• 한국분무공학회지
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• 제28권3호
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• pp.134-142
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• 2023

Electric field assisted combustion is a method that reduces instability in lean combustion. In this study investigated the effects of electrode position on propane-air flame characteristic using a ring electrode. Results showed that burning velocity was not affected by electrode position, but positive voltage expanded the flammability limit while negative voltage contracted it. The effect of voltage polarity on the flammability limit decreased as the electrode position increased. Expanding the flammability limit with a positive voltage can reduce NOx emissions.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 1998년도 추계학술발표회 논문 초록집
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• pp.41-46
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• 1998

• 에너지공학
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• 제4권1호
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• pp.115-125
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• 1995

본“천연가스 다단연소기술 연구”는, 공업적으로 널리 쓰이는 선회확산 방식으로 천연가스를 연소시킬 때 그 연소 특성과 발생되는 환경오염물질인 일산화탄소(CO)와 질소산화물(NOX)의 저감에 대한 연구로서, 천연가스의 난류확산화염과 선회확산화염의 유동장, 온도장, 농도장을 실험과 수치해석을 통하여 분석하여 각각 연소방식의 화염구조와 특성을 규명하고 해석하였다. 그리고 그 결과를 토대로하여 다단확산 연소실험 장치를 제작 다단확산연소의 중요한 인자인 1차당량비, 2차공기주입위치, 유속, 선회도 등을 변화시켜 질소산화물 저감과 높은 연소효율을 얻을 수 있는 최적의 연소조건을 찾아 내었다. 본고에서는 실험부분만을 간추려 발표하고 수치해석 부분은 다음 기회로 미루고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.96-107
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• 2018

고체추진기관 내에 점화기와 추진제 그레인 간격에 따라 화염에 의해 발현되는 내부 유동 형태에 대해 전산유체해석(CFD)를 이용하여 살펴보았다. 실린더형과 슬롯형 추진제 그레인에 대해 실린더형은 간격 1 mm, 3 mm, 5 mm, 슬롯형은 점화기의 화염 분출구가 넓은 간격에 위치한 경우와 좁은 간격에 위치한 경우에 대해 수치 해석을 수행하였다. 실린더형은 간격이 좁을수록 점화기와 추진제 사이에 고압력이 형성되며, 점화기 말단 부근에서 압력 강하 또한 상대적으로 크게 나타났다. 실린더형은 간격에 영향을 받았으나, 슬롯형은 화염 분출구 위치에 관계없이 압력 형태가 유사하게 나타났으며, 실린더형 간격 5 mm와 유사한 결과를 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권4호
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• pp.378-384
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• 2011

나로호 비행시험 동안 화염의 특성과 이로 인한 발사대의 영향을 측정하기 위해서 발사패드 및 화염유도로에 다양한 센서들을 설치하였고, 파라미터 측정시스템은 이러한 비행시험 데이터를 수집을 담당하고 있다. 측정 시스템 구성과 센서 위치 및 데이터 수집절차와 같은 측정 방법론을 논문에 기술하였다. 그리고 본 논문에서는 1차와 2차 비행 시험 데이터를 비교하였고, 측정 데이터 특성에 대해서 설명하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.95-102
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• 2010

본 연구에서는 목조한옥구조 적심부 실물화재 실험을 통하여 목조건축문화재 지붕 상부구조 내부의 연소특성을 분석하였다. 실험체는 숭례문 지붕 내부 구조의 특성을 고려하여 제작하였으며, 기와를 제외한 강회, 보토, 적심, 개판 순으로 구성하고 위치별로 열 측정 장치를 설치하였다. 첫 번째 실험은 목조건축 문화재의 적심 지붕구조를 가지는 경우 연소 및 화재 성상을 알아보았다. 두 번째 실험은 화염이 직접 접촉하는 서까래와 천정 개판 상 하부에 방염도료를 도색하여 방염도료 내화 성능을 알아보았다. 세 번째 실험은 적심부와 개판 사이에 방염천을 넣어 적심부 및 강회층에 화염 전파에 어떤 영향을 미치는지 알아보았다. 그 결과 목조 한옥구조 지붕의 적심부 화재 전파는 외부 화염의 제거 후에도 내부에 장시간에 걸쳐 연기와 화염이 계속 진행함을 보였다. 또한, 방염도료의 경우 내열효과를 보였으며, 방염천의 경우 화염전파온도를 $100^{\circ}C$ 이하로 유지할 때 적심부로부터 화염전파차단 효과를 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.197-204
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• 2013

본 연구에서는 덕트 버너를 추가적으로 사용하는 수직형 배열회수 보일러(HRSG)에서 발생하게 되는 화염에 의한 전열면으로의 화염 복사 열전달에 의한 영향을 살펴보기 위한 해석 기법을 마련하였다. 덕트 버너 화염과 전열면은 가상의 평면으로 가정하였고, 화염 온도, 면적 및 방사율 입력정보는 간략화 하였다. 덕트버너 설치 위치 및 연료를 달리한 3 가지 해석 case 가 고려되었으며 계산된 화염 복사 열전달률과 열유속은 삼원자 가스 복사 및 대류 열전달과 비교되었다. 모든 해석 case 에서 삼원자 가스복사 열전달에 의한 영향은 미미하였고, 전열면에서 대류 열전달 대비 화염 복사 열전달률은 8~41%인 것으로 나타났다. 이 연구에서 얻은 중요한 사실은 화염 복사가 집중되는 전열면의 중앙부분에서 국부적인 열유속은 화염 복사에 의해 완전히 지배된다는 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• 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.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.89-96
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• 2013

본 연구의 목적은 연소 실험을 통하여 에어컨 실내기의 화염확산에 관한 형상을 관찰하여 화재원인 및 발화지점을 확인하기 위함이다. 본 실험은 화염이 주변으로부터 에어컨 상단에 옮겨 붙는다는 것을 가정하여 실내기 상단을 n-햅탄을 적신 천으로 착화시켰으며, 동일한 조건으로 2회의 반복실험을 하였다. 착화 후 559 s와 734 s 사이에 실내기와 연결된 냉매관이 파열되면서 내부에 충입되어 있던 냉매와 함께 윤활유가 커다란 폭음을 내며 고온 고압의 화염이 급격히 분출되었으며 연소 잔류물을 확인한 결과, 증발기 일부와 모터, 금속함 등을 제외한 대부분은 소실되었다. 에어컨 자체에서 발화되었을 경우와 외부 화염에 의해 소훼되었을 경우 배선의 합선흔적 위치는 유사하였다. 따라서 연소 잔류물의 형상만으로 발화원인과 지점을 특정 짖는 것은 불확실하다는 것을 확인하였다.