AP 기반의 혼합형 열가소성 고체 추진제의 연소 억제 방안과 그 효과를 제시하였다. 입자 사이즈가 다른 AP를 적용한 효과와 0.5%~2.0%의 LiF가 미치는 영향을 분석하기 위해 PEBAX/AP 열가소성 고체 추진제에 대한 지상연소 시험을 통해 연소속도 및 압력 지수를 산출한 후 비교 분석하였다. 분석결과, 큰 AP 입자 사이즈를 적용하는 것과 2.0% 이내의 LiF 첨가는 연소속도를 감소시키는 효과를 보였으며 본 논문에서는 이에 대한 각각의 영향을 정량적으로 제시하였다.
본 연구에서는 내부용적이 200cc와 700cc인 closed bomb법 이용하여 $1,000\sim30,000$ psi범위에서 고체 추진제의 연소속도를 측정하여 고체 추진제의 연소 특성을 고찰하였다. $5,000\sim15,000$ psi범위에서 두께 1mm의 디스크 형 시편으로 closed bomb법에 의해 측정한 연소속도가 $1,000\sim5,000psi$ 범위에서 strand burner법에 의해 측정한 연소속도와 잘 일치하였다. 200 cc와 700 co에서 측정된 연소속도는 bomb 부피에 상관없이 잘 일치하였다. HTPB/AP 추진제의 경우는 $5,000\sim7,000$ psi 범위에서 압력 지수가 급격히 증가하였다.
Fundamental combustion characteristics, such as the combustion potential, burning velocity and flame stability, for the practical utilization of LFG(Landfill gas) and LFG-blended fuels were experimentally investigated. The combustion potentials(CP) of LFG-blended fuels calculated from the previously suggested formulae were compared with burning velocities obtained by present experiments. The results showed that the previous formulae fur CP of LFG-blended fuels were not agreed with the experimental burning velocity, and these formulae should be revised. To provide an useful information needed to design the combustion devices, a triangular diagram was suggested for the maximum burning velocity of the mixture of CH$_4$, LPG and LFG. From the investigation of the burning velocity and the flame stability in a practical combustor, it was noted that the LFG-blended fuels, of which heating values or Wobbe indices were adjusted to that of natural gas, could be used as an alternative fuel of natural gas.
In order to study the gas interchangeability, a series of tests and analysis were conducted regarding to natural gas and gas mixture. Natural gas was selected as a reference and NG-LPG/Air mixture as a substitute gas. The major interest was placed on the determination of interchangeability limits for different mixing conditions. The parameters of Wobbe Index and Combustion Potential were employed in estimating the gas interchangeability, The limits obtained by analysis(AGA, WEAVER, KNOY, GILB) were compared with experimental results. The results estimated showed that the mixing limits of LPG/Air in proper conditions were found to vary with analysis and AGA is considered to be the most appropriate one.
연소불안정 현상을 제거하거나 효과적으로 제어하기 위해서는 화염구조에 대한 이해가 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 OH 자발광 및 He-Ne 레이저 광흡수 계측기법을 이용하여 연소불안정과 화염 구조사이의 상관관계에 대한 실험적 연구를 다양한 실험조건에서 수행하였다. 실험에서는 673 K로 가열된 swirl 형태로 공급되는 건조한 공기와 LNG($CH_4$) 연료를 사용하였으며 전체 당량비는 1.2 조건에서 속도를 25 ~ 70 m/s까지 바꾸어가며 실험을 수행하였다. 이를 통하여 연소불안정 현상이 낮은 속도조건과 높은 속도조건에서 발생하는 것을 확인할 수 있었고, 낮은 속도조건의 불안정에서는 화염의 와동구조가 연소불안정현상에 영향을 끼친다는 것을 확인할 수 있었다.
연소불안정 현상을 제거하거나 효과적으로 제어하기 위해서는 화염구조에 대한 이해가 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 OH 자발광 및 He-Ne 레이저 광흡수 계측기법을 이용하여 연소불안정과 화염구조사이의 상관관계에 대한 실험적 연구를 다양한 실험조건에서 수행하였다. 실험에서는 673K로 가열되어진 swirl 형태로 공급되는 건조한 공기와 LNG(CH4) 연료를 사용하였으며 전체 당량비는 1.2 조건에서 속도를 25 ~ 70 m/s까지 바꾸어가며 실험을 수행하였다. 이를 통하여 연소불안정 현상이 낮은 속도조건과 높은 속도조건에서 발생하는 것을 확인할 수 있었고, 낮은 속도조건의 불안정에서는 화염의 와동구조가 연소불안정현상에 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다.
본(本) 시험(試驗)은 산소지수법(酸素指數法)에 사용(使用)하여 목질판상재료(木質板狀材料)의 상대적(相對的) 연소성(燃燒性)과 그들의 산소지수(酸素指數)를 알아보기 위하여 수행(遂行)되었다. 산소지수(酸素指數)는 일정비율(一定比率) 산소(酸素), 질소(窒素) 혼합기체(混合氣體)의 흐름속에서 재료(材料)가 발염연소(發炎燃燒)를 지속(持續)할 수 있는 최소(最少) 산소농도(酸素濃度)를 말한다. 본(本) 시험(試驗)에서는 산소지수(酸素指數)를 계산(計算)하기 위하여 Dixon과 Massey의 Up and Down법(法)을 사용(使用)하였으며 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 산소지수(酸素指數)는 합판(合板)이 27.9%로 가장 높게 나타났으며, MDF와 파티클보드의 산소지수(酸素指數)는 각각 26.9%와 26.2%이었다. 이것은 합판(合板)이 MDF나 파티클보드에 비해 난연소성(難燃燒性)을 가지고 있는 것을 나타낸다. 2. 산소지수(酸素指數)는 혼합기체유동속도(混合氣體流動速度)에 의하여 영향(影響)을 받지 않았다.
HTPB/AP/Al이 주성분인 2종의 혼합형 추진제를 대상으로 4종의 금속선(Ag, Cu, Al, Ni-Cr)윰 각각 삽입하여 금속선의 직경(0.1~0.8mm)과 연소 압력에 따른 금속선에 인접한 고체 추진제의 연소 속도 증가비($r_w$/$r_sb$)와 압력 지수(n)의 변화를 고찰하였다. 금속선을 추진제에 삽입함으로써 추진제의 $r_w$/$r_sb$ 는 크게 중가하였고, 1000 psia의 압력에서의 최대 6.59배 증가하였다. 그러나 녹는 점이 비교적 낮은 Al 선이나 Ag선은 금속선 직경이 작아짐에 따라 한계 직경에서 $r_w$가 급격히 감소하는 최대값이 존재하였다. 자연 발화 온도와 금속선으로 전달되는 열원인 연소 기체 불꽃 온도로 구성된 무차원군을 Buckingham pi 정리에 의해 구해진 $r_w$/$r_sb$ 에 대한 기존의 무차원 실험식에 추가로 적용하여 계산해 본 결과, 자연 발화 온도는 고려하지 않고 금속선의 녹는 점과 연소 기체의 불꽃 온도를 무시한 Hsing 의 실험식에 의해 계산된 결과보다 표준 편차가 45%이상 줄어듬을 알 수 있었다.
본 논문에서는 벽지의 방염성능 및 열 안정성을 평가하고 연소가스인 CO, $CO_2$, HCN, HCl의 독성지수를 정량적으로 독성평가를 하여 벽지의 종합적 화재 위험성을 평가하였다. 방염성능은 방염성능기준인 45。 연소실험방법으로 열 안정성은 DSC분석과 TGA분석으로 평가하였다. 그리고 독성평가는 CO, $CO_2$, HCN, HCl 연소가스의 농도를 NIST N-GAS Model에 적용하여 독성지수로서 평가하였다. 위의 평가로 얻은 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 방염성능 평가결과 방염한 종이벽지, 콜크벽지, PVC벽지는 방염성능 기준에 적합한 것으로 나타났다. 둘째, 열 안정성 평가인 DSC분석 결과 미방염한 종이벽지, 콜크벽지, PVC벽지가 방염한 것보다 상대적으로 저온부에서 발열개시가 되었으며, 더 많은 발열량을 내었으므로 열적으로 더 위험하였다. 그리고 TGA분석 결과 미방염한 종이벽지, 콜크벽지, PVC벽지의 분해속도가 방염한 것보다 휠씬 빨랐으므로 열 분해 위험성이 더 크다고 판단된다. 셋째, 연소가스 독성평가 결과는 방염한 종이벽지, 콜크벽지, PVC벽지가 미방염한 것보다 독성지수가 더 높게 나타났다. 또한 종이벽지와 콜크벽지보다 PVC벽지가 상대적으로 독성지수가 더 높음을 알 수 있었다.
본 연구는 건축용 자재인 목재 및 플라스틱의 연기 위험성 평가에 대하여 새로 고안된 연기성능지수-V (smoke performance index-V, SPI-V), 연기성장지수-V (smoke growth index-V, SGI-V), 연기위험성지수-VI (smoke risk index-VI, SRI-VI)를 중심으로 조사하였다. 시험편은 가문비나무, 나왕, polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC)를 사용하였다. 연기 특성은 콘칼로리미터(ISO 5660-1) 장비를 사용하여 시험편에 대하여 측정하였다. 연소반응 후 측정된 연기성능지수-V는 PMMA를 기준으로 1.0~3.4로 나타났다. 연기성능지수-V에 의한 연기위험성은 PC, 가문비나무, 나왕과 PMMA 순서로 증가하였다. 나왕과 PMMA는 유사한 값으로 나타났다. 연기성장지수-V는 PMMA를 기준으로 1.0~9.2로 나타났다. 연기성장지수-V에 의한 연기위험성은 PMMA, PC, 가문비나무, 나왕의 순서로 증가하였다. 모든 시편의 CO 피크 발생속도는 0.0021~0.0067 g/s로 측정되었다. 결론적으로 연소가 용이한 물질은 연기성능지수-V가 낮고, 연기성장지수-V가 높기 때문에 화재로 인한 연기위험성이 높은 것으로 이해된다. 이는 총괄적으로 연기위험성지수-VI로 정리된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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