• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.41-46
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• 2018

본 연구에서는 바이오가스 기반 예혼합 압축착화(Homogeneous charged compression ignition, HCCI) 엔진에 수소를 첨가하였을 때, 연소실 내부 압력, 온도 배출가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 자세히는 수소 첨가량과 과다공기량(${\lambda}$) 변화에 따른 연소실 압력 온도, 그리고 생성물로서의 NO, $CO_2$ 배출 특성을 화학 반응 해석 프로그램을 사용하여 고찰하였다. 대상의 엔진은 2300cc 바이오가스 엔진 발전기로서 압축비 13:1, 발전량 15kW 급이다. 과급압은 1.2bar 고정 조건이며, rpm은 1800rpm의 정속 조건이다. 엔진 연소 방식은 예혼합 압축 착화를 모사하였다. 본 연구를 진행하기에 앞서 바이오가스의 주요 조성인 메탄의 연소 및 산화 메커니즘에 대한 선행 연구에 대한 고찰을 통하여 연소반응 메커니즘을 규명하기 위한 반응 메커니즘 연구 기술의 경향을 살펴보고, 본 연구에 적용 가능한 반응 메커니즘을 선정하여 해석을 진행하였다. 수소를 첨가할 때 NO는 증가하는 반면, $CO_2$등의 배출량은 감소하였고 실린더 내부 압력이 상승하며, 상승 구간이 진각 됨을 알 수 있었다. 또한, 희박영역에서 수소 첨가가 가연 한계를 증가시켰다.

• 플랜트 저널
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• 제14권4호
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• pp.39-47
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• 2018

본 연구에서는 정격출력 500 MW로 연속운전 하는 표준석탄화력 발전설비의 출력을 300 ~ 500 MW로 변동운전하게 될 때 황산화물의 생성량과 탈황설비 흡수탑에서의 황산화물 배출농도 변화를 비교하고, 출력에 반비례하는 과다한 액기비 개선을 제안하였다. 저출력에서 연소효율 보정을 위해 과잉공기비를 높임에 따라 발생하는 연소가스량에 비해 상대적으로 황산화물의 비율이 낮아지기 때문에 고유황 연료일수록 고출력에서 유황성분의 생성농도가 상승하였다. 출력변동과 함께 탈황흡수탑 입구 황산화물 생성농도를 300 ~ 500 ppm으로 변화시켰을 때, 석회석 슬러리와 연소가스의 액기비는 10.99 ~ 16.27로 변화되었다. 따라서 저부하시 액기비 상승에 따른 잉여에너지저감을 위한 슬러리의 필요최소 유량은 300 MW 출력에서 황산화물 배출농도를 x라고 했을 때 다음 상관관계식을 추천한다. $y1[m^3/sec]=0.11x+3.74$

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.580-586
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• 2009

본 연구에서는 2 MWe 규모 순환유동층 발전소에서 중국산 유연탄과 북한산 무연탄의 혼합연소특성을 실험적으로 고찰하였다. 중국유연탄과 호주유연탄을 과잉공기량과 층온도 등을 변수로 실험한 결과, 연소효율은 석탄입자의 입도와 석탄중의 휘발분의 영향을 받으며, 이 때 미연탄소분은 Fly ash 5~7%, 바닥회 0.3% 수준으로 중국 유연탄의 연소효율은 99.5% 이상을 보였다. 북한산 무연탄과 유연탄의 혼소시 혼합비 20%에서 무연탄의 평균입도가 작아 연소실에서 비산되는 입자로 인해 연소효율은 5% 이상 저하되었다, 그러나 $SO_2$와 NOx의 배출농도는 크게 변화하지 않았다. 배출되는 대기오염물질의 농도는 $NO_x$ 200~250 ppm($O_2$ 6%), $SO_2$ 100~320 ppm($O_2$ 6%)이었다. SCR 공정에서 2~13 l/min 범위의 $NH_3$ 공급으로 30~65%의 $NO_x$가 저감되었다. Limestone을 이용한 노내탈황에서 약 Ca/S 몰비 6.5를 공급했을 때 $SO_2$가 75% 제거되었고, $Mg(OH)_2$를 흡수제로 하는 FGD를 운전했을 때 pH 5.0 이상에서 100% 탈황효과를 보였다.

• 공업화학
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• 제18권2호
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• pp.148-154
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• 2007

본 연구는 이산화티탄 광촉매 반응에 의한 축산폐수 처리에 대하여 연구하였다. 이를 위하여 첨가제의 몰비($(C_2H_5)_2NH_2/Ti(OC_3H_7)_4$)를 1, R 비($H_2O\;mol/Ti(OC_3H_7)_4\;mol$)를 42로 하여 수열합성법으로 이산화티탄 졸을 제조하였다. 축산폐수에 대한 이산화티탄 광촉매 반응은 이산화티탄, UV가 모두 존재할 경우가 단독으로 존재할 경우보다 활성이 증가하였고, 축산폐수의 pH가 산성일 때 활성이 우수한 것으로 나타났다. 또한, 이산화티탄 광촉매 반응은 자외선의 세기, 광촉매의 량, 공기 주입량, 과산화수소의 주입량이 증가함에 따라 활성도가 증가하였으나 과산화수소의 량이 일정수준 이상에서는 오히려 활성의 감소가 일어났다.

• 디지털융복합연구
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• 제11권8호
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• pp.199-204
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• 2013

단순한 모델링이 아닌 3차원의 정밀한 모델링을 이용하여 연료전지 내부에서의 상황을 모사하였다. 자동차 엔진, 비행기 등의 설계에 있어서 실제 실험의 횟수를 줄여주기 위하여 매우 정밀한 전산유체역학(CFD)이 사용된다. 본 연구에서는 CD-ADAPCO사의 STAR-CD를 이용하여 고체고분자전해질형 연료전지(PEMFC)의 성능을 분석하였다. PEMFC 단위전지의 형상과 유로의 흐름의 변화에 따른 성능의 영향성을 분석하였다. 그 결과 rectangular cell 의 성능이 square cell 보다 높게 나타났으며 유체흐름의 방향은 성능에 큰 영향을 미치지 못했다. 또한 공기의 과잉률에 따른 전체적인 연료전지의 성능을 비교하였으며, 또한 PEMFC 내부에서의 전류밀도의 분포에 관한 분석을 실시하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 그 결과 flip-flow의 경우가 co-flow의 경우에 비하여 최대치와 최고치의 값의 편차가 작은 것으로 확인되어 보다 균일한 분포를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.21-27
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• 2015

현행 배기가스규제인 유로6을 대응하기 위해선 질소산화물과 메탄의 배출량을 크게 저감시켜야 하는 실정이다. 본 연구에서는 부분부하운전조건에서 밸브오버랩 감소가 수소-천연가스엔진의 연소 및 배기특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 각 연료와 기존캠 및 밸브오버랩이 감소된 변경캠에 대하여 연소 및 배기특성을 분석하였다. 실험결과 변경캠을 사용하였을 때 열효율이 감소하고 연료유량이 증가하였다. 열효율 감소로 인하여 메탄과 이산화탄소의 배출량은 증가하였다. 희박한 운전조건에서 질소산화물 배출량은 기존캠 대비 감소하였다. 동일한 연료 및 운전조건에서는 효율과 배기특성에 악영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.335-342
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• 2012

자동차배출가스는 이산화탄소($CO_2$)에 의한 지구온난화 및 탄화수소(HC)와 질소산화물($NO_x$)에 의한 오존 생성을 야기하는 등, 인체와 환경에 나쁜 영향을 미치기 때문에 이에 대한 관심이 증폭되고 있다. 가솔린 직접분사 (Gasoline Direct Injection; GDI)엔진은 디젤엔진과 같이 연소실내에 연료를 직접 공급하는 방식으로서 가솔린엔진의 취약점으로 지적되어 오던 높은 연료소비율 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기술로 평가되고 있다. 본 연구에서는 분무유도방식(Spray-guided type)의 GDI엔진을 이용하여 공기과잉률 2.0 이상의 초희박 연소를 통해 연료소비율을 개선하였다. 추가적인 연료소비율 개선 및 배출가스 저감을 위해 희박연소시 다단 분사전략과 Exhaust Gas Recirculation (EGR)을 적용하였다. 배출가스 수준과 운전성능을 평가하고 이를 배출가스 규제와 비교 검토함으로써 국내 관련기술 개발 방향 및 상용화 가능성에 대해 검토하고자 하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제12권4호
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• pp.5-11
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• 2008

The RI gasoline engine haying a sub-chamber had a high cycle variation due to the difficulty of the residual gas scavenge in the sub-chamber. To solve this problem and improve the combustion performance of RI engine, we devised a method to inject directly CNG fuel into the sub-chamber. A DI diesel engine of single cylinder was converted into a RI-CNG engine and an electronic control unit for the engine was manufactured. In this study, the combustion characteristics of the RI-CNG engine were investigated with the injection timings and air excess ratios at the load conditions of 50% throttle open rate and 1700rpm. As the results from this study, the RI-CNG engine worked reliably under the condition of the ignitable lean limit of $\lambda=1.7$ by showing the $COV_{imep}$ below about 5%. And the highest thermal efficiency could be obtained in the injection timing that produced the high imep and the low $COV_{imep}$ at the same time. The CO emission concentration indicated very low values and the THC and $NO_x$ showed an opposite pattern. With a view to improving the thermal efficiency and reducing the harmful emissions, the proper control region of the ignition timing and the mixture ratio were nearly ATDC $20^{\circ}\sim50^{\circ}$ and $\lambda=1.4$ respectively.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.133-140
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• 2007

The purpose of this study was to evaluate the effects of gasoline fuel to the LPI engine. Firing test bench was used in order to assess the effect on gasoline-injected LPI engine. Gasoline fuel was supplied into the reverse direction(3-4-2-1 cylinder) at 3.0 bar with commercial gasoline fuel pump. Engine test was performed using the firing test mode at end of line. The deviations of excess air ratio of each cylinder and maximum combustion pressure using gasoline fuel were within 0.1 and $1{\sim}2\;bar$. Engine start time was measured with changing coolant temperature at $20^{\circ}C,\;40^{\circ}C,\;80^{\circ}C$, respectively. Residual gasoline volume in the fuel line was measured about 32 cc after firing test and it was less than 2 cc within 10 seconds purging. To simulate the end of line, the residual gasoline in the fuel line was purged during 5 and 10 seconds. Start time of LPI engine with LPG fuel were 0.61 and 0.58 seconds. This work showed that severe problems such as misfiring and liner scuffing were not occurred applying gasoline fuel to LPI engine.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.800-809
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• 2011

The reaction characteristics of an integrated reactor with steam reformer and catalytic combustor using anode offgas for high temperature fuel cells such as MCFC and SOFC have been experimentally investigated in the present study. The coupled reactor had a coaxial cylindrical shape, and the inner and the outer tube was packed with combustion catalysts and reforming catalysts, respectively. Thus, the endothermic steam reforming could proceed by absorbing heat from catalytic combustion of anode offgas. Results show that increasing inlet temperature and decreasing excess air ratio increased the reformer temperature, which led to the increase in $H_2$ yield. The reforming performance for SOFC conditions was better than that for MCFC conditions since the composition of flammable components became smaller for MCFC cases. Measured reformate composition under various test conditions correlated well with thermal equilibrium composition.