• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.64-69
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• 2013

본 연구에서는 엔진 나셀 화재를 모사하고 이전의 실험결과를 보충하기위해 이차원 둔각물체 주위의 반응유동장에 대하여 수치해석을 수행하였다. Direct numerical simulation (DNS) 기반의 fire dynamic simulator (FDS)를 이용하여 반응유동장의 특성을 조사하였고, 실험결과와의 비교를 통해 화학반응식을 결정하였다. 산화제는 공기를 사용하였고, 연료는 메탄을 사용하였다. 동축류와 대향류 분사 모두의 경우에 화염의 안정성이나 모양은 둔각물체 주위의 와 강도와 크기에 크게 영향을 받았다. 동축류 분사의 경우 계산에 통한 화염소화한계를 결정하였는데 연료유속이 커질수록 공기의 유속 또한 커지는 경향이 있었고, 그 속도들 또한 기존의 실험결과와 잘 일치함을 볼 수 있었다. 유동장 특성에 대한 화학반응의 효과를 고찰하기 위해 반응이 없는 경우를 계산하여 비교하였다. 모든 경우에 비반응 유동장에 비해 반응 유동장의 후류와는 크기도 감소하고 세기도 감소함을 볼 수 있었는데 이는 반응에 의한 후류의 온도증가가 유체의 밀도 및 모멘텀을 감소시켰기 때문으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.28-35
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• 2003

선박기관실과 유사한 공간에 $CO_2$ 소화제를 방사하였을 때 화재위치에 따른 $CO_2$ 소화제 전달특성을 분석하기 위하여 전산묘사연구를 수행하였다. 화재위치를 변화시키면서 유동장과 농도장을 계산하였으며, 실험결과 화재화염위치가 유동패턴과 $CO_2$소화제 질량전달특성에 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 1층과 2층으로 구성된 기관실의 2층 중앙 좌측영역에 화재화염이 위치하는 경우에는 에어 커턴과 같은 효과가 화재가 발생한 영역에서 나타났고, 이 영역으로의 질량전달을 방해하였다. 높이에 따른 특성에서는 1, 2충 중앙 좌측영역에 화재가 위치한 경우, $CO_2$소화제가 완전히 분사된 후에도 이 영역에 소화가능한계 이하의 등농도선이 형성되었다. 따라서 본 연구결과들은 $CO_2$소화장치 설비 시 $CO_2$소화제 분사노즐을 배열하는데 고려되어져야 할 것으로 생각된다.

• 한국가스학회지
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• 제20권1호
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• pp.29-39
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• 2016

폭발성 가스가 존재하는 위험장소에서 사용하는 전기기기는 폭발성 가스의 점화원이 되지 않도록 설계되어야 한다. 내압방폭 구조의 설계는 전기 스파크를 발생시키는 부품을 가진 용기가 내부에서 가스나 증기의 폭발시 최대 압력에 견디고 내부 화염이 외부 가스나 증기 폭발로 전파되지 않도록 설계되어야 한다. 이 논문은 화염 틈새를 통해 외부로 분사되는 연소 생성물의 분사가 외부 가스나 증기를 점화시킬 정도의 온도나 에너지를 가질 수 없도록 하는 MESG(Maximum Experimental Safe Gap)의 중요한 물리적인 메커니즘에 대해 설명하였다. IEC 60079-20-1:2010 기준에 의해 프로판과 아세틸렌의 MESG를 실험하여 MESG 값을 측정하고 가스폭발시의 최대 폭발압력을 측정하였다. 결과로는 최소 MESG가 측정될 때 가스의 농도는 화학당량 농도보다 높고 폭발압력은 최소 MESG에서 가장 높게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.63-71
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• 2017

메탄($CH_4$)/산소($O_2$) 액체이원추진제는 친환경성, 무독성, 경제성, 우수한 성능 등의 장점으로 최근 들어 차세대 친환경 이원추진제로서 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 연소실 내 압력 변화에 따른 기체 메탄/산소 비예혼합 동축 화염의 연소안정한계를 측정하고, 화염 및 유동의 가시화를 통해 분사 조건 및 압력 변화에 따른 화염의 구조와 특성을 파악하였다. 연구 결과 연료과농 조건에서 연소실 내 압력이 증가할 경우 연소안정한계가 확장되고 반응 영역이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권12호
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• pp.1079-1089
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• 2013

폐기물을 효과적으로 소각 처리하기 위해, 고형화된 입자를 고속으로 연소시키는 소각로의 유동 특성을 수치해석적으로 조사하였다. 본 연구에서는, 기존 발전소에서 통용되는 선회 유동 유발을 통한 안정적 화염형성 개념과 고에너지 밀도를 갖는 로켓 엔진 연소실의 설계 개념을 복합적으로 적용하였다. 첫단계로, 소각로로 분사되는 연료와 공기의 유동 특성 파악을 위해 1차 연소실에 주 분사기와 보조 분사기를 장착하여 비반응 유동장 수치해석을 수행하였다. 설계 변경 인자로 주 분사기의 편향각, 보조 분사기의 하향각, 두 분사기간 간격을 선정하였다. 이러한 설계 인자의 변경에 따른 선회 유동 형성의 정도를 파악하기 위해 선회수(swirl number)를 평가 인자로 사용하였다. 각각의 설계 인자가 변함에 따라 선회수는 편향각이 증가할수록 선회수가 증가하였으며, 하향각에 따라서는 선회수가 크게 변하지 않았다. 설계 인자에 따라 형성되는 재순환 영역의 크기가 달라지며 이는 선회수의 크기에도 영향을 끼쳤다. 재순환 영역의 크기가 작으면 선회수가 큰 경향성을 보였다. 이러한 수치해석을 통해 활발한 선회 유동을 형성시킬 수 있는 설계 조건을 찾을 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.49-55
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 다단 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존에 모두 경사면에 공급되는 연료를 콘부분으로 일부 할애하는 방식으로 다단연소 방식을 구성하였으며 콘에서 분사되는 연료공급은 축방향과 콘 경사면 방향으로 하였다. 다단연소 연소특성을 이해하기 위하여 콘에서의 연료 분사 방향과 연료 분배율 변화에 대한 NOx와 CO의 배출 농도 그리고 벽면 온도분포를 측정하였다. 그 결과 총 연료에 대한 콘으로의 분배율이 3%인 경우 콘에서의 연료 분사방향에 관계없이 노즐내의 예혼합 영역에서 연료가 공기와 균일하게 혼합됨으로서 연소영역의 고온점 감소에 의하여 NOx 배출 농도가 감소된다. 그러나 콘에서 축방향으로 분사되는 연료분배율이 8%로 증가하는 경우 노즐 내부 예혼합 영역으로의 화염 역화로 인하여 NOx의 배출농도가 오히려 증가하게 된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2983-2988
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• 2007

In the present study, the numerical investigation on the effects of water-mist characteristics has been carried out for the fire suppression mechanism. The FDS are used to simulate the interaction of fire plume and water mists, and program describes the fire-driven flows using LES turbulence model, the mixture fraction combustion model, the finite volume method of radiation transport for a non-scattering gray gas, and conjugate heat transfer between wall and gas flow. The numerical model is consisted of a rectangular enclosure of $L{\times}W{\times}H=1.5{\times}1.5{\times}2.0m$ and a water mist nozzle that be installed 1.8m from fire pool. In the study, the parameters of nozzle for simulation are the droplet size and the spray velocity. Finally, the droplet size influences to fire flume on fire suppression than spray velocity because of the effect of terminal velocity, and the optimal condition for fire suppression is that the droplet size and the spray velocity are $100{\mu}m$ and 20m/s, respectively.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.303-308
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• 2006

HyShot 스크램제트 엔진의 연소 특성을 살펴보기 위해 수치해석을 수행하였다. 고도, 받음각, 당량비는 각각 28km, $0^{\circ}$, 0.426으로 주어졌다. $H_2$ 및 OH 질량 분율로부터 분사기 상류 재순환 영역의 화염지지기구 역할 및 주된 연소가 카울로부터 15cm 후방에서 시작됨을 알 수 있었다. 2차원 해석은 HyShot 스크램제트 엔진의 연소기 내부 압력을 비교적 잘 모사하고 있으며, 또한 주기적 연소 특성을 보여준다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
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• pp.704-709
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• 2000

Laminar burning velocities of propane- and iso-octane-air mixtures have been numerically modelled over a wide range of equivalence ratio, pressure and temperature. These correlations are applicable to the modelling of stratified charged combustion like that of lean bum and GDI engine combustion. The numerical models are based on the results calculated by PREMIX code with Sloane's detailed chemical reaction mechanism for propane and FlameMaster code with Peters' for iso-octane. Laminar burning velocity for two fuels showed a pressure and temperature dependence in the following form, in the range of $0.1{\sim}4MPa$, and $300{\sim}1000K$, respectively. $S_L={\alpha}\;{\exp}[-\xi({\phi}-{\phi}_m)^2-{\exp}\{-{\xi}({\phi}-{\phi}_m)\}-{\xi}({\phi}-{\phi}_m)]$ where ${\phi}_m=1.07$, and both of ${\alpha}$ and ${\xi}$ are functions of pressure and temperature. Compared with the results of the existing models, those of the present one showed the good agreement of the recent experiment data, especially in the range of lean and rich sides. Judging from the calculated results of the stratified charged combustion by using STAR-CD, the above modelling prove to be more suitable than the other ones.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.119-122
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• 2007

본 연구에서는 가스발생기의 연소 안정 특성을 파악하기 위해 실험적 방법을 적용하였다. 액체산소와 Jet A-1을 추진제로 사용하며 연료 과농 상태에서 작동하는 실험 가스발생기는 연소실 축 방향 공진 모드에 결합된 1200 Hz 대역의 고주파 연소불안정을 겪었다. 이 연소불안정의 발생 유무는 연소실 출구부의 음향 경계 조건과 화염의 열 발생 축 방향 위치에 매우 민감하게 반응하였다. 결과적으로 단일 분사기 노즐 크기 증가에 의한 화염의 축 방향 길이 증가는 연소안정성을 확연하게 향상시켰다.