• 동력기계공학회지
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• 제16권5호
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• pp.5-12
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• 2012

희박예혼합기의 급속연소에 관한 연구를 위하여 2-실린더 가솔린 엔진을 부실 타입의 압축천연가스(CNG) 분사 엔진으로 개조하였다. 본 연구에서는 부실의 최적설계에 관심을 두고 두 종류의 부실을 적용하여 실험을 실시하였고, 부실의 체적과 홀 개수는 1.5cc와 6개로 각각 동일하게 하고, 홀 직경을 0.8mm 및 1.1mm로 달리하였다. CNG연료는 포트연료분사(Port fuel injection; PFI)와 부실분사(Sub-chamber injection; SCI)에 의해 엔진에 독립적으로 공급되고, 그 실험결과로 구한 연소압력, 평균유효압력(IMEP), 질량연소분율과 사이클변동계수(COV) 등을 서로 비교하였다. 본 연구의 대표적 실험연구결과로서 PFI 타입의 엔진연소특성은 희박예혼합기의 경우를 제외하고 모든 조건에 있어서 기존의 가솔린 엔진과 비슷하였고, SCI 타입의 엔진연소특성으로 평균유효압력은 부실 내에 불완전 예혼합기형성으로 PFI 타입보다 낮았으며, COV는 SCI 타입이 희박가연한계가 확대됨으로 인하여, 특히 높은 공기과잉률 범위에서 PFI 타입과 비교해 보다 좋은 결과를 나타내었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.234-238
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• 2008

수소의 연소과정 중 하나인 자연발화에 대해 HFP를 첨가하였을 때 발화 지연을 수치해석을 통하여 조사하였다. 단열 밀폐시스템에서 대기압 하에서의 비정상 상태를 가정하였으며, 수소/공기/헵타플루오르헵탄(HFP)의 반응기구는 93개의 화학종과 817개의 화학반응식을 고려하였다. 먼저 이론당량비의 순수한 수소/공기 혼합기 계산결과로부터 연료와 산화제만 존재하는 혼합기에서는 자연발화시간을 결정하는 판별방법의 선택은 그리 중요하지 않고, 대부분의 판별방법이 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 수소/공기의 자연발화시간은 기존문헌의 실험결과와 잘 일치함을 알 수 있어 사용된 수소반응기구를 검증할 수 있었다. HFP를 수소/공기 혼합기에 섞었을 경우에는 각 순간적 화학적 반응에 의해 OH농도의 변곡점이 다양한 시각에 나타나므로 온도의 변곡점으로 발화시간을 판단하는 것이 보다 타당하다는 결과를 얻었다. 그리고 HFP의 농도가 10% 이상인 경우 큰 발화지연효과를 볼 수 있는데, 이 때, HFP 농도가 증가할수록 희석효과에 비해 화학적 효과가 발화시간 지연에 보다 크게 기여함을 알 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권2호
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• pp.18-24
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• 1999

액체 램제트 연소기는 흡입공기와 분무, 혼합 그리고 이에 따른 연소 등 일련의 과정에 따라 다수의 복잡한 현상들이 상호 밀접하게 관련되어 있으며, 이러한 반응 및 비반응 유동 특성을 파악하기 위해서 2차원 및 3차원 연소기 형상에 대해서 수치적 실험을 수행하였다 격자구성은 연소기에 공기를 공급하고 연료를 분무하는 공기 유입관 영역과 연소실 영역, 그리고 출구 대기 영역으로 나누어 격자를 생성시켰다. 비반응 유동해석을 통해서 연소실내의 선회영역 유동특성은 2차원과 3차원이 크게 차이가 남을 알 수 있었다. 반응 유동 해석에서는 분무 모델의 적용 유무에 따라 연소 형태가 크게 변화하였다. 연료의 분사위치를 유입관의 위쪽에 준 경우와 아래쪽에 준 두 가지 경우를 비교하였으며, 유입관의 아래쪽에 연료의 분사위치를 준 경우가 연소의 안정화에 필요한 재순환 영역으로의 연료의 유입이 잘 되어 유입관 위쪽에 연료를 분사시키는 것보다 좋은 분사위치임을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.78-86
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• 2000

Mach 1.8의 동축공기를 갖는 수소 난류 화산 화염의 특성을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 화염길이와 연료유동의 자취에 대한 직접사진, Acetone PLIF, Mie scattering, 수치해석법을 이용하여 화염의 구조를 분석하였다. 연료의 유속를 고정시켰을 때, 공기의 유속 증가에 따른 변화를 측정하였다. 아음속 화염의 길이는 급격히 감소한 반면, 초음속 화염의 길이는 완만하게 증가하였다. 또한 연료 노즐 립의 두께 변화에 따른 화염의 소염 특성을 관찰하였다. 노즐 립의 두께에 따라 화염 안정성이 증가하였는데 이는 초음속 화염의 안정화를 위한 최소 두께 값이 존재함을 나타낸다. 유동장 구조를 분석한 결과, 연료 제트가 고압영역에 가로 막혀서 축방향 모멘텀을 잃고, 저산란 영역이 만들어지는 것을 확인하였다. 또한, 모멘텀을 잃은 연료가 재순환 영역을 따라 순환하면서 긴 체류시간을 갖기 때문에 예혼합 영역이 만들어 졌음이 밝혀졌다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.957-967
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• 2017

첨가제와 점화 보조제가 적용된 고체연료 램젯 용 연료 그레인의 연소시험을 수행하여 점화 지연과 연소 효율을 확인하였다. 연료 그레인은 HTPB에 AP 파우더 15 wt.% 보론 입자 5 wt.%가 혼합된 형태로 구성되어 있다. 연료 그레인에 $NC/BKNO_3$와 Composite 추진제로 이루어진 점화보조제를 도포하여 우수한 점화성능을 확보하였다. 에탄올 블렌딩 과산화수소 가스발생기를 통해 램젯 연소실의 공기와 가깝도록 온도, 압력, 산소 조성을 조절한 산화제 가스를 유속 $200kg/m^2s$ 으로 흐르도록 설정하였다. 실험 결과, 점화보조제의 작동을 통해 연료그레인에서 0.5초의 점화 지연시간을 파악하였다. 또한 보론의 연소를 통해 8 bar의 일정한 연소실 압력과 0.86의 높은 연소 효율을 확인하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.603-609
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• 2014

차세대 제트 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 핵심은 연소기 내부에서의 성공적인 초음속 연소를 필요로 한다. 초음속 연소는 공기-연료 혼합(fuel-air mixing)의 정도에 따라 연소효율이 영향을 받게 된다. 공동형 화염 보염기(cavity flameholder)는 재순환 영역(recirculation zone)을 생성하여 연료 혼합의 효율을 높여 지속적인 초음속 연소가 진행될 수 있는 시간을 제공한다. 본 연구에서는 EDISON 전산유체역학 소프트웨어를 이용하여 공동형 화염 보염기를 지나는 초음속 유동의 재순환 영역과 전압력 변화에 대한 전산 해석을 수행하였다. 초기 형상을 생성하여 유동 해석을 수행한 후, 3개의 형상 변수에 대한 매개 변수 연구를 통하여 공동의 형상과 위치에 따른 재순환영역의 제어가 가능함을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1995년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.133-140
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• 1995

Cyclone 원리를 이용한 Slagging 연소기술은 접선방향으로 고속공급되는 연소용 공기에 의해 석탄입자가 연소실 벽면에 체류하면서 벽면연소가 이루어지며, 3중 선회 유동장의 형성으로 연료의 체재시간이 길며, 고온연소시킴으로서 석탄중의 회분을 연소기내에서 용융제거하는 석탄 직접연소의 신기술이다. 실험용으로 제작된 75 kW급 Slagging 연소기에서 Alaska subbituminous 탄으로 성능실험을 수행한 결과 탄소전환율이 95% 이상이며 회분의 용융제거 효율은 약 70%인 것으로 판명되었으며, 연료의 적용범위를 확대하기 위해 Roto탄, Ulan탄 및 Roto탄에 국내 무연탄인 장성탄을 20% 혼합한 혼합탄에 대한 연소실험과 Alaska탄 입자크기의 영향도 알아보았다. Slagging 연소기의 개발을 위해 소형 연소기 실험결과와 유동장 해석, Cold model test를 거쳐 현재 1MW급 연소기가 설계, 제작되어 실험하는 단계에 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.73-80
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• 2013

장거리 극초음속 비행체에 적용 가능한 유일한 냉각방안으로 알려져 있는 흡열연료 적용기술을 개발하기 위하여 흡열반응에 의해 분해된 연료의 분사 및 연소특성에 대한 연구사례를 살펴보았다. 흡열반응을 거친 연료가 연소실에 분사될 때 처해지는 초임계 상태의 분사 특성, 초임계 연료가 초음속 유동장에 분사될 때의 공기혼합 특성 등에 관한 연구사례를 살펴보았고, 연소특성으로서 점화지연시간 및 화염전파 속도에 미치는 영향, 초음속 연소실에서 연소될 때의 연소효율 상승 연구사례 등을 살펴보았다. 국내에서 수행된 흡열연료 관련 연구동향을 살펴보았다.

• 유기물자원화
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• 제17권3호
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• pp.27-39
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• 2009

본 연구는 가연성폐기물, 음식물폐기물 및 하수슬러지를 혼합하여 연료로 제조하여, 연소장치에서 다양한 연소조건에 따라 배출되는 배연가스를 분석하여 연소특성을 조사하였다. CO가스성분은 연소과정에서 불완전연소 부분을 평가하는 가스성분으로서, 연소장치의 실험조건이 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때 가장 낮게 발생하였다. $CO_2$는 시료가 완전 연소되어 최종적으로 발생되는 부산물로서 연소조건이 가장 최적상태인 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때 가장 높은 농도가 발생하였다. $SO_2$ 발생은 시료 중에 황 함유량이 높은 S.1에서 높게 나타났다. NOx는 질소성분이 높은 S.1시료와 온도 $800^{\circ}C$의 조건에서 공기비 m=2의 조건에서 NOx의 발생이 높게 나타났다. HCl가스는 연소과정에서 산소의 촉매 반응을 통해서 분진이나 금속촉매물질과 반응하여 다이옥신류를 발생시키는 전구물질로서 분석결과에서 보면 시료의 Cl함유량이 많은 시료와 동일한 시료에서 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때가 가장 낮은 HCl의 농도가 발생되었다. $NH_3$는 시료의 혼합비율과 온도조건보다는 공기비 2일 때 연소시작 3분 후에 가장 낮게 나타났으며, 연소온도 보다는 공기비가 $NH_3$의 생성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. $H_2S$ 발생은 시료의 황 함유량이 높은 S.1시료와 하수슬러지나 음식물쓰레기 혼합 비율이 높은 경우 높게 나타났다. 연소실험에서 혼합비율에 따라서 제조된 S.1과 S.2의 시료를 연소한 결과 CxHy농도 무연탄 연소시 발생농도와 비슷하게 나타남으로서, 성형하여 제조된 연료는 보조연료 및 주연료로서 가치가 있는 것으로 평가되었다.

• 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.