• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.62-67
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• 2019

본 연구에서는 2 kW급 SOFC (solid oxide fuel cell)에서 배출되는 고온 배기가스의 폐열회수를 위한 일체형 Hot BoP의 설계와 성능 분석에 대한 연구를 수행하였다. Hot BoP 시스템은 스택 배기가스의 연소를 위한 촉매 연소기와 연소 후 배기가스의 폐열회수를 위한 원통다관형 공기예열기 및 스팀발생기로 구성되었다. 시스템 설계에서 폐열회수 시스템의 배치에 따른 최대 허용열용량을 산출하여 열분배 공정을 분석하였으며, 열전달 방정식을 통하여 공기예열기 및 스팀발생기의 상세설계를 수행하였다. Hot BoP는 방열손실의 저감을 위해 일체형으로 제작되었으며, SOFC와 연계운전을 가정한 스택배기가스를 모사하여 성능실험에 사용하였다. Hot BoP 성능실험에서 부하별 열전달량 및 시스템 효율이 측정 및 분석되었으며, 당량비에 따른 배기가스의 CO 발생량을 측정하여 연소성을 분석하였다. 실험결과로써, 2 kW급 SOFC 정격운전시 배기가스 연소열부하 기준으로 hot BoP의 열적 효율은 약 60%이며, 연소 후 배기가스의 CO 발생량은 당량비 0.25 이상에서 급격히 감소되는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.173.2-173.2
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• 2011

대체 에너지 자원 중 폐기물의 소화 가스를 이용한 바이오가스 발전은 이산화탄소에 비해 온실효과 영향력에 21배에 해당하는 메탄가스를 연료로 사용하여 환경부하를 저감시키고 에너지를 생산한다. 바이오가스에 포함된 $H_2S$는 연소 후 $SO_2$형태로 발생되는데 $SO_2$는 수분과 반응을 하게 되면 $H_2SO_4$등의 강한 산성을 띄는 물질로 생성되어 배관 및 발전기에 손상을 주고 저온부식현상을 유발하게 하며, 동물이나 인체에 노출되면 기관지 수축현상이 일어나 호흡기에 영향을 주는 질식성을 띄는 가스이다. 축산바이오가스에 포함된 $H_2S$의 함유량과 가스엔진의 연소 시 배출되는 $SO_2$ 배기가스 성분의 관련성을 검증하기 위해 60-65%의 $CH_4$와 30-35%의 $CO_2$ 성분의 바이오가스를 50kW급 발전기에서 사용하였고 연소 후 배출되는 가스 성분을 분석하였다.

• 에너지공학
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• 제18권2호
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• pp.136-140
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• 2009

자동차 공회전은 운전자의 운전 만족도에 여러 영향을 미친다. 또한 보다 높은 연료 경제성의 요구가 고조됨에 따라, 자동차 생산자들은 계속적으로 보다 나은 운전조건의 혜택에 관심을 갖는다. 스파크 점화기관의 공회전에서 기관의 안정성은 연소변동에 의해 좌우되며, 기관의 안정성은 연료분사시기, 점화시기, 그리고 공기연료비 등의 요소들에 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 공회전에서 연료분사시기, 점화시기 그리고 공기연료비 등에 따라, 연소의 안정성과 변동율에 미치는 영향을 조사하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.283-290
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• 2010

이 연구의 목적은 NOx 저감을 위한 연료희박 재연소 기법과 산화제 다단 연소 기법의 혼합 기법의 실험적 연구를 목표로 한다. 실험용 연소로에서 재연소 연료 분율, 재연소 노즐 직경, 산소부하도 및 재연소 연료 분사 위치등을 고려한 실험을 수행 하였다. 또한, 산화제 다단 연소를 통하여 생성된 유동장이 NOx 저감에 미치는 영향을 연료희박 기법의 NOx 저감율과 비교하는 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 연료희박 재연소와 산화제다단연소 기법의 혼합 기법이 NOx 저감에 미치는 긍정적인 효과를 관찰 하였다.

• 에너지공학
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• 제17권3호
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• pp.153-160
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• 2008

유연탄, 무연탄, 그리고 두 탄종의 혼합 비율을 달리한 혼합탄에 대한 열중량 분석을 수행하여 연소반응성을 평가하였다. 무연탄과 유연탄의 혼합탄에 대한 무게 감소율이나 반응속도의 모양을 살펴볼 때 반응시 두 탄종간에 서로 영향을 미치지 않고 혼합 비율에 비례하여 두 탄종이 독립적으로 반응하는 것을 알 수 있었다. 그리고A화력 발전소에서 유, 무연탄을 50% : 50%의 비율로 혼합하고 보일러 출력을 정격대비 약 65%인 134 MW부터 정격부하인 197 MW까지 증대시키면서 보일러 내의 연소상태, 운전특성을 분석하였다. A화력발전소의 연소시험 결과 출력에 따른 보일러내의 연소상태는 전체적으로 양호한 것으로 나타났으며 출력이 증가함에 따라 공기예열기 출구의 배기가스 온도가 설계치인 $430^{\circ}C$를 훨씬 상회하여 연소용 공기의 흡인방법을 변경하여 출구 가스 온도를 조절할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.413-418
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• 2012

본 연구에서는 VIStA (Vortex Inertial Staged Air) 버너를 개조하여 관류보일러에 적용하였다. 2차 공기를 노즐을 통해 공급하던 원형과 달리 선회기를 통해 공급함으로써 화염을 안정화하고 일산화탄소(CO)의 발생량을 저감하였다. 그러나, 이러한 개조과정에서 질소산화물(NOx)의 발생이 증가하는 문제가 발생하였다. CO와 NOx 발생량을 함께 제어하기 위하여 본 연구에서는 화염분할을 적용하였다. VIStA 버너는 2개의 연소실이 있고 각각의 연소실에 공급되는 공기량을 댐퍼로 조절하며 3가지 종류의 화염분할 장치를 설계, 장착하여 공기비, 연소부하에 따른 연소 특성을 파악하였다. 화염분할을 통하여 CO 농도 증가는 10 ppm 이내로 유지하면서 NOx의 발생량은 25%까지 저감하는 결과를 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제20권4호
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• pp.58-64
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• 2016

차량에 사용되는 주엔진은 부하영역 전체에서 효율을 증가시키기 위해 커먼레일 디젤엔진을 사용하고 있다. 그러나, 발전기용 엔진은 아직도 기계적 구성엔진으로 캠으로 구동되는 연료분사밸브가 사용되어지고 있다. 또한, 발전기용 엔진 대부분은 50%이하의 부분부하가 적용되고 있다. 따라서, 전부하에 세팅된 차량용 디젤엔진을 부분부하에서 효율적인 운전을 하기 위해서는 연료분사시기 재조정이 필요하다. 본 연구에서는 시설물에 사용되는 엔진발전기의 운용특성을 파악하여 연료분사시기를 재조정함으로서 부분부하 연료소비율을 개선시킨 결과를 연구하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.45-51
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• 2015

최근 강화되는 연료소비율과 배기 규제에 대응하기 위해 자동차용 엔진에 다양한 신기술들이 적용되고 있다. 직접분사식 희박연소 엔진은 안정적인 성층혼합기 연소를 통해 연료소비율 및 배출가스 개선이 가능하지만 과잉공기 조건에서 상대적으로 높은 수준은 질소산화물의 배출은 해결되어야 할 과제이다. 본 연구에서는 직접분사식 희박연소 LPG 엔진에서 가변 밸브 기구를 이용한 흡기 및 배기밸브 시기의 변경이 엔진의 성능 및 배출가스에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 스로틀링을 하지 않은 부분부하 운전 조건에서 흡기밸브 열림 시기의 진각은 공기과잉률의 증가에 의한 질소산화물 배출 증가에 원인으로 작용하였다. 배기밸브 열림 시기를 진각할 경우 팽창일 감소와 펌핑손실 증가에 의해 연료 소비율이 악화되었다.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.45-53
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• 2022

디젤엔진의 배출물 개선을 위해 탄소수가 낮은 천연가스를 혼합하여 사용하는 천연가스-디젤 혼소 연소가 각광받고 있다. 특히 자발화 특성에 차이가 있는 디젤과 천연가스의 특성을 이용한 반응성 제어 압축착화(reactivity controlled compression ignition, RCCI) 연소 전략을 통해 기존 디젤엔진의 효율과 배출가스를 동시에 개선시키는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 상사점보다 앞당겨진 디젤 직접 분사시기 적용을 통해 실린더 전체 영역의 균일 혼합기를 형성하여 전체적으로 희박한 자발화 기반 연소를 달성함으로써 질소산화물 (NOx) 및 입자상물질 (PM) 저감과 제동열효율 개선을 동시에 달성할 수 있다. 하지만 매우 희박한 저부하 영역에서 불완전 연소량이 증가하는 단점이 존재하며, 안정적인 연소 구현을 위해 디젤 분사시기가 민감하게 제어되어야 하는 어려움도 존재한다. 본 연구에서는 앞서 언급된 저부하 영역에서의 천연가스-디젤 혼소 엔진의 효율 및 배기 개선을 확인하고, 동시에 발전용 엔진 구동 영역에서 디젤 분사시기에 따른 연소안정성을 평가하였다. 실험에는 6 L급 상용디젤 엔진이 사용되었으며, 1,800 rpm, 50% 부하 영역 (~50 kW)에서 실험이 진행되었다. 제동효율 및 연소안정성을 개선하기 위한 전략으로 분무 패턴이 다른 2개의 인젝터를 적용하였으며, 천연가스/디젤 비율과 디젤 분사시기를 바꿔가면서 실험이 진행되었다. 실험 결과, 협각 분사가 추가된 수정 인젝터에서 제동 열효율이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 연소안정성 및 출력, 그리고 강화된 배기 규제를 고려하였을 때 수정 인젝터의 분무 패턴이 예혼합연소 형성에 적합하였고 이를 통해 질소산화물 배출량을 Tier-V 기준치인 0.4 g/kWh 이하로 저감함으로써 RCCI 연소 가능 영역을 확장할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권2호
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• pp.252-258
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• 2009

Engine bench tests has been done on a common-rail diesel engine with bio-diesel fuel to study effects of B100 and B20 on output power, fuel consumption and emissions. Test results show that B100 and B20 could reduce PM, HC, CO emission and smoke, but power decrease, fuel consumption increase and NOx increase obviously, B100 reduce PM and DS with $50%{\sim}70%$ and $80%{\sim}85%$ compared with diesel fuel, while B20 reduce PM and DS with $25%{\sim}35%$ and $30%{\sim}40%$. NOx of B100 and B20 increase $5%{\sim}20%$ compare to diesel.