• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.763-768
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• 2011

최근 대두되고 있는 바이오가스(Biogas)를 이중 희박 예혼합 가스터빈 연소기에 적용하기 위한 연구로써, 기존 개발된 실물형 이중 희박 예혼합 연소기 버너헤드에 바이오가스 조성을 모사한 $CO_2$ 희석 연료를 사용하여, 가스터빈 연소기의 연소불안정에 미치는 영향을 연구하였다. 이중 스월이 적용된 이중화염에서 연료분배율(Pilot fuel mass fraction)에 따라 화염구조가 상이하며 이에 따라 연소장의 온도분포와 연소불안정 특성이 결정된다. 동압신호와 phase-resolved $OH^*$ 이미지를 통해 연료분배율 변화와 $CO_2$ 희석률 증가에 따른 연소불안정 크기 감소와 그 경향을 알 수 있었다. $CO_2$ 희석에 의해 열방출 섭동의 크기가 감소하고 화염속도가 감소하며 이에 따라 화염면의 팽창 즉, 체적의 증가로 인해 연소불안정이 감소되는 것을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.254-257
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• 2017

본 논문에서는 항공 가스 터빈용 연소기 개발을 위한 단일 연소기 섹터 시험 결과에 대한 논의하였다. 연소기로 공급되는 전체 공기 중 주 연소 영역으로 공급되는 공기비율을 변화 시키면서 배출물 농도, 라이너 표면 온도 분포 및 연소기 출구 온도 패턴 등의 연소 성능 변화를 연구하였다. 주 연소 공기량이 증가함에 따라 CO와 NOx 배출 농도가 증가하는 경향이 있었으며, 연소기 출구 패턴은 개선되는 것으로 나타났다. 희석 공기공을 회전시켜 배치하는 경우 연소기 출구 온도 패턴의 변화가 민감하게 변하는 것을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 연소기의 효율, 내구성 및 배출물 감소 성능을 고려한 연소기 라이너 설계 최적화 과정의 기초 자료로 활용할 예정이다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.201-207
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• 1999

The combustion characteristics for the low NOx 50 kW-class gas turbine combustor have been experimentally investigated. In order to achieve the premixing and the lean burn combustion, the geometries of the primary zone including premixed chamber were modified from conventional combustor. The centerline profiles of CO and NO concentration, and temperature were measured for the premixed combustors with or without dilution holes in the liner. The effects of the pilot fuel injection rate and air dilution on flame stabilization and pollutant (CO, NO) emission are discussed in detail.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권8호
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• pp.639-648
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• 2013

본 논문은 부게넘 및 태안 IGCC플랜트의 연료를 대상으로 석탄으로부터 생성된 합성가스의 NOx/CO배출 특성, 온도특성, 화염의 구조에 대해 기술하였다. GE7EA 모사 가스터빈 연소기를 대상으로 상압 고온 연소시험을 수행하여 입열량 및 질소희석에 따른 연소특성을 관찰하였다. 입열량이 감소하고, 희석제량이 증가할 때 단열화염온도의 감소로 NOx가 감소하였고, 저부하에서는 희석량이 증가할수록 불완전 연소로 인해 CO가 증가하였다. 이러한 NOx 감소 및 CO발생은 각각 $1500^{\circ}C$ 와 $1250^{\circ}C$의 특정 화염온도에서 관찰되었다. 또한 질소 희석이 증가할수록 단열화염온도 및 연소기 라이너의 온도가 감소했고, 화염 부상과 같은 화염구조의 변화로 인해 특이점이 관찰되었다. 본 연구결과를 통해 질소희석이 NOx/CO배출 및 온도, 화염구조에 미치는 영향이 검토되었으며, 시험 데이터는 향후 태안 IGCC 플랜트의 운전시 최적 조건 선정을 위한 기초자료로 활용될 예정이다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.73-74
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• 2014

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.199-201
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• 2014

• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.603-610
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• 2016

본 논문에서는 석탄으로부터 생성된 합성천연가스(SNG)의 다양한 연료 조성에 대한 배기가스 배출 특성 및 희석제에 대한 NOx배출 저감에 대해 기술하였다. 예혼합거리가 짧은 부분 예혼합 가스터빈 연소기에서 SNG 연료조성에서의 수소 비율과 입열량, 당량비를 조절해 가며 연소특성을 관찰하였다. 수소 비율에 따른 NOx 배출지수는 유사하게 나타났고, 화염가시화를 통해 화염의 특성을 파악할 수 있었다. CO 배출의 경우 당량비 1 구간에서 특이점이 나타났으며, 이를 화염의 자발광 이미지와 자발광 강도를 통하여 원인을 파악할 수 있었다. 또한 높은 NOx 배출을 저감하기 위하여 질소($N_2$)와 이산화탄소($CO_2$) 희석제를 사용하여 희석제 공급량에 대한 저감 효과를 파악하였다. 이로부터 희석제의 비열과 열용량이 연소로부터 발생한 연소열을 흡수하여 열화에 의한 NOx 배출을 저감하는 효과를 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제28권7호
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• pp.275-282
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• 2016

MILD (Moderate and Intense Low-oxygen Dilution) combustion using oxygen as an oxidizer is considered as one of the most promising combustion technologies for high energy efficiency and for reducing nitrogen oxide and carbon dioxide emissions. In order to investigate the effects of nozzle angle and oxygen velocity conditions on the formation of oxygen-MILD combustion, numerical and experimental approaches were performed in this study. The numerical results showed that the recirculation ratio ($K_V$), which is an important parameter for performing MILD combustion, was increased in the main reaction zone when the nozzle angle was changed from 0 degrees to 15 degrees. Also, it was observed that a low and uniform temperature distribution was achieved at an oxygen velocity of 400 m/s. The perfectly invisible oxy-MILD flame was observed experimentally under the condition of a nozzle angle of $10^{\circ}$ and an oxygen velocity of 400 m/s. Moreover, the NOx emission limit was satisfied with NOx regulation of less than 80 ppm.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2001년도 제23회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.51-56
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• 2001

An experiment using preheated air in the coaxial diffusion flame burner was carried out in order to decrease NOx emission and improve the thermal efficiency. Preheated air combustion generally produces high NOx emissions but it was known very well to reduce NOx emission by diluting the combustion air with inert gas in preheated air combustion. In our study, $N_2$ gas was used for diluent and propane was utilized for fuel. We set the combustion air temperature on 300K, 500K, 700K, 900K and dilution level from 21% to 10% in terms of oxygen concentration. NOx emission increased along increment of combustion air temperature and decreased along increment of dilution level(lowering of oxygen concentration in combustion air). Flame-off limit with dilution level enhanced, flame length became longer and the location of maximum flame temperature became lower with increasing of combustion air temperature.

• 기계저널
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• 제23권6호
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• pp.427-433
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• 1983

내연기관의 성능은 실린더에서 연료의 화학에너지가 열에너지로 얼마만큼 빠르고 완전하게 변화하느냐에 좌우된다. 이를 위해서는 실린더 내에서 뜨거운 압축공기와 연료의 혼합 및 증기화가 요구된다. 엔진의 출력은 매 사이클당 흡입.압축할 수 있는 공기량에 좌우되므로 연소의 해석을 위해서는 실린더 내의 공기유동, 연료의 분무 및 연소과정을 이해 해야한다. 배기와 엔진효율의 요구성때문에 희박 혼합기 또는 EGR (exhaust gas recirculation)이 필요하게 된다. 그러나 희석이 크면 낮은 연소온도, 낮은 층류흐름속도와 화염전면의 낮은 난류강도 때문에 연소기간이 증대하게 된다. 실제로 희박의 증가는 실화 또는 긴 연소 지연기간, 사이클 마다의 연소맥동현상, HC배기의 증가등을 초래하게 된다. 이러한 저온연소의 단점들은 연소상태를 안정시키고 연소량을 증대시키는 공기의 유동을 이용해서 해결 될 수 있다. 최근에는 선회류와 난류의 강도를 증가시켜서 빠른연소(fast burning)를 이루고 있다. 선회류와 난류의 강도를 증대시키는 가장 중요한 2가지 방법은 흡입포트(port), 매니홀드(manifold)설계이다.