• 한국안전학회지
• /
• 제37권6호
• /
• pp.18-24
• /
• 2022

Hydrogen is a clean fuel and is used in many applications in power systems such as fuel cells. It has unique properties such as wide flammability, high burning velocity, and difficulty to liquefy, which lead to critical safety issues. Fire and explosion are the most frequently occurring accidents and one of the major reasons is autoignition. In the ignition process, the chemistry of hydrogen combustion depends mainly on radical pools, and the temperature at which chain-branching and terminating rates are equal is called the crossover temperature. This study addresses the homogeneous autoignition of diluted hydrogen-air mixtures to investigate the effects of dilution on the crossover temperature to prevent explosions in the future. The new criterion for crossover temperature is introduced by only hydrogen radicals to adjust more simply. The detailed calculations indicate that the crossover temperatures are low at high dilutions of carbon dioxide and nitrogen because the concentrations of active radicals are reduced when an inert gas is added. This result is expected to contribute to hydrogen safety and realize a hydrogen society in the future.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2000년도 제20회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.57-66
• /
• 2000

대향류 메탄/공기 예혼합 화염과 과농/희박 예혼합 화염에서 PLIF 기법을 이용하여 OH 및 NO 분포를 측정하고 이를 수치해석 결과와 비교하였다.OH 및 NO LIF 신호는 계산된 농도 분포와 대체적으로 잘 일치하였으며，대향류 예혼합 화염에서는 화염의 구조가 NO 생성 특성에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 예혼합 화염 ($\alpha$=l)에서는 중앙의 정체점에서 NO 농도가 가장 높고 대칭으로 넓은 지역에 존재하는 반면，과농/희박 예혼합 화염 ($\alpha$=0.6, 0.8)에서는 당량비의 차이와 화염의 구조적 특성으로 NO 분포가 비대칭이며 상대적으로 좁은 지역에 나타났다. 희석에 따른 부분예혼합 화염 구조의 변화가 NO 생성에 영향을 주었다. 예혼합화염 ($\alpha$=1)의 경우 질소희석으로 NO 분포 지역이 줄어들고 정체면 지역에서 NO 농도가 크게 줄어 들었으며，$\alpha$=0.6인 과농/희박 예혼합 화염의 경우에는 NO 농도는 줄어들지만 NO 분포 지역은 크게 변하지 않았다. 예혼합 화염 ($\alpha$=1)의 경우 중앙의 고온지역에서 OH LIF 신호가 시뮬레이션보다 높게 나타났으며，과농/희박 예혼합 화염 ($\alpha$=0.6， 0.8)에서는 OH 라디칼의 분포가 과농지역으로 치우치는 것이 관찰되었다. NO PLIF 신호측정시 광학 필터만으로는 화염의 자발광을 제거할 수 없었으며 이에 대한 대책이 요구된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.328-336
• /
• 2005

Effects of surface defect distribution on flame instability during flame-surface interaction are experimentally investigated. To examine the chemical quenching phenomenon, we prepared thermally grown silicon oxide plates with well-defined defect density. Ion implantation was used to control the number of defects, i.e. oxygen vacancies. In an attempt to preferentially remove the oxygen atoms from silicon dioxide surface, argon ions with low energy level from 3keV to 5keV were irradiated at the incident angle of $60^{\circ}C$. Compositional and structural modification of $SiO_2$ induced by low-energy $Ar^+$ ion irradiation has been characterized by Atomic Force Microscopy (AFM) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The analysis shows that as the ion energy increases, the number of structural defect also increases and non-stoichiometric condition of $SiO_x(x{\le}2)$ plates is enhanced. From the quenching distance measurements, we found out that when the surface temperature is under $300^{\circ}C$, the quenching distance decreases on account of reduced heat loss; as the surface temperature increases over $300^{\circ}C$, however, quenching distance increases despite reduced heat loss effect. Such aberrant behavior is caused by heterogeneous chemical reaction between active radicals and surface defect sites. The higher defect density, the larger quenching distance. This results means that chemical quenching is governed by radical adsorption and can be parameterized by the oxygen vacancy density on the surface.

• 지식경영연구
• /
• 제17권2호
• /
• pp.27-50
• /
• 2016

Korean manufacturing industry have recently faced the catch-up of China in the mass commodity product, such as automotive, display, and smart phone in terms of market as well as technology. Accordingly, discussion on the importance of achieving catch-up in complex product systems (CoPS) has been increasing as a new innovation engine for the industry. In order to achieve successful catch-up of CoPS, we explored emerging technologies of CoPS, which are featured by the characteristics of radical novelty, relatively fast growth and self-sustaining, through the study of emerging technologies of gas turbine for power generation. We found that emerging technologies of the gas turbine are technologies for combustion nozzle and composition of electrical machine for increasing power efficiency, washing technology for particulate matter, cast and material processing technology for enhancing durability from fatigue, cooling technologies from extremely high temperature, interconnection operation technology between renewable energy and the gas turbine for flexibility in power generation, and big data technology for remote monitoring and diagnosis of the gas turbine. We also found that those emerging technologies resulted in technological progress of the gas turbine by converging with other conventional technologies in the gas turbine. It indicates that emerging technologies in CoPS can be appeared on various technological knowledge fields and have complementary relationship with conventional technologies for technology progress of CoPS. It also implies that latecomers need to pursue integrated learning that includes emerging technologies as well as conventional technologies rather than independent learning related to emerging technologies for successful catch-up of CoPS. Our findings provide an important initial theoretical ground for investigating the emerging technologies and their characteristics in CoPS as well as recognizing knowledge management strategy for successful catch-up of latecomers. Our findings also contribute to the policy development of the CoPS from the perspective of innovation strategy and knowledge management.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.13-19
• /
• 2005

본 논문에서는 금속염 첨가제를 함유한 미분무수의 소화성능을 연구하고자 아세트산 나트륨을 함유한 단일 액적의 증발속도를 측정하였으며, small-scale 챔버내에서의 헵탄 pool fire에 대한 소화실험을 실시하여, 화염의 온도를 분석함으로써 첨가제에 의한 미분무수 소화특성을 분석하였다. 순수물과 수용액의 증발특성을 비교한 결과 핵비등 영역에서 온도가 높을수록 용해된 첨가제의 석출 및 표면장력의 변화 등 물리적 영향으로 순수물에 비해 수용액의 증발속도가 현저히 느리게 나타났다. 소화실험 결과, 저압에서는 물 액적이 화염의 플림을 뚫지 못하기 때문에 소화는 이루어지지 않았고 단순히 화염의 크기를 작아지게 하였다. 중압에서는 첨가제를 넣었을 경우 액적의 운동량 증가에 따른 물리적 소화효과와 첨가제의 화학적 소화효과가 상승작용을 하여 화염을 억제하였고, 고압에서는 미분무수 시스템의 주요 소화 메커니즘 이외에도 blowing효과에 의해서 화염이 소화되는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.545-550
• /
• 2012

고에너지 금속 분말은 높은 용융점을 가진 산화피막의 점화방해 효과로 인해 점화가 용이하지 않다. 따라서 점화를 위해서는 단시간에 높은 온도의 열적 공간을 형성할 수 있는 점화원이 필요하며 스팀 플라즈마 점화원은 탄화수소 계열의 점화원, 수소-산소 점화원, 레이져 점화원과 다르게 짧은 시간에 안정적으로 5,000 K 이상의 열적 공간을 형성할 수 있다. 또한 스팀을 작동가스로 사용하므로 친환경적이며 경제적이다. 따라서 본 연구는 스팀 플라즈마 점화기를 연소 시스템에 적용하기 위한 기초 연구로서 방출 분광법을 사용하여 플라즈마의 온도 분포 및 화학종을 분석하였으며, 연소시스템에 적용하여 금속 분말의 점화를 가시적으로 확인하였다.

• 에너지공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.61-72
• /
• 2014

전 세계 $2^{\circ}C$ 기후변화 목표에 부합하기 위한, 한국의 저탄소 사회로의 전환 경로를 분석하였다. 경제 성장률의 감소, 산업구조 변화, 에너지수요관리 강화, 발전부문 탈탄소화, 저탄소 연료로의 대체를 통해 2050년까지 연료연소 부문 온실가스 배출량을 2011년 대비 67%, 기준 전망 대비 74% 감축할 수 있는 것으로 분석되었다. 2011~2050년 기간 기준 전망과 저탄소 사회 시나리오 간 연료연소 부문 온실가스 누적 감축량에서 경제 성장률의 감소, 산업구조 변화, 에너지수요관리 강화, 발전부문 탈탄소화, 저탄소 연료로의 대체 등이 차지하는 비중은 각각 13%, 9%, 72%, 5%, 1%이었다. 2050년까지 최종에너지 소비는 2011년 대비 50%, 기준 전망 대비 59% 감축이 필요하다. 발전량 중에서 원자력, 석탄, 신재생이 차지하는 비중은 2011년 각각 31%, 40%, 2%에서 2050년에 38%, 2%, 32%, CCS 23%로 바뀐다. 발전 부문에서 CCS와 재생에너지의 비중이 증가하면서, 2050년 전력 배출원단위는 2011년 대비 81%, 기준 전망 대비 76% 감소하였다. 2050년에 1차 에너지는 2011년 대비 36% 감소, 기준 전망 대비 56% 감소하였다. 1990~2011년 동안 한국의 최종에너지 소비와 1차에너지, 연료연소 부문 온실가스 배출량은 각각 176%, 197%, 146% 증가하였다. 2050년 저탄소 사회로 전환하기 위해서는 과거의 패턴에서 급격한 변화가 요구되며, 이를 달성하기 위한 경제와 산업구조의 변화, 에너지 수요 관리 및 저탄소 에너지 공급 기술 등 혁신적인 에너지 기술 개발과 보급, 전기와 재생에너지 중심의 에너지 소비 구조로의 전환 등이 요구된다.