• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.285-309
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• 1996

Non oxide ceramics such as nitrides of transition metals have shown significant potential for future economic impact, in diverse applications in ceramic, aerospace and electronic industries, as refractory products, abrasives and cutting tools, aircraft components, and semi-conductor substrates amid others. Combustion synthesis has become an attractive alternative to the conventional furnace technology to produce these materials cheaply, faster and at a higher level of purity. However he process os highly exothermic and manifests complex dynamics due to its strongly non-linear nature. In order to develop an understanding of this process and to study the effect of operational parameters on the final outcome, numerical modeling is necessary, which would generated essential knowledge to help scale-up the process. the model is based on a system of parabolic-hyperbolic partial differential equations representing the heat, mass and momentum conservation relations. The model also takes into account structural change due to sintering and volumetric expansion, and their effect on the transport properties of the system. The solutions of these equations exhibit steep moving spatial gradients in the form of reaction fronts, propagating in space with variable velocity, which gives rise to varying time scales. To cope with the possibility of extremely abrupt changes in the values of the solution over very short distances, adaptive mesh techniques can be applied to resolve the high activity regions by ordering grid points in appropriate places. To avoid a control volume formulation of the solution of partial differential equations, a simple orthogonal, adaptive-mesh technique is employed. This involves separate adaptation in the x and y directions. Through simple analysis and numerical examples, the adaptive mesh is shown to give significant increase in accuracy in the computations.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권2호
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• pp.225-234
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• 2001

This paper represents the vector fields, three dimensional mean velocities, the turbulent intensities, the turbulent kinetic energy, and the Reynolds shear stresses in the X-Y plane of gas swirl burner with a cone type baffle plate measured by using X-probe from hot-wire anemometer system. This experiment is carried out at flow rates 350 and 450ℓ/min respectively, which are equivalent to the combustion air flow rate necessary for heat release 15,000 kcal/hr in gas furnace, in the test section of subsonic wind tunnel. The vector plot shows that the maximum axial mean velocity component exists in the narrow slits situated radially on the edge of gas swirl burner, for that reason, there is some entrainment phenomena of ambient air in the outer region of burner. Moreover, mean velocities in the initial region are largely distributed near the outer region of burner at Y/R≒0.97, but they diffuse and develop into the center flow region of burner according to the increase of axial distance. The turbulent intensities and the turbulent kinetic energy due to large inclination of mean velocity and swirl effect show that the maximum value in the initial region of burner is formed in the narrow slits situated radially on the edge of gas swirl burner and large values are mainly formed in the entire region of burner after X/R=2.4358, hence, the combustion reaction is anticipated to occur actively near this region. And the Reynolds shear stresses are also largely distributed from slite to vanes of gas swirl burner in the intial region, but their values largely disappear after X/R=3.2052.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권4호
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• pp.35-42
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• 2017

구획실 내부의 고온 메탄연료에서 발생하는 백드래프트 현상에 대해 FDS v6를 이용한 LES를 수행하였다. EDC 연소모델을 적용하였고 여기 필요한 화학반응기구에 대해서는 5가지를 검토하여 백드래프트에 대한 예측성능을 검토하였다. 구획실 내, 외부의 온도, 연료, 속도 및 압력분포에 대한 수치계산 결과고찰과 실험에서 얻어진 압력변화와의 비교를 수행하였다. FDS v6에서 기본적으로 제공하는 EDC 연소모델을 적용하면 LES 기법을 이용하여 백드래프트에 대한 수치계산이 가능함을 확인하였다. 그러나, 결합되는 화학반응기구에 따라서 백드래프트에 대한 예측성능이 큰 차이를 보였다. FDS에서 EDC 연소모델을 적용하여 백드래프트에 대한 LES를 수행할 경우에는 연료특성에 맞는 화학반응기구의 적합성을 우선 검토하는 것이 필요함을 확인하였다.

• 한국안전학회지
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• 제19권4호
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• pp.150-154
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• 2004

실린더형의 내용적 6리터의 용기를 이용하여 수소와 액화석유 가스(LPG)의 폭발 특성을 측정하였고 270리터의 직육면체 용기를 이용하여 폭발 후 화재로의 전이 현상을 실험하였다. 폭발 특성은 strain type 압력센서를 사용하여 측정하였으며 폭발 후 화재로의 전이 현상은 고속카메라로 촬영하여 분석하였다. 실험 결과 완전 연소 농도 비보다 약간 높은 농도에서 최대 폭발압력을 나타내었다. 폭발압력 상승 속도와 화염 전파속도는 연소속도와 비례함을 알 수 있었으며 이러한 폭발 특성들은 폭발 후 화재로의 전이에 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 폭발 화염온도, 화염의 용기 내 체류시간 등도 폭발 후 화재로의 전이에 중요한 변수가 됨을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권6호
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• pp.587-592
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• 2010

연소과정 중에 발생하는 질소산화물을 저감하는 기술인 MILD 연소에 대하여 공연비를 변화시키면서 나타나는 연소 특성을 수치해석을 통하여 연구하였다. 작은 크기의 공기분출속도(10 m/s)에서는 공기가 연소로 내 상부영역까지 침투하지 못한다. 반면에 공기분출속도가 30 m/s인 경우에는 공기유동이 연료유동을 억제하고 상부영역까지 흘러간다. 이론공기량에 해당하는 공기분출속도 18 m/s에서는 10 m/s 보다 상대적으로 상부영역까지 침투하였다. 이러한 유동 양상으로 공기분출속도가 작은 10 m/s에서는 연소반응대가 공기노즐 측에 치우쳐 나타나고 30 m/s에서는 연료노즐 측에 형성되었다. 공기분출속도 16, 18, 20 m/s에서는 공기노즐과 연료노즐 중간 영역에서 연소반응대가 형성되었다. 연소로 내 최대온도와 NOx 생성은 공기분출속도가 10 m/s, 30 m/s인 경우 보다 이론공기량이거나 이에 가까운 16, 18, 20 m/s에서 낮게 나타났다. 본 연구로부터 MILD 연소로에서 이론공기량 조건이 NOx를 저감하는 최적의 조건이라는 것을 밝혔다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.398-405
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• 2014

수명이 도래한 고에너지물질의 처리를 위해 환경오염 및 안전성, 처리용량 등을 고려해야 하며, 현재 가장 주목 받고 있는 처리방식은 소각처리공정이다. 그러나 처리대상 고에너지물질의 종류가 매우 다양하고, 특성 또한 다르기 때문에 범용적 기술개발이 힘든 실정이다. 본 연구는 상세 수학적모델링 및 동적모사를 통하여 가장 널리 사용되는 고에너지물질의 하나인 고폭약(research department explosive, RDX)을 플러그흐름반응기(plug flow reactor, PFR)에서 소각 시 반응기 내부의 물리-화학적 변화를 예측하였다. 본 연구에서 사용된 RDX반응은 263개의 상세한 기초반응식으로 이루어져 있으며 43개의 성분이 반응에 관여한다. 모사결과 반응기 내부온도를 제어하여 RDX의 민감성을 통제할 수 있었다. 반응기 내부온도를 1,200 K로 유지 할 때 RDX는 분해반응만 일어나 폭발과 같은 큰 에너지 방출을 막을 수 있었으나 공급되는 열원이 높아져 1,300 K이상 반응기 온도가 증가 시에는 3,000 K 이상의 온도상승을 수반하는 발화반응이 일어났다. 본 연구를 통하여 반응기의 운전온도변화에 따른 RDX반응 특성을 제시함으로써 효율적인 RDX소각로 공정설계 및 운전에 기초가 될 것으로 사료된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 제26회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.159-165
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• 2003

Self-excited noise generation from laminar flames in thin annular jets of methane/air premixture has been investigated experimentally. Various flames were observed in this flow configuration, including conical shape flames, ring shape flames, steady crown shape flames, and oscillating crown shape flames. Self-excited noise with the total sound pressure level of about 70dB was generated from the oscillating crown shape flames for the equivalence ratio larger than 0.95. Sound pressure and $CH^{\ast}$ chemiluminescence were measured by using a microphone and a photomultiplier tube. The frequency of generated noise was measured as functions of equivalence ratio and premixture velocity. A frequency doubling phenomena have also been observed. The measured $CH^{\ast}$ chemiluminescence data were analyzed from which the corresponding sound pressure has been calculated. By comparing the data with those of measured ones, the noise source can be attributed to the flame front fluctuation near the edge of the oscillating crown-shape flames. The flame stability regime was influenced sensitively to the supplying air through the inner tube.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권2호
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• pp.133-140
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• 2008

A reduced chemical kinetic mechanism is developed in order to predict the flame phenomena in premixed $CO/H_2/Air$ flames at atmospheric pressure, aimed at studying the coal gas combustion for the IGCC applications. The reduced mechanism is systematically derived from a full chemical kinetic mechanism involving 11 reacting species and 66 elementary reactions. This mechanism consists of four global steps, and is capable of explicitly calculating the concentration of 7 non-steady species and implicitly predicting the concentration of 3 steady state species. The fuel blend contains two fuels with distinct thermochemical properties, whose contribution to the radical pool in the flame is different. The flame speeds predicted by the reduced mechanism are in good agreement with those by the full mechanism and experimental results. In addition, the concentration profiles of species and temperature are also in good agreement with those by the full mechanism.

• 한국안전학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-8
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• 2001

All objects emit thermal radiation and this radiation is the basis of the techniques used to detect flames. The usual phenomena occurring in the initial stage of the fire are generally invisible products of a combustion and visible smoke. Liquid or gaseous materials do not undergo a smoldering stage so that fires develop very rapidly. Also, the heat generated by the initial flames is usually not sufficient to activate a heat detector. In this case the most effective criterion for automatic fire detection is the flame. According to the fire regulation of korea, the compulsory standard provided that a flame detector shall be installed in a place that the attachment height of detector is higher than 20 m, chemical plants, hangar, refinery, etc.. The results of the research and development are discriminated between a flame and other radiant emitters, developed a UV detector tube contains an inert gas which absorbs UV radiation, developed PZT pyroelectric element is based on the use of photovoltanic cell, developed IR band-pass filter that only allow a 4.3 $\mu\textrm{m}$ radiation wavelength to reach the sensors and developed UV-IR combination flame detector combined into a single detection device.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권12호
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• pp.2376-2384
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• 1992

본 연구에서는 액적들의 분포상태가 비균일 분포 즉 비균일 액적크기 및 수밀 도 분포를 갖는 액적군에 대하여 집단점화 현상을 이론적인 해석을 통하여 규명한다. 이를 위하여 분사직후부터 점화순간까지의 과정 즉, 액적의 온도상승-증발-혼합기 형 성-반응의 진행-점화의 과정에 초기 액적들의 크기 및 수밀도 분포상태와 기체상의 조 건들이 중요 제변수들, 즉 온도, 속도, 성분질량농도 및 액적의 크기 분포등에 미치는 영향 등은 물론 액적군의 증발특성, 점화특성 등을 이론적 모델을 구성하여 해석한다. 결과들은 현재 사용되고 있는 집단연소 모델의 초기조건으로 사용하며, 액적들의 분포 상태에 따른 점화시의 액적군의 상태 및 점화 특성은 보다 향상된 연소시스템의 운전 및 설계에 분사조건으로서 활용될 것이 기대된다.