• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.46-53
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• 2022

본 연구에서는 석탄과 유동사 그리고 응집가속물질인 수산화칼륨(KOH)을 혼합한 시료를 이용하여 다양한 조건에서 응집특성을 파악하였다. 응집실험은 전기로에서 수행하였으며 샘플시료는 두 가지 방법으로 제작하였다. 첫 번째 방법은 수산화칼륨 분말시료를 석탄과 유동사에 물리적으로 혼합하는 방법이며 두 번째 방법은 수산화칼륨을 수용액으로 만들어 석탄과 유동사에 혼합하여 만드는 방법으로 제작하였다. 물리적으로 혼합한 분말시료 실험조건의 경우 동일 반응시간인 2시간 조건에서 다양한 반응온도와 총 칼륨 함량에 따른 실험을 수행하였다. 실험 결과 반응온도 및 총 칼륨 함량이 증가할수록 응집물 발생량이 증가하는 결과를 나타내었다. 수산화칼륨 수용액을 이용한 실험 조건은 일반적인 유동층 보일러의 운전온도인 880 ℃와 보일러 내 국부적인 고온 영역을 가정한 980 ℃ 조건에서 각각 수행하였다. 분말실험과 동일하게 반응시간 및 총 칼륨 함량 증가에 따라 생성되는 응집물 발생량을 파악하였다. 실험 결과 반응온도 880 ℃ 조건에서는 반응시간 증가에 따라 응집물 발생량 증가가 뚜렷하게 나타났다. 국부적인 고온 영역을 가정한 980 ℃ 조건에서는 상대적으로 짧은 시간 안에 많은 양의 응집물이 발생하는 결과를 보였다. 응집물의 굳기는 칼륨 함량이 증가할수록 점점 단단해지는 특성을 나타내었다. 총 칼륨 함량이 1.37 wt.% 이하일 경우 두 반응온도 모두에서 굳기가 약해 약한 충격에도 부서지는 결과를 보였다. 추가적으로 SEM-EDS 분석을 통해 유동사 응집물과 재 응집물의 표면특성을 관찰하였다. 분석 결과 융동사 응집물과 재 응집물 내 결합 위치에서 다량의 칼륨 성분이 검출되었다. 이 결과를 통해 알칼리성분이 많아질 경우 공융화합물 형태의 응집이 발생할 가능성이 높음을 파악하였다

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.72-76
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• 2010

초저온 추진제를 사용하는 액체로켓용 인젝터의 개발을 위해서는 수류시험과 더불어, 연소시험을 통한 성능검증, 점화 cyclogram의 최적화 및 내부연소 유동장에 대한 열-유체역학적 특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대학실험실 급에서 운용할 수 있는 범위의 가압식 초저온 추진제 공급 및 제어장치를 이용하여, LOX-$GCH_4$를 추진제로 하는 동축형 스월 인젝터의 연소시험을 수행하였다. 점화 cyclogram 최적화를 통해 O/F ratio 약 2.80, 총질량유량 약 0.19 kg/s의 LOX-$GCH_4$ 추진제를 점화 및 연소시켰고, 연소실 압력은 1.43 MPa, 추력은 38.7kgf으로 측정되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.271-275
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• 2001

Three dimensional flow characteristics in a liquid fuel ramjet combustor are investigated using PIV method. The combustors have two rectangular inlets that form 90 degree each other. Three guide vane is installed in each rectangular inlet to improve the flow stability. We made three cases of test combustors in which those inlet angles are 30 degree, 45 degree and 60 degree. Each combustor easily changes the size of combustor's recirculation zone with the replacement of combustors dome. The experiments are performed in the water tunnel test with the same Reynolds number in the case of Mach 0.3 at inlet. PIV software is developed to measure the flow field in the combustor and the accuracy of developed PIV program is verified with rotating disk experiment and standard data. The experimental results show that the two main streams from rectangular inlet collide near the plane of symmetry and generate two large longitudinal vortex, A large and complex three-dimensional recirculating flow is measured in the recirculation zone.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.321-326
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• 2006

초음속 유도무기에 사용되고 있는 공기흡입 추진기관의 지상 연소시험에서 요구되는 700K-6바의 공기를 공급하기 위한 Vitiated형 공기 가열기에 대한 개념설계를 수행하였다. 본 가열기는 여분의 기체 산소와 공기를 혼합하는 예혼합기, 예혼합 기체와 연료를 혼합시키는 혼합기, 점화기를 포함하는 연소실과 수축팽창 노즐, 그리고 디퓨저로 구성하였다. 가열기에 사용된 연료는 천연가스이며, 유동해석을 통해 가열기의 각 구성요소의 성능을 파악하였으며, 점화 후 화염유지가 이루지는 것을 해석적으로 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1489-1495
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• 2013

유체의 고압유동은 여러 산업현장에 활용되고, 특히 그 중 내연기관의 연료분사 인젝터가 대표적이며 디젤엔진의 커먼레일 시스템의 경우 1000bar 이상의 압력이 사용된다. 이와 같이 고속으로 분출되는 유체유동의 경우, 노즐을 통해 분사되는 고속의 유체는 주위기체와의 상호작용으로 분열과정을 거치게 된다. 이 분열과정은 연소실 혼합기형성기과정에 영향을 주게 되며, 그 결과 엔진의 연소상태에 까지 영향을 미치게 된다. 따라서 연료분무의 분열과정에 대한 해석은 중요하며, 본 연구에서는 연료분무의 분열을 위한 수치해석 서브모델로 Reitz&Diwakar 및 CAB(Cascade atomization and breakup)모델을 사용하였다. 본 연구의 목적은 분사된 분무의 분열과정의 정확한 해석이며, 분사연료의 분열발생 형태의 빈도 등을 조사하였다. 결과로서 본 연구는 상용 CFD 프로그램(CFX)을 이용하여 디젤분무의 분열과정해석을 위한 적합한 분열모델을 제안한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.48-58
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• 2006

횡단류에 분사되는 액체 제트의 분무 및 연소 특성에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 수치 계산을 위해 3차원의 분무 및 화학반응 유동 해석에 유용한 KIVA 코드를 횡단류에서의 분무 해석에 적합하도록 수정하여 사용하였다. 액주의 분열과 리거먼트 및 액적의 분열 현상을 해석하기 위하여 wave 모델과 KH-RT hybrid 모델이 사용되었다. 침투길이는 유입공기의 속도가 감소하거나 분사속도가 증가함에 따라 증가하였다. 유입공기의 속도가 증가할수록 계산결과의 오차가 크게 발생함을 알 수 있었다. 연소 특성에 대한 수치 해석으로 연소실 내부의 화염전파 형상과 국부지역에서의 온도및 공해 배출량에 대한 결과를 얻었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.50-54
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• 2011

본 연구는 산화제 $N_2O$를 사용하는 하이브리드 로켓 내탄도 설계를 위해 Two-phase 모델을 이용해서 $N_2O$의 2상 유체를 해석하였으며 하이브리드 지상 연소시험을 수행하여 내탄도 해석 결과와 비교 분석하였다. Two-phase 모델은 $N_2O$와 같은 포화 압축성 유체를 적용한 Blow-down 산화제 방식에 적합한 유동 모델로서 Part 1에서 $N_2O$산화제의 배출을 잘 모사함을 확인하였다. 하이브리드 지상연소시험은 연료로 HDPE, 산화제로 $N_2O$를 적용하였으며 평균추력 30 kgf, 산화제 탱크 압력 50 bar로 설계한 연소기를 사용하였다. 내탄도 해석 결과는 지상 연소시험의 추력, 산화제 탱크 및 연소실 압력 결과와 유사함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.41-48
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• 2017

전단 동축형 인젝터를 통해 분사된 친환경 이원추진제 기체메탄-기체산소의 연소특성을 규명하기 위한 연구를 수행하였다. DSLR카메라를 이용하여 다양한 연소조건에서 화염을 촬영하였고, 이미지 후처리 기법을 통해 화염형상을 정량화한 후 그 특성을 분석하였다. 안정화 관점에서 확산화염은 anchored flame regime과 blow-off regime으로 구분될 수 있었으며, 산화제 레이놀즈 수($Re_o$)가 증가함에 따라 부착화염의 형성, 화염의 길이가 증가하는 경향을 나타냈다. 본 실험에 이용된 전단 동축형 인젝터는 추진제 제트의 운동량 확산에만 종속하고 그리 양호하지 않은 혼합으로 인해 분사방향으로 길이가 긴 화염을 형성하게 되므로 보다 큰 연소실 길이직경비가 요구됨을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권5호
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• pp.495-501
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• 2012

연소실 내의 주류 공기유동에 미치는 영향을 최소화하면서 미립화 및 혼합특성을 향상시키기 위한 방법으로 주류공기 유동에 대해 수직방향의 연료분사 방식이 실용 엔진에서 많이 사용되고 있고, 관련 연구도 활발히 보고되고 있다. 본 연구는 가스터빈이나 램젯 엔진에서 사용되고 있는 수직분사의 분무특성은 실험적으로 조사하고, 단일 및 이중 수직분사에 따른 침투길이를 측정함으로써 선행연구에 의해 보고된 결과와 비교하였다. 또한 압력과 모멘텀 플럭스비 변화에 따른 침투길이, 분무입경 등의 분무 특성을 연구하였다. 특히, 이중 수직분사의 침투길이는 단일 수직분사의 침투길이에 비해 전단의 수직분사의 영향으로 후단의 수직분사 길이가 약 20% ($L_h$=4mm) 증가함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1051-1056
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• 2014

아산화질소($N_2O$, Nitrous Oxide)는 박테리아의 물질대사와 같은 생물학적인 활동에 의하여 자연적으로 발생한다. 하지만, 최근의 대기 중 $N_2O$는 산업의 성장과 같은 인간의 활동에 의하여 증가되어져 왔다. 이 중에 대기 중의 $N_2O$농도를 증가시키는 요인들 중에 하나는 선박용 연료 연소로부터 발생하는 $N_2O$이다. 현재 해상 운송은 국제 물류의 99퍼센트 이상을 담당하고 있고, 선박척수는 물동량의 증가와 함께 증가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 4-행정 선박용 디젤엔진을 사용하여 다른 성분 농도들을 포함하는 연료의 연소가 $N_2O$ 배출률에 미치는 영향에 대하여 실험적인 조사를 실시하였다. 또한, 연소실 내의 연료 연소 패턴이 $N_2O$ 배출률에 미치는 영향에 대하여 평가하였다.