• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.22 no.12
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• pp.1681-1690
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• 1998

The aim of this paper is to investigate combustion characteristics of lean premixed mixture stabilized by catalytic surface reaction. The catalytic combustor consisted of a catalyst bed and a thermal combustor. The catalyst bed was made of two stage, Pd catalyst in the first stage and Pt catalyst in the second stage. Auto ignition of lean mixture took place in the thermal combustor. Ignition temperature was about $810{\sim}820^{\circ}C$ at the fuel-air ratio of 1.5~3.0 % and the mixture velocity of 11~18m/sec. The position of flame front in the thermal combustor moved toward back as preheat temperature increased and fuel-air ratio decreased. The f1ame supported by surface reaction was stabilized without any flame stabilizers. NOx emissions from the catalytic combustor were below 2.0 ppm ($O_2$ 15 %) when gas temperature was limited below $1350^{\circ}C$. This result demonstrates that NOx emission from the catalytic combustor is much low comparing with conventional combustors.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.397-400
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• 2008

Traditional propellants which have a hypergolic characteristic have a high performance but also have disadvantages of toxicity and complex handling requirement. In order to replace these propellants, one of the alternatives is hydrogen peroxide which generates high temperature oxygen and water vapor after catalytic reaction. In this paper, autoignition characteristics of kerosene by decomposed hydrogen peroxide were investigated to perform fundamental research for designing a thruster using hydrogen peroxide and kerosene propellants. Contraction ratio, whether flame holder exists or not, and feeding pressure of propellants were selected as variables. From the experiments for different mixture ratio, we confirmed the ignition stability is strongly affected by a feeding pressure of propellants.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2002.05a
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• pp.197-201
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• 2002

최근 산업의 발달과 더불어 대기오염 물질이 증가되는 반면에 쾌적한 환경에 대한 욕구로 환경 규제기준이 강화되고 있다. 특히 화석연료를 연소시킬 때 배출되는 질소산화물은 산성비, 호흡기질환, 도시의 스모그 현상 등을 일으키는 주범으로 1999년부터 배출 규제치가 강화되었다. 따라서 경제적이고 효율적인 유해 배가스 처리기술들의 개발 필요성이 대두되고 있다.(중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 2000.06a
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• pp.84-89
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• 2000

생산 현장뿐만 아니라 일상생활의 여러 곳에서 환경을 악화시키는 유해물질이 배출되어, 그를 위한 대책이 초미의 관심사로 되어있다. 종래 다종다양한 유해물질 중에서 일부의 기체상의 물질에 대해서는 그 성질에 따라 연소나 촉매를 사용한 화학적 처리 활성탄 흡착 등의 물리적 처리가 실시되어 왔지만 근년 대기중에서의 방전현상에 수반하여 발생하는 플라스마에 의한 화학반응을 사용한 처리방식이 많은 연구기관에서 시도되고 그 중에는 종래 방식으로는 곤란했던 물질(예를 들면 프론가스)의 분해ㆍ무해화 처리로 실용화된 예도 있다. (중략)

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 1999.10a
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• pp.449-450
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• 1999

VOCs(volatile organic compounds)는 대기중에서 질소산화물과 함께 광화학반응에 참여하여 인체 및 동식물에 유해한 오존 등 2차 오염물질인 광화학산화물을 형성하는 전구물질로 작용한다. 1998년 8월 미국 EPA에서는 휘발성유기화합물과 지표 부근의 오존 또는 스모그의 발생량을 감소시키기 위해 페인트, 세제 및 살충제의 제조공법에 관한 새로운 규칙을 발표하여 휘발성 용제 사용 규제를 강호하고 있다(과학기술부, 1998).(중략)

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2000.11a
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• pp.415-416
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• 2000

플라즈마 화학공정을 이용한 유해대기오염물질(HAP$_{s}$ 또는 VOC$_{s}$ ) 처리기술은 기존의 촉매연소, 소각 및 흡착기술등에 비하여 낮은 초기 투자비, 여러가스의 동시처리, 소형화 또는 이동 배출원에 대한 적용이 가능하며, 대상가스의 종류나 발생량등에 따라 여러 전원(AC, Pulse, DC)을 이용한 기술개발이 가능하여 많은 연구가 진행되고 있다.$^{(1-4)}$ (중략)

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.07a
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• pp.178-179
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• 2003

가스 상태의 반응 공정을 이용하는 반도체, 플라즈마, 연소 및 촉매를 이용한 유해가스처리와 대기환경 등에서는 반응을 주도하는 활성기(radical)의 역할 그리고 극미량(sub-ppm 수준)으로 존재하는 유해가스 성분등을 실시간으로 추적하는 것은 매우 중요하다. 현재 사용되고 있는 비 광학적 미량 가스 측정 장비들은 측정 대상 가스성분과 측정 장치의 프로브 사이의 물리적인 접촉이 요구되므로 감지시간이 늦고, 프로브 오염에 따른 hysteresis, 회복시간(recovery time)의 지연, 활성(부식성) 가스 샘플에 의한 감지기능 저하 등을 유발한다. (중략)

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2006.10a
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• pp.235-241
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• 2006

Catalytic combustion is one of the suitable methods for micro power source due to high energy density and no flame quenching. Catalyst loading in the micro structured combustion chamber is one of the most important issues in the development of micro catalytic combustors. In this research, to coat catalyst on the chamber wall, two methods were investigated. First, $Al_2O_3$ was selected as a support of Pt and $Pt/Al_2O_3$ was synthesized through the alumina sol-gel procedure. To improve the coating thickness and adhesion between catalyst and substrate, heat resistant and water solvable organic-inorganic hybrid binder was used. Porous silicon was also investigated as a catalyst support for platinum. Through the parametric studies of current density and etching time, fabrication process of $1{\sim}2{\mu}m$ of diameter and about $25{\mu}m$ depth pores was confirmed. Coated substrates were test in the micro channel combustor which was fabricated by the wet etching and machining of SUS 304. Using $Pt/Al_2O_3$ coated substrate and Pt coated porous silicon substrate, conversion rate of fuel was over 95% for $H_2$/Air premixed gas.

• Journal of the Korean Society of Combustion
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• v.11 no.2
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• pp.7-14
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• 2006

Catalytic combustion is one of the suitable methods for micro power source due to high energy density and it can be applied to micro structured chamber without consideration of quenching since it is flameless combustion. Catalyst loading in the micro structured combustion chamber is one of the most important issues in the development of micro catalytic combustors. In this research, to coat catalyst on the chamber wall, two methods were investigated. First, $Al_2O_3$ was selected as a support of Pt and $Pt/Al_2O_3$ was synthesized through the alumina sol-gel procedure. To improve the coating thickness and adhesion between catalyst and substrate, heat resistant and water solvable organic-inorganic hybrid binder was used. Porous silicon was also investigated as a catalyst support for platinum. Through the parametric studies of current density and etching time, fabrication process of $1{\sim}2{\mu}m$ of diameter and about $25{\mu}m$ depth pores was confirmed. Coated substrates were test in the micro channel combustor which was fabricated by the wet etching and machining of SUS 304. Using $Pt/Al_2O_3$ coated substrate and Pt coated porous silicon substrate, conversion rate of fuel was over 95 % for $H_2/Air$ premixed gas.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.259-260
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• 2012

산업화가 발달됨에 따라 대기 오염 물질은 점차 증가하고 있는 추세에 있고 특히 기름 및 석탄 연소 보일러, 자동차, 제철, 시멘트 플렌트, 소각로 등은 미세 분진을 발생시키는 주원인이 되어 왔다. 최근 대기환경법은 오염 분진의 중량 규제로부터 $10{\mu}m$ 미만의 PM10에서 $2.5{\mu}m$ 미만의 PM2.5의 미세 분진에 대한 규제로 점차 심화되고 있으나, 이러한 미세분진은 고전적인 제거 방법으로는 매우 어려우며 고가의 HEPA 필터를 사용하여야 한다. 한편 코로나 방전을 이용하는 전기 집진은 미세 먼지 제거에 매우 효율적이어서 $1{\mu}m$ 미만의 미세 분지도 99%까지 제거가 가능하다는 장점이 있지만 입자크기가 클 경우에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 사이클론 집진기는 매우 오래전부터 개발되어 사용되어 왔는데 가격이 저렴하고 운영비가 적게 들며 $10{\mu}m$ 이상의 먼지는 99% 이상 제거가 가능하여 산업현장에서 오랜 기간 사용되어 왔지만 입자크기가 $10{\mu}m$ 미만으로 가면 집진율이 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존의 사이클론 집진기의 구조를 기본으로하여 사이클론 집진기 내부에 플라즈마 방전을 설치하여 원심력에 의한 집진과 코로나 방전에 의한 전기 집진을 동시에 수행할 수 있도록 하이브리드 사이클론 집진기를 제작하였다. 제작된 사이클론 집진기는 직경 30 cm 높이 120 cm의 사이클론 구조를 가지고 있으며 1 hp의 터보송풍기를 장착하여 $20m^3$/min 이상의 유량을 처리할 수 있도록 설계 제작되었다. 제작된 하이브리드 사이클론 집진기의 성능을 평가하기 위하여 $10m^3$의 체적을 가지는 테스트 챔버 내부에 사이클론 집진기를 설치하고 향을 태워 미세 먼지를 발생시킨 후 다양한 조건에서 집진 성능을 측정하여 보았다. 미세 먼지의 경우 사이클론을 작동시키지 않아도 테스트 챔버 벽면에 흡착되어 초기에는 급격히 감소하는 경향을 보여주나 일정 시간이 경과한 후에는 매우 느리게 감소하는 현상이 관찰 되었다. 코로나 방전을 하지 않고 오존 파괴기에 활성탄만 충진한 상태에서 사이크론을 작동시킬 경우 지속적으로 천천히 감소하는 경향을 보여주었으며, 코로나 플라즈마를 방전시킨 경우 미세 먼지는 HEPA filter를 장착한 것보다도 조금 빠르게 미세먼지를 제거하였다. 챔버 내부의 미세먼지가 초기 값의 1/10에 도달하는 시간은 코로나 방전 전류가 증가할수록 짧아지는 경향을 보여주었으며 최적 조건에서 100초 이내에 90% 이상 제거가 가능하였다. 하이브리드 사이클론 집진기는 집진 뿐 만 아리라 VOC 성분도 분해가 가능하여 유해물질을 제거하는 능력이 있다. 유해 가스 제거 능력을 실험하기 위하여 분진제거 실험에 사용된 챔버 안에 아세톤을 증발시켜 50 ppm이 되도록 한 후 다양한 조건에서 유해물질 제거 실험을 수행하였다. 미세먼지와는 달리 장비를 작동하지 않을 경우 매우 느리게 아세톤 농도가 감소하였다. 이는 미세 먼지와는 달리 흡착이 발생하지 않고, 측정 챔버 자체가 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 자연적으로 조금씩 외부로 누출되기 때문으로 판단된다. 코로나 플라즈마만 방전시켰을 경우 초기 농도의 80%가 제거되는데 걸리는 시간은 약 28분 정도로 코로나 플라즈마가 VOC 제거에 효과가 있음은 확인하였으나 제거율이 그리 높지 않음을 알 수 있었다. 한편 오존 파괴를 위해 활성탄으로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우는 약 12분 경과 후 80%가 제거됨을 확인할 수 있었으나 그 이후에는 VOC의 감소가 매우 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 한편 활성탄 대신 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과한 경우 약 3분 정도 경과 후 80%의 아세톤이 제거됨을 관찰할 수 있었으며 코로나 플라즈마를 작동시키면서 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우 약 2분 정도 경과 80% 이상의 아세톤이 제거되어 코로나 플라즈마와 복합촉매를 사용할 경우 VOC 성분이 효과적으로 제거됨을 알 수 있었다.