• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.243-244
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• 2014

The opposed flow flame in a mesoscale channel was constructed to observe the flame stabilization behaviors at low strain rate conditions (<$10s^{-1}$). The purpose of this study is to get the overall flame behaviors of partially premixed flames with oxygen enhanced conditions at low strain rates. The oxygen ratio in oxidizer was changed from 18 to 30 %. Conclusively, the flame extinction limit approached to about $1s^{-1}$, and divided into three representative regimes corresponding to self propagating flame, transitional flame, quenching flame regimes.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제2권3호
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• pp.85-93
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• 1994

The engine performance and combustion characteristics of diesel oil and fish oil blended with diesel oils were investigated at various blending rate of fish oil in a diesel engine. The maximum pressure showed no significant difference among test fuels at low load, but it was higher as the blending rate of fish oil increases at high load. Increasing the blending rate of fish oil, the rate of heat release and burned fraction were higher than those of diesel oil. The ignition delay became longer than that of diesel oil as the blending rate of fish oil increases, and its differences were larger at different loads. The combustion duration and density of smoke were shorter and lower as the blending rate of fish oil increases. The rate of fuel consumption showed no significant difference between diesel oil and fish blended with diesel oils.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2421-2429
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• 1996

The objective of this research is to apply effect of the pre-mixed combustion quantity and smoke emission in diesel engine. According as air fuel ratio is increased, emission of smoke concentration is linearly reduced. As Injection timing is advanced, smoke concentration is remarkably reduced. It is considered to be the primary cause of the increase in the premixed combustible mixture during long ignition delay period with advancing injection timing. Smoke is increased with increasing engine speed, so it is considered to be the primary cause of the increase of the mass of fuel injected. Smoke is decreased according to the increase of methanol volume ratio. It is considered that the primary cause of the increase in the quantity of pre-mixed combustion.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.649-652
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• 2011

산화제 유동 변화를 위한 디스크를 예혼합실에 장착하여, 디스크의 직경과 길이를 변경하며 PMMA/GOx를 이용한 하이브리드 로켓 모터의 지상연소시험을 수행하였다. 디스크에 의해 산화제 유동의 와류유출(vortex shedding)이 발생하여, 연소율과 압력 진동 등의 연소 특성이 변화하였다. 연소실험 후 PMMA를 축방향으로 잘라내어 연소면을 관찰하여, PMMA의 연소면 전체에서 딤플 형태의 패턴이 발견하었다. 이는 연소 과정 중 연소면 근처에서 발생하는 blowing 효과에 의해 변화된 산화제 유동의 경계층 특성에 기인한 것으로 보이며, LES 기법을 이용하여 수행한 수치적 연구 결과와 일치한다. 이는 하이브리드 로켓 모터의 연소불안정 현상을 이해하는데 중요한 자료로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.633-640
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• 2011

본 연구에서는 고온의 미소농도구배 조건에서의 에지화염의 안정화 및 화염 강도 변화를 실험적으로 관찰하였다. 실험 연소기는 크게 혼합기가 투입되는 슬롯과 석영 채널 및 채널 내부 가열을 위한 추가적인 예혼합 연소기로 구성되어 있다. 실험의 정확성을 위해 각 경계 조건에 대한 정량적인 검증 절차가 수행되었다. 결론적으로 연료 농도 구배의 정량적인 제어와 질소 희석비율을 조절하여 고온의 조건에서도 에지화염을 임의의 위치에 안정화 시킬 수 있었다. 에지화염 내부에 존재하는 확산화염의 화염 강도가 채널 내부의 온도증가에 따라 증가하고 질소의 희석비율 증가에 따라 감소하는 것을 보였다. 연료에 따른 화염 강도 변화를 살펴본 결과 프로판의 경우가 메탄에 비해 강도 변화율이 큰 것을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.73-84
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• 2014

본 논문에서는 화학발광 계측을 통한 연소화염의 당량비, 열방출율과 같은 물리량 판단에 대한 최신 연구결과를 정리 분석하였다. 현대의 연소장치는 연소의 동적 안정성 증대 및 공해물질 배출억제를 위해 세밀한 제어가 필요하다. 화학발광 세기 계측을 통한 물리량 파악은 그 적용에 있어서 많은 상대적 장점을 지니고 있다. 그러나 본 방법은 당량비, 연소압력, 입구온도, 난류세기, 연료 종류 등에 의해 많은 영향을 받는다. 연구결과를 종합하면, 메탄/공기 예혼합 화염에서 $CH^*/OH^*$가 연료 과농 조건을 제외하고 당량비와 밀접한 관계가 있다. 또한 넓은 공간에서 측정된 $OH^*$, $CH^*$ 신호는 전체 열방출율과 비례관계를 갖는 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제11권3호
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• pp.33-39
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• 2007

[ $CH_4/air$ ] 예혼합화염에서 EGR 성능개선을 위한 RG의 첨가효과에 대한 수치적 연구가 수행되었다. 일반적으로 EGR은 화염온도 및 NOx 저감을 위해 사용되어지는 반면, RG는 연소속도와 같은 화염안정성 개선을 위해 사용되어질 수 있다. 본 연구는 이들 두 첨가제가 연소특성에 미치는 경쟁적인 효과에 초점이 맞추어졌다. 결론으로서, 적절한 EGR 및 RG 첨가율의 조절은 낮은 NOx 배출의 달성과 동시에 순수 $CH_4/air$ 예혼합화염과 동일한 화염 안정성을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제7권3호
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• pp.353-358
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• 1995

The emission characteristics of a semi-Bunsen type burner for gas boilers were studied experimentally. The experimental results reveal that nitric oxide emission increases with fuel flow rate. It is linearly proportional to total fue flow rate at a small amount of fuel up to 0.4 liters per minute. It does not change significantly within the range of fuel flow rate from 0.4 to 1.2 liters per minute per nozzle and increases at large fuel flow rate. The carbon monoxide emission reveals to be dependent upon the fuel flow rate per each nozzle and the number of fuel injection nozzles. Diameter of an injection nozzle could have an effect on the emission characteristics of this type of burners. However, there is no marked change in the nitric oxide emission if the total fuel flow rate is same with different nozzle sizes.