• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.118-128
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• 2004

화염에 의한 종방향 공력 특성의 변화를 해석하기 위하여 고형 화염 모형을 이용한 풍동 시험과 고형 화염 모형과 제트 화염 모델을 이용한 난류 유동 수치 해석을 실시하였다. 화염 경계면 근사 가법을 이용하여 산출한 형상을 본떠 화염 모형을 제작하였으며 제트 화염 모델링 기법을 이용하여 공기와 실제 화염의 열역학적 차이로 인한 오차를 보정한 공기 제트 화염을 생생하였다. 화염과 외부 공기의 간섭에 대해 난류 모델간의 비교를 통하여 정확도와 격자 의존성 등에서 Spalart-Allmaras 모델이 좋은 결과를 주었다. 수치 해석을 통하여 고형 화염 모형과 제트 화염의 차이를 분석하였으며, 실제 비행 시험에 대한 화염 영향을 분석하기 위하여 연소실과 대기 압력 비와 레이놀즈수에 따른 변화를 해석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2267-2276
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• 1996

공정산업분야 및 분무연소분야에서 많이 사용되고 있는 2유체 분무기에서 출구 초음속유동의 가시화와 하류의 가스압력 측정 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 과소팽창 또는 과대팽창 초음속노즐 유동에서 출구 Mach수가 일정한 경우, 유동이 박리하지 않는다면 가스의 정체압력(유량)이 증가함에 따라 노즐출구에서 충돌정체점까지의 길이와 초음속 유동영역의 길이는 증가한다. 2) 스피팅 현상은 액체공급관 출구의 흡인압력은 분사가스압력이 증가함에 따라 단조증가하지만 분사가스압력이 0.5MPa이상이 되면 증감현상이 커지며 돌출형 노즐에서 유동박리시 급격히 증가한 다음 거의 일정하게 유지된다. 4) 액체공급관 하류축상의 압력변화는 출구의 음압에서 충돌정체점까지 상승한 다음 급강하하고 충격파 세포상의 구조에 따라 진동하면서 대기압에 도달한다.

• 에너지공학
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• 제13권2호
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• pp.118-127
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• 2004

본 연구는 배기량이 16.7ι인 V8형 터보차져 인터쿨러 직접분사식 디젤기관에서 흡기포트의 선회유동과 연료분사계 및 과급기가 기관성능 및 배출가스특성에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하며 성능을 개선하는데 있다. 일반적으로 기관의 출력을 높이기 위하여 과급기 및 인터쿨러를 장착하여 과급공기를 냉각시켜 과급효율을 더욱 높인 TCI디젤기관이 보편화되고 있다 본 연구의 결과로서 흡기포트의 선회비가 2.25인 경우에서 압축비 17.5, re-entrant 8.5$^{\circ}$ 형 연소실, 노즐분공경 $\Phi$0.33*3+$\Phi$0.35*2, 노즐돌출량 3.18mm, 분사시기 BTDC 12$^{\circ}$CA, 과급기 T042(압축기 0.6A/R+46Trim, 터빈 1.0A/R+57Trim)경우가 기관성능 및 NO$_{x}$ 농도의 배출특성을 고려할 때 운전영역에서 가장 우수하여 흡기포트, 분사계 및 과급기에 대한 각 인자를 적정화할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.270-275
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• 2016

본 연구에서는 디젤 연료 온도에 따른 실제 분사되는 연료량, 분사율 그리고 거시적 분무 발달 과정에 대한 특성을 파악하고자 하였다. 시험 결과 동일한 분사 시작 신호 및 분사 기간 신호를 입력하였음에도 불구하고, 연료 온도가 낮아짐에 따라 실제 연료 분사량이 감소하는 경향을 보였다. 분사율 측정 결과를 통해 연료 온도가 낮은 조건에서 실제 분사 시작 시점이 지연되며, 실제 분사가 유지되는 기간이 짧아지는 것을 확인하였으며, 이를 통해 실제 분사되는 연료량 저감에 대한 근거를 찾을 수 있었다. 거시적 분무 이미지 촬영 결과를 연료 온도 별 분무 도달 거리로 표현하여 비교 하였으며, 낮은 연료 온도 조건에서 분무 미립화 성능 악화로 인해 분무 도달 거리가 길어지는 것을 확인하였다. 저온 조건에서의 연소 개선을 위해 향후 시도할 선행 평가로서 피스톤 타켓팅 평가를 수행하였으며, 이른 시기에 분사되는 파일럿 연료가 크레비스 영역으로 유입되는 것을 확인하였으며, 이를 통해 파일럿 분사 방식 적용 시 연료량 분배 및 분사 시기 선정이 매우 중요한 인자가 됨을 파악하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.379-387
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• 2011

최근 디젤엔진에서 엔진성능향상 및 배출가스저감을 위해 저압 EGR시스템에 대하여 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 저압 EGR시스템은 EGR율에 따라 과급압력이 영향을 받지 않기 때문에 PM을 최소 화하면서 $NO_x$를 저감할 수 있는 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 2.0L급 고속직분사방식의 엔진에서 출력 및 연비저하로 EGR적용이 어려운 엔진회전수 2000 rpm, BMEP 1.0 MPa, 과급압력 181.3 kPa인 중부하 운전영역에서 서로 다른 EGR시스템에 따른 엔진성능 및 배출가스 특성을 실험적으로 연구하였다. 그 결과로서 기존의 고압 EGR시스템 또는 배압조절밸브를 사용하는 저압 EGR시스템에 비하여 ETC를 적용한 저압 EGR시스템이 $NO_x$ 배출특성은 큰 차이가 없는 반면에, 연비 및 열효율이 향상되고 PM 저감에 연소효과를 나타내고 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권6호
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• pp.505-511
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• 2015

고체 산화물 연료전지는 $800{\sim}1000^{\circ}C$의 고온에서 작동한다. 고온 작동은 효율에 유리하지만 재료 요구 조건, 신뢰성, 열팽창 문제 등이 발생하여 온도 제어가 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 시스템의 열관리를 위한 상태 공간 제어기를 설계하고 응답 특성을 확인하였다. 연료전지 스택과 열관리 핵심부품인 촉매연소기는 집중 용량법을 이용한 과도 응답 모델을 개발하였고, 구성품과 통합하여 정적 운전 특성을 확인하였다. 개발된 비선형 시스템을 정격 운전 조건에서 다중 입력과 출력이 가능한 상태 공간 식으로 선형화하였다. 부하에 따라 응답특성이 현저하게 달라지는 특성을 제어하기 위해 LQR 제어기를 설계하여 궤환 제어 시스템의 온도를 제어하였다. 상태 궤환 제어기가 적어도 두 개의 제어 게인을 가지고 운전 영역에 따른 응답을 보여줄 때, 원하는 온도 응답을 나타냄을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.735-742
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• 2011

인체에 유해한 질소산화물($NO_x$)의 생성을 억제하면서 열효율을 높일 수 있는 새로운 버너의 개념으로 촉매 버너가 제안되었고 본 연구에서는 대표적인 에너지 다소비 설비인 건조기에 사용하기 위한 촉매버너를 개발하였다. 산업용 건조기에 활용하기 위해 촉매버너는 평평한 매트 형태로 제작되어 열전달 면적을 극대화하였고 밀폐 공간인 건조실에 활용하기 위하여 예혼합 연소방식을 적용하였다. 새로 개발된 촉매 버너를 산업용 건조기에 적용하여 실험한 결과 열에너지가 원적외선 형태로 공급되어 감율건조 영역에서 식품과 같은 유기물을 효과적으로 건조할 수 있음을 확인하였다. 또한 건조기의 열효율은 건조속도보다 피건조물의 함수율에 보다 큰 상관관계를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권2호
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• pp.173-181
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• 2014

정상초음파장의 주파수 변이가 프로판/공기 예혼합화염의 전파거동 및 구조변이에 미치는 영향을 규명하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 다양한 당량비 조건에서 슐리렌 기법을 적용한 전파화염 가시화와 연소실 내부압력 측정을 통해 생성물 영역에서의 화염 구조변화 및 전파특성을 관찰하였다. 정상초음파가 존재할 경우 화염선단이 찌그러지고 기연부에서 횡방향 줄무늬가 생성되며, 이러한 구조변이는 정상초음파의 주파수에 종속한다. 또, 전파속도는 정상초음파가 교반하는 경우 증가되며, 화염전파 거동에 미치는 초음파의 영향은 주파수의 증가에 따라 보다 명확해진다는 사실도 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.73.2-73.2
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• 2011

석탄 합성가스 중에는 $H_2S$, HCl, $NH_3$와 같은 불순물이 포함되어 있다. 이러한 가스들은 오염가스 배출과 관련한 환경기준 준수와 터빈과 같은 설비의 보호를 위해 제거되어야 한다. 석탄 합성가스 중 HCl 농도는 탄종에 따라 다르기는 하지만 많게는 1000 ppmv 수준까지 존재한다. 합성가스를 이용하여 발전을 하는 경우 가스터빈 보호를 위해 HCl은 <3 ppmv 이하로 정제되어야 하고, 합성가스를 연료전지에 사용하고자 하는 경우에는 HCl을 <0.5 ppmv 수준까지, 화학원료로 사용하고자 하는 경우에는 <10 ppbv 수준까지 정제하여야 한다. 또한 HCl은 고온 탈황공정에 사용되는 흡수제의 활성에도 장기적으로 부정적인 영향을 주기 때문에 고온에서 HCl을 정제할 수 있는 흡수제가 필요하다. 본 연구에서는 알칼리금속을 활성물질로 사용하여 분무건조법으로 제조한 HCl 흡수제에 대해 물성 및 HCl과의 반응성을 살펴보았다. $300-500^{\circ}C$ 영역에서 K-계 및 Na-계 흡수제에 대해 고정층반응기에서 HCl 가스를 함유한 모사 합성가스를 이용하여 상압 조건에서 Cl 흡수능을 측정한 결과 15wt% 이상의 흡수능을 나타내었으며 반응온도가 높을수록 흡수능이 증가함을 알 수 있었다. XRD 분석을 통하여 Cl은 K 및 Na와 반응하여 KCl과 NaCl을 형성하면서 흡수됨을 알 수 있었다. 20 bar 조건에서 실험한 결과에서도 동일한 경향의 반응성을 나타내었으며 반응온도가 낮을수록 흡수능은 감소하지만 Cl을 더 낮은 농도로 정제할 수 있었다. 본 실험에 사용된 Na 및 K계 흡수제는 모두 연소 후 배가스 중 $CO_2$를 제거하기 위한 흡수제로 사용되는 고체 흡수제이다. 석탄화력발전소 배가스에 연계되어 $CO_2$ 회수실험에 사용되었던 사용 후 $CO_2$ 흡수제에 대해 HCl 흡수 실험을 수행한 결과에서도 우수한 HCl 제거 성능을 보여 주었다. 이로부터, 폐 $CO_2$ 흡수제의 HCl 흡수제로서의 활용가능성을 확인 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.204-210
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• 2016

본 논문에서는 이소 옥탄을 연료로 사용하는 층류 확산 화염에서 불완전 연소의 결과로 발생하는 그을음 입자의 성장 및 산화과정을 조사하였다. 또한, 철 연료첨가제의 그을음 발생 억제 효과를 평가하였다. 광 계측 기술을 이용하여 화염 안 그을음 입자의 탄성 산란 광을 화염의 높이에 따라 계측하고, 미광 보정 과정을 통하여 그을음 입자의 미분 산란 계수를 구하였다. 이 미분 산란 계수를 비교하여, 화염에서 그을음 입자의 성장 및 산화과정을 조사하였는데, 산화과정을 통하여 화염 내의 그을음 양이 감소하는 것을 관찰하였다. 철 연료 첨가제를 첨가한 화염에 대해서 동일한 연구 방법으로 구한 미분 산란 계수가 연료 첨가제가 첨가되지 않은 화염보다 더 작은 값을 보였다. 또한, 화염의 높이에 따라 반경방향으로 투과율을 측정하였는데, 연료 첨가제를 첨가한 연료의 화염은 투과율이 산화영역에서 약 5% 증가하는 것을 관찰하였고, 이는 미분 산란 계수와 동일한 경향을 보였다. 이것은 연료첨가제의 성분이 촉매 역할을 하여 그을음이 산화를 촉진해 화염 안의 그을음 양이 감소한 것으로 사료된다.