• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.273-275
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• 2014

An ammonia fuel system is developed and applied to both a spark ignition engine and a compression ignition engine to use ammonia as primary fuel in this study. Ammonia is injected separately into the intake manifold in liquid phase while gasoline or diesel is also injected as secondary fuel. As ammonia burns 1/6 time slower than gasoline or diesel, the spark or diesel injection timing is needed to be advanced to have better combustion phasing. The test engine showed quite high variation in the power output with large amount of ammonia. The final goal of the study is to implement a methodology to ignite ammonia-air mixture and have complete combustion without any use of the conventional fuels.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.11-18
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• 2023

본 연구에서는 최근 관심이 급격히 증대되고 있는 암모니아 연료에 대해 연소기술 중심의 기술 동향과 개발 방향에 대해 살펴보았다. 암모니아 연료의 필요성 및 수소 캐리어로서의 청정 암모니아 전주기 가치 사슬에 대해 소개하였으며, 암모니아 연소 특성에 대한 기초 개념과 화염 안정성 및 저NOx 연소기술 측면에서 암모니아 연소기술의 개발 방향을 제시하였다. 마지막으로는 암모니아 연소기술 동향에 대해 발전 및 산업 부문별로 그 특징을 살펴보고, 이에 관한 향후 연구 개발 방향을 도출하였다. 본 논문을 통해 암모니아 연료에 대한 기초적인 지식과 향후 개발 방향 및 의미에 대해 전달하고자 한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.155-165
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• 2013

The effect of gaseous ammonia direct injection on the engine performance and exhaust emissions in gasoline-ammonia dual fueled spark-ignition engine was investigated in this study. Results show that based on the gasoline contribution engine power increases as the ammonia injection timing and duration is advanced and increased, respectively. However, as the initial amount of gasoline is increased the maximum power output contribution from ammonia is reduced. For gasoline-ammonia, the appropriate injection timing is found to range from 320 BTDC at low loads to 370 BTDC at high loads and the peak pressures are slightly lower than that for gasoline due to the slow flame speed of ammonia, resulting in the reduction of combustion efficiency. The brake specific energy consumption (BSEC) for gasoline-ammonia has little difference compared to the BSEC for gasoline only. Ammonia direct injection causes slight reduction of $CO_2$ and CO for all presented loads but significantly increases HC due to the low combustion efficiency of ammonia. Also, ammonia direct injection results in both increased ammonia and NOx in the exhaust due to formation of fuel NOx and ammonia slip.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.1-7
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• 2015

지구온난화와 화석연료 고갈 문제의 해결을 위하여 대체 연료 개발에 많은 노력을 하고 있다. 암모니아(NH3)는 수소와 마찬가지로 탄소를 포함하고 있지 않으면서 대표적인 수소 캐리어이다. 또한, 상온에서 0.6 MPa 정도의 압력을 가하면 액상을 유지할 수 있어 LPG 충전인프라를 그대로 사용가능한 장점이 있다. 본 연구는 암모니아를 가솔린과 함께 혼소시켰으며, 혼소 비율에 따른 엔진 성능을 비교하였다. 암모니아와 가솔린의 혼소를 위하여 가솔린 인젝터와 암모니아용 인젝터를 각각 사용하였으며, 암모니아는 액상으로 분사시켰다. 암모니아-가솔린 혼소 엔진의 최대 장점은 가솔린 대체량에 비례하여 이산화탄소 배출량을 크 게 감소시킬 수 있다는 것이다. 하지만 암모니아-가솔린 혼소율에 따라 연소가 불안정한 구간이 있었으며, 암모니아 혼소 비율 0.7 이상에서는 연소 불안정성 증가로 인해 토크와 NOx 배출량이 감소하고, THC 배출량이 급증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.1-10
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• 2023

산업혁명의 발달로 인해 급격하게 증가된 온실가스 배출량을 저감하기 위해 배기 배출물 규제가 계속해서 강화되고 있다. 이를 만족시키기 위해선 친환경 연료의 사용은 필수적이다. 미래의 친환경 연료로서 수소가 주목받고 있지만, 물질적 특성으로 인해 취급과 보관에 큰 어려움을 겪고 있어, 이에 대안으로 암모니아가 제안되었다. 암모니아는 수소 대비 상온 조건에서 쉽게 액화가 가능하며, 에너지밀도가 높다. 이에 엔진의 연료로서 암모니아의 적용성을 검토하기 위해 직접분사식 암모니아 전소 엔진에서 연소제어인자의 변경에 따른 실험을 진행하였다. 본 실험은 점화시기(Spark Timing)와 공기과잉률(Excess Air Ratio) 두 개의 변수를 변경하여 실험을 진행하였다.엔진 속도 1,500 RPM 및 중부하 이상(제동 토크 200 Nm)의 조건에서 암모니아 전소를 하였을 때, 연소 안정성과 질소산화물, 미연 암모니아 등의 배기 배출물의 경향을 관찰하였다. 연소제어인자의 최적화를 통해 암모니아만을 연료로 사용한 경우에도 안정적인 연소가 가능한 조건을 찾을 수 있었고, 향후 운전영역 확장을 위한 전략을 적용할 계획이다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제21권6호
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• pp.514-524
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• 2022

Carbon emissions from fuel consumption have been pointed by scientists as the cause of global warming. In particular, fossil fuels are known to emit more carbon when burned than other types of fuels. In this regard, International Maritime Organization has announced a regulation plan to reduce carbon dioxide emissions. Therefore, recently, Liquefied Natural Gas propulsion ships are responding to such carbon reduction regulation. However, from a long-term perspective, it is necessary to use carbon-free fuels such as hydrogen and ammonia. Nitrogen oxides might be generated during ammonia combustion. There is a possibility that incompletely burned ammonia is discharged. Therefore, rather than being used as a direct fuel, Ammonia is only used to reduce NO_X such as urea solution in diesel vehicle Selective Catalyst Reduction. Currently, LPG vehicle fuel feed system studies have evaluated the durability of combustion injectors and fuel tanks in ammonia environment. However, few studies have been conducted to apply ammonia as a ship fuel. Therefore, this study aims to evaluate corrosion damage that might occur when ammonia is used as a propulsion fuel on ships.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제32회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.55-62
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• 2006

A two-step fuel-rich/fuel-lean catalytic combustion seems to be one of the most effective methods to control simultaneously the NO generation and the hydrocarbon (HC) conversion from fuel-bound nitrogen. By controlling equivalent air ratio for maintaining fuel-rich and fuel-lean condition over each catalytic layer, space velocity, inlet temperature, and catalyst component, the HCand ammonia conversion efficiency higher than 95% could be achieved, with ammonia conversion to NO remaining below 5%. The experimental results wouldbe applied to the combustion of land fill gas and to gasified refuse-derived fuels as a method of minimizing NO generation.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.131-137
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• 2022

현재 반도체 공정에서 다양한 by-product 및 미사용 가스가 배출되고 있다. 오염물질을 함유한 배기는 일반적으로 유기, 산, 알칼리, 열, 캐비넷 배기 등으로 분류하며, 각각의 배기 특성에 맞는 대기 방지설비에서 처리 후 배출된다. 유기 배기 물질로서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)은 산소 함유 탄화수소, 유황 함유 계 탄화수소 및 휘발성 탄화수소를 총칭하는 물질이고, 알칼리 배기의 주요성분은 암모니아(NH₃), 수산화테트라메틸암모늄(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)등이 있다. 본 연구의 목적은 유기와 알칼리 배기가스를 동시에 처리하기 위해 직접 연소 및 로 내 온도를 일정하게 유지하여 연소 특성 파악하고 NO_X 저감률을 분석하고자 진행하였다. VOC는 Acetone, IPA(isopropyl alcohol), PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)을 사용하였으며, 알칼리 배기 대표 물질로는 암모니아를 사용하였다. 실험 변수로는 온도와 당량 비(equivalence ratio, ER)로 배기가스 특성을 살펴보았다. 물질별 단독 및 혼합 연소테스트를 진행하였다. VOC 단독 테스트 결과 당량 비 1.4 조건에서 완전 연소가 일어남을 확인하였다. 암모니아는 당량 비 감소에 따라 산소 및 질소산화물의 농도가 감소하였다. 혼합 연소 운전 결과 배기가스 조성 내 질소산화물의 대부분은 일산화질소였으며 이산화질소는 10 ppm 부근으로 검출되었다. 전체적으로 질소산화물의 농도는 반응온도가 증가하면서 산화반응이 활성화되어 감소하는 경향을 나타나지만 이산화탄소의 농도는 증가하는 경향을 확인하였다. 전기열원을 적용한 무 화염 연소 기술을 적용하였을 때 VOC 및 암모니아 연소가 원활하게 일어남으로써 현재 별도로 운전되는 유기 및 알칼리 배기 시스템보다 경제성 및 공간적인 측면에서 장점이 있다고 판단된다.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• 제23권E2호
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• pp.47-56
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• 2007

Among all the nitrogen species present in the atmosphere, ammonia forms a considerable portion along with the nitrogen oxides. The major sources of atmospheric ammonia are animal feedlot operations including emission from excreta of domestic animals and agricultural activities, followed by emission from synthetic fertilizers, biomass burning and to some lesser extent, fossil fuel combustion. Ammonia emission factor, expressed as the weight of ammonia per unit weight, volume, or duration of the activity emitting it, is generally used in developing emission estimates for emission inventories. The factors determining ammonia loss from soil or from manures are the temperature, pH, humidity, precipitation and the velocity of wind above it.

• 한국연소학회지
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• 제4권1호
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• pp.59-65
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• 1999

Ignition of $NH_3-O_2-Ar$ mixtures have been studied behind reflected shock waves over the temperature range of 1600-2300 K and the pressures in the range of 1.1-1.6 atm. The pressure profile and the radiation emitted behind the shock waves have been monitored to give empirical correlations between ignition delay times and the mixture concentrations with the experimental conditions. On the basis of this data, several kinetic mechanisms proposed for ammonia oxidation at high temperatures have been tested. The ignition delay times obtained from the mechanism proposed by Miller and Smook were in good agreement with our experimental results.