• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.152-158
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• 2016

연소기기에서 연소반응과정이 일어날 때 연소로 내 고온의 온도 분위기에서 공기 중의 산소와 질소가 반응하여 질소산화물이 발생하게 된다. 발생한 질소산화물을 저감하기 위하여 화력발전소나 폐기물 소각로는 촉매를 이용한 탈질설비를 설치하고 있는데 이에 따른 설치와 유지비용이 많이 소요된다. 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위한 여러 가지 방법 중에 배기가스 재순환 방법이 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 냉간 유동에서 배기가스 재순환 유동 특성을 살펴보았고 코안다 노즐의 공기 측 간격 변화와 공기 유량 변화에 따른 배기가스 재순환 유량 특성을 살펴보았다. 본 연구의 버너 형상은 배기가스 재순환 흡입구와 출구는 원통 버너의 중심을 향하지 않고 접선 방향으로 설치되어 있어서 버너 내부에서 선회 유동이 형성 되었으며 이에 따라 원통 내부의 중심부분에 역류가 일어나는 특성을 관찰하였다. 또한, 코안다 노즐의 공기 측 간격은 0.5mm일 때는 배기가스 재순환 유량이 공기량 보다 약 2.5배 이었고 1.0mm일 때는 약 1.5배로 나타났으며 같은 공기 측 간격에서 공기량을 증가하면 배기가스 재순환 유량은 약간 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.51-57
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• 2014

MILD 연소는 고온의 배기가스가 연소로 내에 유입되는 연료와 공기의 혼합물과 고온의 배기가스 가 만나는 위치에 따라 질소산화물 저감 특성이 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 폐기물소각로에 적용한 MILD 연소로에서 배기가스 재순환 여부에 따른 유동 특성과 배기가스 재순환 위치에 따른 유동 특성을 살펴보아 최적의 배기가스 재순환 위치를 선정하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석의 결과는 배기가스 재순환이 없는 경우에는 수직 격벽 상부의 단면에서 속도 분포는 수직 격벽 바로 상부에 큰 속도가 있고 더 상부는 역류가 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 배기가스 재순환이 있는 경우는 상부 자유공간에서의 유동 균일도를 수직 격벽 상부 단면에서의 x 방향 속도의 %RMS 값으로 비교하였으며 재순환 흡입구 위치가 자유공간 우측 상단에 위치한 경우가 %RMS 값이 57.4%로 가장 작은 값을 가지며 따라서 가장 효과적임을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제25권1호
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• pp.100-107
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• 2016

본 연구에서는 예혼합 화염과 비예혼합 화염을 동시에 구현하는 하이브리드 연소시스템에 배기가스 재순환 방법(FI-EGR and FPI-EGR)을 적용하여 공해물질 저감 효과를 확인하였다. 그 결과, 배기가스 재순환을 적용한 경우 상당량의 NOx 배출지수가 감소하는 것을 확인 할 수 있었으며, 추가적으로 배기가스 재순환을 적용한 하이브리드 연소시스템의 배출성능이 동일한 배기가스 재순환율을 가지는 비예혼합 화염의 배출성능보다 우수함을 확인하였다. 특히, 비예혼합 화염과 예혼합 화염의 비율이 50: 50인 하이브리드 연소시스템의 연료 측에 25% 까지 배기가스를 재순환 시킬 경우(FI-EGR), 배기가스 재순환을 적용하지 않은 비예혼합 화염에 비해 NOx 배출지수가 59% 저감되는 것을 확인하였으며, 혼합비율이 70:30인 하이브리드 연소시스템의 예혼합기와 연료측에 15%까지 배기가스를 재순환 시킬 경우(FPI-EGR), 배기가스를 재순환하지 않은 하이브리드 화염에 비해 NOx 배출지수가 48% 저감되는 것을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권3호
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• pp.53-60
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• 2017

연소로에서 질소산화물을 저감하기 위하여 여러 가지 방법으로 연구가 진행되어 오고 있는데 그 중에 배기가스를 재순환하여 저감하는 방법이 있다. 본 연구는 배기가스를 재순환하는 방법으로 연소로 외부에 코안다 노즐을 이용하여 배기가스를 재순환 유입하는 방법을 사용하였다. 코안다 노즐을 이용하여 배기가스를 재순환하고 혼합가스는 연소로 접선 방향으로 투입하여 선회유동을 유발하는 특징을 가지는 배기가스 재순환 버너이다. 이러한 버너에서 연소로 내의 선회 유동 특성을 살펴보고 온도와 반응속도 분포를 살펴봄으로써 코안다 노즐을 이용한 재순환 버너의 연소 유동 특성을 규명하였다. 과잉공기계수와 코안다 노즐 간격을 변화하여 배기가스 재순환 유입량 특성을 살펴보았으며 과잉공기계수를 증가하면 재순환 유입량비가 증가하였고 코안다 노즐 간격을 증가하면 코안다 노즐 공기 출구에서 속도가 낮아져서 재순환 유입량이 감소한다는 특성을 알았다. 배기가스 출구에서 평균온도는 코안다 노즐 간격 변화에 거의 무관하며 과잉공기계수 증가에 따라 감소하는 것을 알았다. 이러한 특성으로 배기가스 출구에서 NOx 농도는 과잉공기계수 증가에 따라 현저히 감소하고 코안다 노즐 간격에는 상대적으로 영향이 적은 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권2호
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• pp.81-87
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• 2015

디젤 엔진에서 저압 배기재순환 시스템의 적용을 통한 질소산화물 저감과 연비 향상에 관한 효과를 확인하였다. 엔진의 정상 상태 및 과도 상태에서 시험이 진행되었으며, 차량상사를 통한 NEDC 모드 테스트를 위하여 별도의 제어로직도 개발되었다. 정상 상태의 시험결과에서 저압 배기재순환 시스템은 고압 배기재순환 시스템에 비하여 질소산화물 저감 및 연비 향상에 유리함을 확인하였고, NEDC 모드 테스트 결과로부터 배출가스의 증가없이 연비를 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.473-474
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• 1999

일반적으로 NOx배출은 연소과정에 의해 강력하게 지배되고 있으며, NOx 저감 기술은 1970년대 후반부터 많은 연구들이 수행되어, 그 이론들이 확립되고 있다. 석탄 연소시스템에서는 공기 다단(air staging, OFA), 연료다단(fuel staging, reburning) 및 배기가스 재순환(FGR) 등이 대표적인 NOx 저감 기술이며 [1∼4], 그 중 배기가스 재순환법은 저산소 배기가스를 연소용 공기에 재혼입시키므로써 NO의 생성속도를 저하시켜 NOx를 저감시키는 기법이다.(중략)

• 한국가스학회지
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• 제23권3호
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• pp.1-6
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• 2019

본 연구는 폐기물 소각로에서 질소산화물 저감을 위해 고온의 배기가스를 연소로에서 재순환하여 연소용 공기와 혼합하여 배기가스 재순환을 이용한 방법에서 고온의 배기가스를 별도의 동력 팬이 없이 코안다 노즐을 이용한 배기가스 재순환 장치에 관한 연구이다. 코안다 노즐에서 공기 공급 노즐 간극의 변화와 공기 공급 노즐의 위치에 따른 배기가스 재순환 유량 특성과 혼합 가스의 출구에서 평균온도 변화를 살펴보았다. 공기 공급 노즐의 간극이 3.22, 4.03, 4.84 mm로 변할 때 가장 좁은 3.22 mm일 때가 배기가스 재순환 유량과 공기 공급 유량의 비인 배기가스 재순환 유량비가 2.227로 가장 재순환 유량이 크게 나타났고 혼합가스 평균 온도는 $594.8^{\circ}C$로 나타났다. 공기 공급 노즐의 위치가 코안다 노즐 목의 전방 위치, 목 위치, 확관 위치로 변할 때를 살펴보았으며 전방 위치와 목 위치일 때는 재순환 유량비가 1.843으로 거의 같은 값이고 확관 위치에서는 1.696으로 나타났으며 평균 온도는 $559.8^{\circ}C$와 $544.3^{\circ}C$로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.12-18
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• 2019

자동차 엔진이나 소각로 등의 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위한 여러 가지 방법 중에 배기가스 재순환 방법이 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 고온의 배기가스를 재순환 유입하기 위해 벤튜리 튜브를 사용할 경우에 상온의 공기 노즐 출구 위치를 변화하여 고온의 배기가스를 재순환 유입하는 최적 위치를 도출하기 위해 전산 열유체해석을 통해 살펴보았다. 또한 상온의 공기 노즐 출구에 원뿔을 설치한 경우에 대한 배기가스 재순환 유입량 특성을 고찰하였다. 공기 노즐 출구 위치를 배기가스 재순환 유입 출구의 시작위치(z=0)에서 끝 위치(z=0.6m)로 변화하였을 때 유선과 온도 분포 변화를 관찰하였으며 배기가스 재순환 유입량비와 혼합가스 출구의 평균온도로 정량적으로 비교하였다. 본 연구를 통하여 상온의 공기 노즐 출구 위치는 z=0.15m(1/4L)에서 재순환 유입량과 출구에서의 평균온도가 가장 최대가 되는 것을 알 수 있었다. 또한 공기 노즐 출구에 원뿔을 설치하면 공기 노즐 출구의 속도가 증가하여 배기가스 재순환 유입량이 약 2배 증가하고 혼합가스 출구 온도도 $116^{\circ}C$ 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.390-395
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• 2003

The effect of recirculated exhaust gas on exhaust emissions under four kinds of nozzle tip with the different fuel consumption rate are experimentally investigated by using an once-through boiler with FGR system. The purpose of this study is to develop the FGR control system for reducing NOx in a boiler. Intake and exhaust oxygen concentrations, and equivalence ratio are applied to discuss the effect of FGR rate on exhaust emissions at various fuel consumption rates. It is found that NOx emissions are decreased, while soot emissions are increased owing to the drop of intake and exhaust oxygen concentrations, and the rise of equivalence ratio as FGR rates are elevated.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.696-701
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• 2018

연소 반응 시 발생하는 질소산화물은 산성비와 미세먼지 발생에 많은 영향을 미치는 물질이다. 이에 대한 저감 방법으로 고비용의 탈질설비 대신 지연연소 등의 방법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 연구들 중에 적은 양의 공기로 많은 양의 배기가스를 재순환 할 수 있는 코안다 노즐을 이용한 배기가스 재순환 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너의 양쪽 출구가 트인 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 살펴보았다. 배기가스를 재순환하여 연소용 공기와 혼합된 기체가 원통의 접선방향으로 유입되어 연료노즐 출구 부근에서 압력이 낮은 영역이 존재하고 이에 따라 원통 버너의 중심부근에는 버너의 가운데 부분으로 역류가 형성되며 가장자리 부분으로 배기가스가 배출되는 것을 확인하였다. 배기가스가 유입되는 부분이 버너의 오른쪽에 있어서 버너의 오른쪽으로 연소반응이 일어나며 상대적으로 온도분포와 NOx 분포가 높게 나타났다. 연소용 공기비를 1.0에서 1.8까지 변화하여 NOx 생성을 관찰한 결과, 공기비가 1.0에서 1.5까지는 평균 NOx 생성이 감소하다가 공기비가 1.8일 때 급격히 증가하는데 이는 NOx 생성 반응은 온도의 지수승에 비례하게 되는데 공기비가 1.5이상이 되면서 온도의 영향을 많이 받아서 NOx 생성 반응이 오른쪽 영역에서 급격히 증가하는 것으로 판단된다.