316L과 페라이트계 STS 430에 UBM(unbalanced magnetron) DC sputter로 CrN 코팅막을 제작하였다. CrN이 코팅된 스테인리스 스틸은 부식특성, 접촉 저항 및 접촉각 등을 측정하여 무 코팅의 스테인리스 스틸과 특성을 비교하였다. 그리고 이들 재료의 연료전지(DMFC) 적용 가능성을 알아보기 위하여 단위전지로 제작하여 연료전지 성능 등을 측정하고 평가하였다. 무 코팅 스테인리스 스틸(STS 316L, STS 430)과 CrN 코팅 스테인리스 스틸의 부식저항 특성은 동전위와 정전위 실험으로 조사하였다. 동전위 부식 실험은 -0.4~1.0 V로 0.001 M의 황산용액 또는 메탄올을 첨가하여 질소 또는 공기의 환경에서 실험을 실시하였으며, 정전위 부식 실험은 0.4 V 또는 0.6 V에서 진행하였다. 연료전지의 단전지 측정은 실제 DMFC의 운전조건에서 실시하였다. 부식실험과 단전지 실험 전/후 메탈 바이폴라 플레이트의 조직 변화는 SEM을 통해 관찰하였고, 부식산화물의 화학적 조성과 메탈 바이폴라의 표면은 EDS를 이용하여 측정하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.285-288
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• 2008

본 연구는 연료(수소)층과 산화제(공기)층의 사이에 불활성기체(질소)또는 연료(수소)를 평행분사하는 수치해석을 다루고 있다. 수치해석을 위해서 완전 보존되는 비정상 2차 시간정확도법과 2차 TVD방법이 유한 체적법과 사용되었다. 결과는 3가지 종류로 구성되어있다. 첫째는 연료와 산화제의 단일 혼합층이고, 둘째는 연료와 산화제의 사이에 불활성기체를 분사하는 방식이며, 세 번째는 연료와 산화제의 사이에 연료를 분사하는 방식이다. 전체 유동층의 수직두께는 4cm이며 삽입된 중간층의 두께는 1,2,4mm의 세가지 경우에 대하여 계산하였다.

• 에너지공학
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• 제10권4호
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• pp.363-369
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• 2001

중급규모의 가스화 복합/열병합 플랜트의 공정설계와 성능평가를 수행하였다. 설계된 플랜트 공정을 바탕으로 가스터빈 연소기에 비포화 또는 포화된 질소를 분사시키거나 가스연료를 포화시키는 여러 가지 $NO_x$ 저감 기술들을 시도하여, $NO_x$ 저감 기법이 $NO_x$ 배출량에 미치는 영향과 플랜트의 출력, 효율 및 안정성에 미치는 영향을 동시에 검토하였다. 가스 연료의 포화보다는 질소의 분사를 통한 $NO_x$ 저감효과가 더욱 현저하며, 질소분산 시 포화된 질소를 사용하는 경우 $NO_x$ 저감 효과는 더욱 향상되었다. 또한 $NO_x$ 저감 기법의 적용은 $NO_x$ 배출량의 감소와 더불어 플랜트의 출력 및 효율 향상도 수반하나, 가스터빈의 불안정한 운전을 초래할 수도 있었다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2007년도 학술논문요약집
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• pp.151-152
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• 2007

ACP(Advanced Spent Fuel Conditioning Process)의 금속전환로에 $U_{3}O_{8}$을 공급하기 위하여 20 kgHM/batch의 $UO_{2}$ 펠릿(pellets)을 처리할 수 있는 공기산화로가 개발되고 있다. 그림 1은 산소농도 조절이 가능한 공기산화로이다. 공기산화로 이전의 공정인 슬리팅 장치에서 탈피복된 $UO_{2}$ 펠릿은 공기산화로로 운반되고, $500^{\circ}C$온도에서 공기를 공급하여 일정한 입도범위의 균질한 $U_{3}O_{8}$을 만든다. 그리고 다음공정의 금속전환장치로 이동된다. 본 논문에서는 모의연료의 산화에 대한 정확한 산소농도를 측정하고자 한다. 이를 위해서 갈바닉 센서와 지르코니움 센서가 사용되었고, 그 특성이 비교되었다. 14종의 금속 산화물이 혼합된 모의연료를 제조하여 산화실험이 수행되었으며, 시간변화에 따라 산소농도가 측정되었다. 산소농도 컨트롤러와 산소 센서를 사용한 공기산화로는 산소조절기에 의해 산소농도 100%까지 측정될 수 있다. 그림 2는 공기산화로의 산소농도를 조절할 수 있는 산소농도 측정시스템이다. 유량조절기(Mass Flow Controller)를 사용하여 질소와 산소의 혼합비를 변화시킬 수 있다. 또한 산소농도 측정시스템은 측정된 산소농도 값을 이용하여 $UO_{2}$의 산화시간을 계산하기 위하여 제작하였다. 산화시간 계산방법은 다음과 같다. 산소와 질소의 가스는 각각 40 L의 압력 봄베에 의해서 산소농도를 조절할 수 있는 공기산화로의 산소농도 측정시스템 안으로 유입된다. 유입된 산소와 질소의 배합은 컨트롤시스템 안에 있는 산소 유량조절기와 질소 유량 조절기를 사용하여 조절하며, 일정하게 혼합된 산소농도는 장치의 입구와 출구에서 산소 센서에 의해서 측정된다. 투입된 $UO_{2}$ 펠릿이 $500^{\circ}C$에서 반응하면서 공기산화로의 내부에 있는 산소농도가 감소된다. 이때 초기에 같았던 입력과 출력 농도가 시간의 흐름에 따라 감소되며, 펠릿이 완전히 산화됨과 동시에 출력 산소농도가 입력농도와 다시 같아질 때까지 소요된 구간이 산화시간이 된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.356-362
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• 2023

기후 변화에 따른 위험성은 전 세계적으로 오랜 기간 강조되고 있으며, 이를 극복하기 위한 노력은 해운분야에서도 국제해사 기구를 중심으로 이어지고 있다. 연소과정에서 발생한 매연을 제어하기 위하여 매연 생성 특성에 관한 연구는 필수적이다. 본 연구에서는 에틸렌 가스를 기반으로 한 대향류 확산화염에서 불활성 기체인 질소를 혼합하여 화염온도, 화염형태, 매연 생성 관련된 화학종의 상태변화를 확인하기 위해 광소멸법과 화학반응 수치해석을 수행하였다. 연구 결과. 질소의 혼합비율이 증가함에 따라 화염온도 감소와 매연체적분율 감소로 이루어졌다. 매연 입자가 분포하는 구간도 감소하였으며, 30% 이상 혼합비율이 높아지면 체적분율 감소율이 감소하였다. 매연 성장에 관여하는 화학종들의 몰분율도 감소하였다. HACA 반응 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율에 따라 영향을 받으나, 홀수탄소 경로 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율뿐만 아니라 화염온도 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.633-640
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• 2011

본 연구에서는 고온의 미소농도구배 조건에서의 에지화염의 안정화 및 화염 강도 변화를 실험적으로 관찰하였다. 실험 연소기는 크게 혼합기가 투입되는 슬롯과 석영 채널 및 채널 내부 가열을 위한 추가적인 예혼합 연소기로 구성되어 있다. 실험의 정확성을 위해 각 경계 조건에 대한 정량적인 검증 절차가 수행되었다. 결론적으로 연료 농도 구배의 정량적인 제어와 질소 희석비율을 조절하여 고온의 조건에서도 에지화염을 임의의 위치에 안정화 시킬 수 있었다. 에지화염 내부에 존재하는 확산화염의 화염 강도가 채널 내부의 온도증가에 따라 증가하고 질소의 희석비율 증가에 따라 감소하는 것을 보였다. 연료에 따른 화염 강도 변화를 살펴본 결과 프로판의 경우가 메탄에 비해 강도 변화율이 큰 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.476-482
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• 2014

본 연구는 에멀젼 연료의 특성과 배출가스에 관하여 연구하였다. 엔진 배출가스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다. 유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다. ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험결과 함수율 17% 유화연료의 NOx 감소량은 약 24%, smoke의 총감소량은 약 73%, $SO_2$ 감소량은 약 11%, 그리고 약 13%의 출력손실을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권1호통권38호
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• pp.57-61
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• 2006

연료전지는 연료(수소)의 화학적 반응에 의해 축적된 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 직류 전기를 발생시키는 에너지원이다. 연료전지는 질소나 유황산화물 등의 유해한 물질을 방출하지 않으며 기계적 동력부가 없고 거의 무소음으로 운전되는 이점을 가진다. 수소연료에 의한 연료전지는 그들의 부산물로써 열과 물을 방출한다. 연료전지를 이용한 응용분야의 확대로 인해 화석연료나 수입 석유의 의존도를 현저히 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 이러한 연료전지 (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)의 출력을 치대한 활용하고 발전시스템의 안전운전을 위한 전력변환기(PCS, Power Conditioning System)에 대해 연구하였다. 본 논문에서는 고효율로 운전하는 새로운 전력변환 회로토폴로지를 설계하고, 발전시스템에 적용하여 각종 실험을 통하여 그 타당성을 입증하였다. 그 결과 연료전지 발전시스템은 고성능으로 동작되는 전력변환기에 의해 발전시스템의 효율과 성능을 향상시키게 된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제20회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.45-56
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• 2000

미분탄 연소시 발생하는 질소산화물(NOx)은 석탄의 형태 및 등급에 따라 다르게 나타난다. 석탄에 함유되어 있는 질소 성분은 준역청탄인 경우 촤보다 휘발분에 많이 분포되어 있으며, 역청탄인 경우 촤에 많이 분포되어 있음을 확인하였다. 석탄에 함유되어 있는 질소의 분포에 따라 연속과정에 의해 최대로 발생할수 있는 질소산화물의 양과 질소산화물로 전환되는 정도를 예측할 수 있었다. NOx 방출은 석탄중에 함유되어 있는 질소성분의 양에 영향을 받으며, 고온 노출 시 방출되는 휘발성분의 양의 증가 그리고 공기비를 감소함으로서 질소산화물의 저감율을 증가시킬 수 있었다. 특히 질소산화물의 환원은 연료가 풍부한 조건에서 연소초기 고온으로 연소하는 경우 효과적이었다. 또한 2단 연소에 의한 방법으로 1단에서는 저공기비로 유지하고 2단에서 추가적인 공기를 공급함으로서 최종 공기비는 1.2인 조건에서 효과적으로 NOx를 저감할 수 있었다.