• 대한환경공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1065-1073
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• 2006

영흥 화력발전소 1호기 보일러에서 발생된 미연분은 석탄 회의 재활용 및 보일러 효율 측면에서 문제를 일으키고 있었다. 본 연구에서는 미연분 및 사용 석탄의 특성과 현장의 연소조건 분석을 수행하고 보일러 운전조건을 변경하므로서 보일러에서 발생되는 미연분을 저감하고자 하였다. 미연분의 물리, 화학적 분석 결과 대부분 중공(中空)형태의 Cenosphere와 뭉쳐진(Agglomerated) 형태의 Soot로 이루어져 있었다. 영흥 화력발전소에서 사용중인 6개 탄종에 대하여 Tar 및 Soot의 발생 가능량을 CPD(Chemical Percolation Devolatilization) 모델을 이용하여 조사한 결과, Sanseo, Ensham, Elk Valley 탄의 경우 그 발생 가능량이 비교적 적었으며 Peabody, Arthur, Shenhua 탄은 높았다. 영흥 화력발전소 1호기 보일러의 각 미분탄 공급관에서의 미분탄 공급량을 측정하였는데 코너 별로 공급되는 몇몇 버너에서 미분탄이 편중되어 공급되고 있음을 알 수 있었다. 이에 따라 soot가 주성분인 미연분의 산화율을 증가시키기 위하여 과잉공기량을 증가시키고 산화제와의 혼합정도를 높이기 위하여 SOFA(Separated Over Fire Air)의 yaw 각도를 적절히 조절함으로서 미연분의 발생량을 현저히 감소시킬 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.3-12
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• 2015

본 연구에서는 급수예열기 및 공기예열기 등의 열교환장치의 구조 및 재질에 따른 열회수율 및 파울링 발생량 특성에 대해 조사하였다. 열교환기는 석탄화력발전소에서 일반적으로 구성된 급수예열기와 공기예열기를 대상으로 하였고, 소형소각로를 제작하여 모사실험을 수행하였다. 24시간동안 미분탄을 연소하면서 파울링 발생 및 열회수율의 변화를 관찰하였는데, 급수예열기의 구조에 따른 파울링 발생량은 핀(FIN) 튜브형 > 튜브 연결형 > 파이프형 > 자동세정형의 순서로 발생량이 많았으며, 그에 따른 열회수율은 핀튜브형 > 자동세정형 > 파이프형 > 튜브연결형 순으로 높게 나타났다. 공기예열기의 경우에는 구조에 따라 핀(FIN)튜브형 > 핀(FIN)판형 > 파이프형 > 테프론 파이프형 > 세라믹 파이프형 순으로 파울링 발생량이 많았으며, 열회수율도 같은 순서로 높게 나타났다. 재질의 내구성, 내산성, 내열성 등을 고려하여 세라믹이나 테플론 코팅을 할 경우에는 파울링량을 감소시킬 수는 있으나, 열회수율이 낮게 나타나 비효율적이었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권7호
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• pp.953-960
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• 2019

밀러 사이클은 흡입밸브 닫힘 시기 조정을 통해 압축비를 줄임으로써 NOx의 저감과 연료소비율 개선이 동시에 가능하다는 점(밀러 효과)에서 디젤엔진에 매우 활발하게 채택되어지고 있다. 밀러 사이클은 흡입 밸브를 BDC 이전에 닫는 Early 밀러 방식과 BDC 이후에 닫는 Late 밀러 방식으로 나눌 수 있다. 저속에서는 체적효율의 증가를 꾀할 수 있는 Late Miller가 유리한 반면, 중속, 고속에서는 IVC 이후 BDC 까지의 피스톤 하강 과정의 흡기의 팽창에 따른 내부 온도 감소 효과 높은 Early 밀러가 유리하다. 따라서 Early 밀러와 Late 밀러의 효과를 고려하여 운전 조건에 적합한 밀러 구현 방법을 채택할 필요가 있다. 본 연구에서는 4행정 엔진을 대상으로 2단 과급 시스템의 적용하고 흡·배기 밸브 오버랩(valve overlap)의 감소를 통해 밀러 효과를 강화하는 과정과 밸브 조정 기구를 통한 밸브 조건의 변화가 밀러 효과에 미치는 영향을 고찰하였다. 결과적으로 2단과급과 밀러사이클, 밸브 오버랩 감소와 흡입밸브 리프트 증가를 통해 연료소 비율과 최고연소온도 감소의 효과를 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권1호
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• pp.35-42
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• 2020

비행체용 전기식 구동장치는 일반적으로 공력비행 조종날개의 편향각 또는 추력방향을 제어하는 장치로 본 논문은 공력제어와 추력방향 제어가 모두 가능한 전기식 구동장치의 설계 및 개발을 다루고 있다. 본 논문에서는 하나의 작동기로 미익과 제트 베인을 동시에 제어할 수 있고, 비행체의 표적까지 비행동안 효율을 증가시키기 위하여 수직 발사 및 고속 선회 후 제트 베인을 분리할 수 있는 새로운 소형 전기식 구동장치를 제안하였다. 이를 위하여, 푸시-푸시 링크 구조를 사용한 전기식 구동장치를 설계하였고 수학적 모델을 유도하였다. 수학적 모델은 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 비교하여 모델의 타당성을 검증하였다. 개발된 구동장치의 성능 및 신뢰성은 성능시험, 환경시험, 지상연소시험을 통하여 검증하였다. 제안된 구동장치는 성능 및 신뢰성 뿐만 아니라 단순하고 콤팩트한 구조로 인해 비행체용 전기식 구동장치로 유용할 것으로 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제19권2호
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• pp.29-36
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• 2015

본 연구는 발전용 디젤 엔진을 천연가스/디젤 혼소 엔진으로 개조하기 위한 선행 연구로 1.5MW급 발전용 디젤 엔진을 대상으로 상용 프로그램인 GT-Power를 이용해 수치해석을 진행하였다. 흡기 포트에 천연가스 분사 장치를 추가한 수치해석 모델을 통해 기존 엔진에서 천연가스와 디젤을 혼소시킬 경우 엔진 성능에 미치는 영향과 특성에 대해 분석하였다. 엔진 속도 720RPM, 혼소율 0%~40%까지 5개 조건에서 수치해석을 진행했다. 연구 결과 혼합 연소 시 천연가스의 비율이 증가할수록 출력이 감소하는 경향을 보였으며 혼소율 40%에서 출력이 18.4% 감소하였다. 이에 따라 실험계획법(Design of Experiment)을 통해 연료 분사시기와 연료 분사 기간에 대한 영향을 분석했다. 또한 이러한 영향을 고려해 연료 분사시기와 분사기간을 최적화시켜 혼소 엔진 출력과 디젤 엔진의 출력을 비교하여 혼소엔진으로의 개조에 따른 엔진의 출력과 효율에 대한 변화를 정량적으로 도출하였다. 그 결과 혼소율 40%에서 엔진 출력은 8.55% 감소하여 최적화 이전에 비해 12.5%의 개선 효과를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.5376-5383
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• 2011

본 연구의 목적은 연소 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 다시 일산화탄소 또는 탄소로 전환하여 산업에 다시 활용하고자 하는 탄소순환형 기술개발이다. 이산화탄소는 화학적으로 안정한 분자로써 쉽게 분해되지 않기 때문에 낮은 온도에서 반응이 일어날 수 있는 적합한 금속계 산화물(활성화제)의 선택이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Ni-Fe 전이금속산화물을 사용하여 $CO_2$를 CO나 C로 전환하고자 하였다. 시료는 고상법과 수열합성을 이용해 제조된 분말을 사용하여 각각 이산화탄소 분해특성 연구를 수행하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 관찰하기 위해 TPR/TPO와 TGA 장치를 사용하였다. TPR/TPO를 이용한 수소의 환원면적은 NiO의 함량이 15wt%일 때 높게 나타났고, $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적은 NiO의 함량이 5wt%일 때 우수한 성능을 나타내었다. 그러나 TGA를 이용한 실험결과에서는 고상법에 의해 제조된 시료 중 NiO의 함량이 2.5wt%일 때 수소에 의한 흡착환원이 28.47wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량의 경우 26.95wt%로 가장 높게 나타났다. 그리고 이산화탄소의 분해효율이 94.66%로 우수한 산화 환원 특성을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.5357-5364
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• 2011

본 연구에서는 연소 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 다시 일산화탄소 또는 탄소로 전환하여 산업에 다시 활용하고자 하는 탄소순환형 기술개발이 목적이다. 그러나 이산화탄소는 안정한 화합물로 쉽게 분해되지 않기 때문에 적합한 금속계 산화물(활성화제)이 필요하며, 가능한 낮은 온도에서 분해되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 바륨페라이트 분말을 사용하여 $CO_2$를 CO나 C로 전환하고자 하였다. 바륨페라이트는 산업계에서 사용되고 있는 고상법을 이용하여 제조된 분말과 수열합성을 이용해 제조된 분말을 사용하여 각각 이산화탄소 분해특성 연구를 수행하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 관찰하기 위해 TPR/TPO와 TGA 장치를 사용하였다. TPR/TPO를 이용한 수소에 의한 환원곡선 면적과 $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적을 측정한 결과 수열합성을 이용해 제조된 바륨페라이트 분말이 우수한 성능을 나타내었다. 그러나 TGA를 이용한 실험결과에서는 $500^{\circ}C$에서 고상법에 의해 제조된 시료가 수소에 의한 흡착환원이 21.96wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량도 21.24wt%로 가장 높게 나타났다. 그리고 이산화탄소의 분해 효율이 96.72wt%로 우수한 산화 환원 특성을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.520-520
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• 2016

석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권4호
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• pp.48-53
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• 2017

액체로켓엔진은 연소기, 터보펌프, 가스발생기, 각종 밸브 및 배관, 조인트, 오리피스, 튜브, 하니스, 센서 등이 결합되어있는 매우 복잡한 시스템이다. 대부분의 액체로켓엔진 부품은 IT(ISO Tolerance) 기준으로 6등급 이상의 높은 정밀도를 요구하며 정상운용 전후 시동과 종료 등과 같은 비정상 시의 응답에도 대응해야한다. 따라서 엔진 시스템 및 부품은 넓은 영역에서 안정적으로 동작할 수 있도록 설계되어야하며 조립은 이러한 설계철학을 충실히 반영하여야 한다. 엔진 설계 시에는 부품 간에 물리적 혹은 기능적 간섭이 없도록 공간배치를 해야 하며 조립 중 조립성과 조립 후 유지보수의 효율성까지도 고려되어야 한다. 특히 양산품이 아닌 개발 단계에서는 조립 중 부품 간 공차의 누적, 각종 구성품의 비정렬, 부품 인터페이스 간의 불일치 등이 발생할 수 있다. 즉, 엔진조립공정은 개발 중 내재되어있는 각종 위험이 현실화 되는 위기 혹은 예상치 못한 사건(incident)이 발생하기 쉬운 작업이다. 그러므로 조립 중 사건이 발생했을 경우를 대비한 신속한 대응시스템이 구비되어야한다. 이 연구에서는 위에서 언급한 사항들의 기본적 대응방법과 한국형발사체에 탑재되는 7 tonf 급 엔진의 실제 조립공정을 다루었다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.36-42
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• 2021

쓰레기 매립지에 발생하는 매립지가스(Landfill gas)를 대기 중으로 방출할 경우에 매립지가스에서 많은 부분을 차지하고 있는 지구온난화 지수(global warming potential)가 높은 메탄가스를 배출하게 되어 기후변화에 악영향을 주게 되고, 매립지가스에 함유되어 있는 메탄을 내연기관의 연료로 활용하여 연소하여 발전을 하게 되면 이산화탄소 형태로 대기 중으로 배출하게 되어 온난화 지수를 낮추는 데도 기여를 할 수 있게 된다. 따라서 매립지가스를 내연기관을 이용한 발전용 연료로 사용하기 위해서 엔진의 열효율을 높이는 것이 중요하기 때문에 기존의 믹서 방식 기술을 이용한 연료공급 방식보다는 실린더별로 흡기포트에서 전자 제어 인젝터를 이용하여 기체 분사를 하는 방식의 연료공급 시스템을 사용하는 것이 필요하게 된다. 따라서 전자 제어 기체 분사 방식 기술을 이용하기 위해서는 매립지가스의 사용 조건에 따른 질량 유량을 정확히 측정하는 것이 중요하게 된다. 이를 위하여 본 연구에서는 매립지가스를 기체 분사할 경우에 분사량을 측정 및 계산하는 연구를 수행하였다.