• 한국안전학회지
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• 제19권3호
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• pp.124-129
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• 2004

초 록 : 확산화염 시뮬레이션에 대해 수치법을 검증하고 변형률과 연료농도가 화염반경과 두께의 변화에 미치는 영향을 조사하기 위해, Fire Dynamics Simulator (FDS)를 사용하여 무중력의 비예혼합 메탄-공기 대향류 화염을 축대칭으로 모사하였다. 연료 중 메탄의 몰분율 $X_m=20,\;50,\;80\%$와 각각의 몰분율에서 세 가지 변형률 $a_g=20,\;60,\;90s^{-1}$의 $1000^{\circ}C$ 기준 화염반경과 화염두께를 조사하였다. 변형률이 클수록 화염반경은 증가하였으나 화염두께는 거의 선형적으로 감소하였다. 또 화염반경은 메탄농도가 높을수록 감소하였으나, 변형률의 영향만큼 메탄농도에 민감하지 않았다. FDS와 OPPDIF로 각각 구한 무차원 화염두께가 잘 일치하므로, 넓은 범위의 연료농도와 변형률에서 FDS가 대향류 확산화염의 화염구조를 잘 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.78-86
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• 2000

Mach 1.8의 동축공기를 갖는 수소 난류 화산 화염의 특성을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 화염길이와 연료유동의 자취에 대한 직접사진, Acetone PLIF, Mie scattering, 수치해석법을 이용하여 화염의 구조를 분석하였다. 연료의 유속를 고정시켰을 때, 공기의 유속 증가에 따른 변화를 측정하였다. 아음속 화염의 길이는 급격히 감소한 반면, 초음속 화염의 길이는 완만하게 증가하였다. 또한 연료 노즐 립의 두께 변화에 따른 화염의 소염 특성을 관찰하였다. 노즐 립의 두께에 따라 화염 안정성이 증가하였는데 이는 초음속 화염의 안정화를 위한 최소 두께 값이 존재함을 나타낸다. 유동장 구조를 분석한 결과, 연료 제트가 고압영역에 가로 막혀서 축방향 모멘텀을 잃고, 저산란 영역이 만들어지는 것을 확인하였다. 또한, 모멘텀을 잃은 연료가 재순환 영역을 따라 순환하면서 긴 체류시간을 갖기 때문에 예혼합 영역이 만들어 졌음이 밝혀졌다.

• 한국안전학회지
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• 제17권3호
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• pp.107-111
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• 2002

닥트의 두께와 속도 경계조건이 정상중력 및 무중력 상태에서 화염구조에 미치는 영향을 조사하기 위해 81%의 질소와 19%의 메탄이 혼합된 가연성가스와 공기의 저변형율 (20 s-1) 대향류 화염을 수치법으로 모사하였다. 정상중력에서는 닥트의 두께와 속도 경계조건에 따라 화염의 위치가 이동함으로써 그 영향이 컸으나, 무중력에서는 그 영향을 무시할 수 있을 정도로 작은 것으로 나타났다. 화염구조의 차이는 부력으로 인한 것이고, 따라서 정상중력에서의 측정에서는 닥트 두께와 속도 경계조건의 영향을 고려해야 함을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.572-579
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• 2009

본 연구에서는 분진폭발에 있어서 기초적 현상을 규명하고 분진의 화염구조와 메커니즘에 대하여 실험적으로 조사하였다. 실험장치는 길이 1.8 m, 단면이 0.15 m의 정방형인 수직연소관을 사용하였으며, 덕트 내를 전파하는 상방 분진층류화염과 화염면에 대하여 고속카메라를 사용하여 가시화하였다. 또한 슐리렌, 이온프로브, 열전대 등을 사용하여 예열대 및 반응대의 두께를 측정하였다. 석송자 분진화염의 예열대 두께는 4~13 mm로 탄화수소가스의 예혼합기 화염보다도 수배 크다. 입자화상유속법(PIV)에 의한 해석 결과, 예열대에서의 미연소 입자의 체류 시간은 입자의 열분해가스 생성에 필요하며, 체류시간은 화염전파속도, 입자속도 및 예열대 두께에 의존하는 것을 알았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권9호
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• pp.1201-1208
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• 2003

The thickness of flame and preheat zone from burning velocity which was computed by using Premix code of Chemkin program for methane-air mixture. Also the thickness was evaluated from temperature profile which is also obtained from Premix code for the equivalence ratio of 0.5 to 1.6. The computations were carried out for the laminar flame thickness and burning velocity under the unburned gas temperature 0.5bat-30bar and temperature of 300K-700K at ${\Phi}=l.0$. Comparison of the results showed no difference between these two methods. The flame thickness was decreased by increasing the pressure and temperature, but, the affect of pressure is more significant than the effect of temperature on the flame thickness. The thickness of preheat zone was about 66.5% of the flame thickness, and flame thickness and burning velocity were also predicted by using empirical equation.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.10-17
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• 2017

빠른 반응성 및 자체전파특성을 가지는 보론/티타늄 나노 다층박막구조를 대상으로 박막층 수평방향으로의 이종금속간 화학반응 및 화염 전파현상 해석 모델링을 수립하였다. 이종금속간 화학반응은 Arrhenius 반응식을 가정하여 모델링하였으며, 열 및 화학종 확산, 발열 화학반응에 따른 화염 자체전파 현상에 대하여 2차원적 전산해석을 수행하였다. 보론 및 티타늄 박막층의 두께 및 두께비 등 나노구조 형상의 영향을 비롯하여 접촉층 예혼합 정도가 화염 자체전파속도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제8권2호
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• pp.42-47
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• 2004

변형률이 대향류 화염의 구조에 미치는 영향을 조사하기 위해, 무중력상태에서의 축대칭 메탄-공기 대향류화염의 시뮬레이션을 수행하였다. 질소와 메탄의 혼합물인 연료 중 메탄의 몰분율 Xm= 20, 50, $80\%$와 각 몰분율당 변형률 ag= 20, 60, 90 $s^{-1}$에 대한 화염형태와 온도 및 축방항 속도의 분포를 비교하였다. 온도와 축방항 속도 분포가 1차원 화염코드인 OPPDIF의 결과와 잘 일치하였다. 또 축대칭 시물레이션을 통해, 변형률이 증가하면 화염이 반경방향으로 늘어나 화염의 반경은 증가하고 두께가 감소함을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권5호
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• pp.603-608
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• 2010

퇴적금속분체의 입경 변화에 따른 화염전파 거동과 발화특성을 자체 제작한 실험장치와 열중량분석 시험장치를 활용하여 조사하였다. 이를 위하여 평균입경이 다른 Mg, Ti를 포함한 Zr, Ta, Mg-Al(90:10 wt%)의 금속분진과 PMMA 시료를 사용하였다. 그 결과, 금속 퇴적층의 두께가 5 mm 이상의 경우에는 화염전파속도의 퇴적층 두께에 대한 의존성이 나타나지 않았다. 평균 입경이 작을수록 Ti는 화염전파속도가 증가하지만 Mg의 경우에는 화염전파속도가 감소하였다. 평균입경 $51{\mu}m$에 있어서 Mg퇴적분체는 Mg-Al(90:10%wt)합금 퇴적분체에 비하여 화염전파속도가 약 50%가 감소하였다. 본 연구에서 조사한 금속분체 산화물층 두께는 화염전파속도와 반비례하는 경향을 보였으며 입경 변화에 따른 영향은 나타나지 않았다. 또한 Ti와 Mg의 열중량 분석시험 결과, Mg는 $550^{\circ}C$, Ta는 $578^{\circ}C$에서 발화에 의한 연소로 판단되는 중량 증가가 관찰되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제29권4호
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• pp.67-72
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• 2015

본 연구는 콘칼로리미터 실험을 통해 건축물 마감재와 가구소재로 널리 적용되는 목재 가공품의 화염연소와 훈소시 화재특성을 파악하고자 한다. 시험대상 목재 가연물은 MDF, 합판, 칩보드이며 $50kW/m^2$의 복사열유속을 시편에 가하여 점화를 유도하였다. 실험과정에서 화재특성을 나타내는 발열량, 연소가스 생성율, 유효연소율 등의 주요 인자를 가연물의 두께에 따라 정량화하였다. 실험결과 초기 평면방향의 화염전파와 후기 시편의 관통에 의한 화재확대로 인해 단위면적당 발열량에 대한 두 개의 피크점이 관측되었다. 화염연소시의 질량감소율이 훈소시에 비해 5배 이상 높게 나타난 반면에 훈소과정에서 CO 생성율은 화염연소에 비해 10배 이상 높게 측정되어 훈소시 높은 독성가스 생성율을 보였다. 본 연구는 목재 가연물의 화재성상을 이해하고 화재해석을 위한 물성자료로 활용될 수 있다.