• 신재생에너지
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• 제19권1호
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• pp.1-11
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• 2023

A large amount of carbon monoxide (CO) is generated in circulating fluidized bed combustion, the process whereby a hot cyclone separates unburned fuel. However, calcium sulfate (CaSO₄), when combined with a high CO content, can cause fouling on the surface of the steam tube installed inside the integrated recycle heat exchangers (INTREX). In this study, CaSO₄ decomposition was investigated using 0.2-3.2 vol.% CO and 1-3 vol.% oxygen (O₂) at 850℃ for 20 min in a lab-scale fluidized bed reactor. The results show that CaSO₄ decomposes into CaS and CaO when CO gas is supplied, and SO₂ emissions increase from 135 ppm to 1021 ppm with increasing CO concentration. However, the O₂ supply delayed SO₂ emissions because the reaction between CO and O₂ is faster than that of CaSO₄; nevertheless, when supplied with CaCO₃, the intermediate product, SO₂ was significantly released, regardless of the CO and O₂ supply. In addition, agglomerated solids and yellow sulfur power were observed after solid recovery, and the reactor distributor was corroded. Consequently, a sufficient O₂ supply is important and can prevent fouling formation on the INTREX surface by suppressing CaSO₄ degradation.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제8권4호
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• pp.437-444
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• 2007

This paper experimentally investigates the effects of oxygen-enriched air (OEA) on the running behaviors of an LPG SI engine during both start/warm-up (SW) and hot idling (HI) stages. The experiments were performed on an air-cooled, single-cylinder, 4-stroke, LPG SI engine with an electronic fuel injection system and an electrically-heated oxygen sensor. OEA containing 23% and 25% oxygen (by volume) was supplied for the experiments. The throttle position was fixed at that of idle condition. A fueling strategy was used as following: the fuel injection pulse width (FIPW) in the first cycle of injection was set 5.05 ms, and 2.6 ms in the subsequent cycles till the achieving of closed-loop control. In closed-loop mode, the FIPW was adjusted by the ECU in terms of the oxygen sensor feedback. Instantaneous engine speed, cylinder pressure, engine-out time-resolved HC, CO and NOx emissions and excess air coefficient (EAC) were measured and compared to the intake air baseline (ambient air, 21% oxygen). The results show that during SW stage, with the increase in the oxygen concentration in the intake air, the EAC of the mixture is much closer to the stoichiometric one and more oxygen is made available for oxidation, which results in evidently-improved combustion. The ignition in the first firing cycle starts earlier and peak pressure and maximum heat release rate both notably increase. The maximum engine speed is elevated and HC and CO emissions are reduced considerably. The percent reductions in HC emissions are about 48% and 68% in CO emissions about 52% and 78%; with 23% and 25% OEA, respectively, compared to ambient air. During HI stage, with OEA, the fuel amount per cycle increases due to closed-loop control, the engine speed rises, and speed stability is improved. The HC emissions notably decrease: about 60% and 80% with 23% and 25% OEA, respectively, compared to ambient air. The CO emissions remain at the same low level as with ambient air. During both SW and HI stages, intake air oxygen enrichment causes the delay of spark timing and the increased NOx emissions.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.61-67
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• 2015

연소기 시험 장치의 구축 시 고온의 연소 가스의 냉각은 중요한 설계요구조건이다. 물 분무(Water spray) 냉각 방식은 증발 과정에서 물의 잠열을 이용하므로, 효과적인 연소 가스 냉각이 가능하다. 본 연구에서는 연소기 시험 설비 구축 과정의 일환으로, 물 분무를 이용한 연소 가스의 냉각을 이해하기 위하여 연속방정식, 에너지 보존식과 포화 증기의 압력-온도 관계식을 이용한 1차원 해석을 수행하였다. 연소기 시험 장치에서 배출되는 고온, 고압의 연소 가스는 냉각수와의 혼합과정에서 배출가스의 온도가 낮아지며, 분무된 물의 일부는 기화하여 연소가스와 함께 배출되고, 일부는 다시 응축 되어 집수조로 모인다. 냉각수는 연소 가스의 온도를 낮춰주는 동시에, 증발된 증기는 연소기 내부의 압력을 증가시키므로 1차원 해석에서 증기의 압력-온도 관계식을 고려하여 해석을 수행하였다. 1차원 해석으로부터 연소가스의 적절한 냉각과 배기 덕트 내부의 압력의 지나친 상승을 피하기 위한 최적의 물 분무량을 확인하였으며, 물 분무 냉각 방식에 대한 물리적 이해를 얻을 수 있었다.

• 한국산림과학회지
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• 제99권1호
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• pp.96-101
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• 2010

건자재로서 나무 결함중의 하나는 그의 가연성이다. 본 연구의 목적은 자연 건조된 굴참나무와 느티나무의 연소성질을 시험하는 것과 건자재로서의 사용에 대한 바람직한 특성을 알아내는 것이다. 열방출율과 CO 발생과 연기차폐와 같은 연기지수를 콘칼로리미터(ISO 5660-1)를 이용하여 측정하였다. 50 kW/$m^2$의 열속하에서 굴참나무의 평균 열방출율, $HRR_{mean}$(77.94 kW/$m^2$)은 느티나무의 $HRR_{mean}$(13.06 kW/$m^2$)과 비교하여 높게 나타내었다. 그리고 굴참나무의 평균 비소화면적, $SEA_{mean}$ 41.11 $m^2$/kg은 느티나무의 평균 비소화면적 $SEA_{mean}$ 9.23 $m^2$/kg에 비하여 높게 나타났다. 이들 결과는 시험목의 밀도에 의존함을 보여준다. 그리고 굴참나무는 느티나무에 비하여 높은 CO 발생속도를 나타내었다. 또한 느티나무가 굴참나무에 비해 숯생성으로 인해 난연성이 증대되었음을 보여주었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.911-917
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• 2015

본 논문에서는 함정용 디젤연료를 단기통 커먼레일 디젤엔진에 적용하여 연료분사압력 변화에 따른 분사율 특성, 거시적 분무 특성 및 연료분사시기와 연료압력변화에 따른 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하는데 초점을 두었다. 분사율 특성은 Bosch법을 적용한 분사율 측정 시험 장치를 이용하여 분석하였고, 거시적 분무 특성은 정적용기 및 초고속 카메라를 이용하여 분석하였다. 또한, 연료분사시기 및 연료압력 변화를 정밀하게 제어할 수 있는 단기통 엔진을 이용하여 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하였다. 30MPa과 50MPa의 분사조건에서 초기 분사율은 50MPa의 분사조건에서 크게 나타났으며, 분무 발달(투과) 또한 동일시간대에서 큰 것으로 분석되었다. 연료분사시기가 지각될수록 실린더 내부 최대 압력과 최대 열발생량은 떨어지는 경향으로 나타났으며, 고압분사조건에서 실린더 내부 최대압력과 최대 열발생량은 다소 큰 것으로 분석되었다. 고압분사조건에서 도시평균유효압력은 낮은 것으로 분석되었고, 연료분사시기가 TDC 쪽으로 지각될수록 도시평균유효압력 및 토크는 증가하는 것으로 나타났다. 연료분사시기가 $BTDC20^{\circ}$(30MPa)와 $BTDC15^{\circ}$(50MPa)에서 질소산화물 발생수준이 가장 높았으며, 일산화탄소는 $BTDC30^{\circ}$를 기준으로 지각될수록 저감되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권5호
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• pp.60-66
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• 2016

본 연구는 건축 재료(마감재)로 쓰이고 있는 목재 나무류 미송, 나왕, 삼나무, 소나무 등4종의 구조와 연소특성을 연구하였다. 착화특성을 보면 착화시간(TTI)범위가 21 s~32 s으로나타났으며 특히 소나무는 TTI가 21 s로 다른 재료들보다 비교적 빠른 601 s에 착화되어 631 s에 소멸되었다. 최대열방출율과 평균열방출율은 소나무 > 나왕 > 삼나무 > 미송 순으로 나타내었다. 총열방출량은 나왕 > 미송 > 소나무 > 삼나무 순이었다. 총연기방출량은 소나무가 $424.80m^2/m^2$, 나왕 $185.93m^2/m^2$이었다. 탄소배출량은 미송이 1,460 s에서 0.185 kg/kg CO 최대값을 보이고 $CO_2$ 값은 750 s에서 15,986 kg/kg으로 최대값을 보이다 3,090 s에서 정지되었다. 향후, 건축 재료로서 화재의 안전성을 평가하기 위한 기초 자료로 활용하는 방안을 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권9호
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• pp.733-742
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• 2016

연료 경제와 유해 배출 가스 저감을 목적으로 최근 들어 LNG 또는 합성 가스를 사용하는 박용 가스 기관이 주목받고 있다. 예혼합 연소를 하는 오토 사이클로 작동하는 가스 기관을 구현할 경우 EGR 또는 SCR을 적용하지 않고도 Tier III의 규제를 충족할 수 있는 것으로 확인되고 있다. 본 연구에서는 오토 사이클로 작동하는 기관에 대한 시뮬레이션 기술을 산업 기술 현장에 제공하기 위한 목적으로, 실험적으로 접근이 용이한 소형 가솔린 기관을 대상으로 상용 소프트웨어인 BOOST를 이용한 시뮬레이션을 시행하였다. 이 연구는 두 단계로 구성되어 이미 시행한 첫 번째 단계에서는 흡기 및 배기 계통에 대한 최적의 모델링 방법에 관한 연구가 수행되었다. 이번 연구는 이전의 연구에서 선정된 흡 배기 계통의 해석 모델을 적용한 상황에서 실린더 내 과정을 해석하고 최종적으로 주요 성능 인자들을 계산하는 방법을 정립하였다. 이 연구를 통하여 실험에의 의존이 적은 연소 및 열전달 모델과 밸브 유량계수 모델을 선정하고 관련 상수들을 결정하는 방법을 확립하였다. 이들을 이용하여 실린더로 유입되는 공기량, 실린더 내 순간 압력 변화 및 도시평균유효압력을 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.27-35
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• 2019

지구 온난화 문제 해결과 온실가스 감축을 위해 순산소 연소를 통한 $CO_2$ 포집기술이 개발되었으나, 산소 생산비용이 높아 경제성이 떨어지는 문제를 가지고 있다. 순산소 연소에 필요한 대량의 산소 생산은 초저온 공기분리장치(ASU: Air Separation Unit)가 가장 적합한 방법으로 산소 생산 비용 절감을 위해 ASU의 효율을 높이는 것이 필요하다. ASU의 효율 향상을 위해서는 현재 공정의 효율 평가 및 에너지 소비 형태를 확인해야 하며, 이를 위해 엑서지 분석이 사용될 수 있다. 엑서지 분석은 공정에서 사용된 에너지의 정보, 에너지 손실의 위치, 크기 등을 확인 시켜주며, 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공정 최적화를 가능하게 해준다. 본 연구에서는 초대형 규모의 ASU 공정개발 및 최적화를 위해 엑서지 분석을 이용하였다. ASU의 공정모사를 수행하고 그 결과를 바탕으로 엑서지 값을 계산하였다. 그 결과 ASU의 cold box에서 엑서지 손실을 줄이기 위해 운전압력을 낮추는 방법을 제안하였고, cold box의 열침입 및 열손실 감소의 필요성을 확인하였다. 또한 ASU의 단위 공정 중 다른 공정과 열통합이 필요한 위치를 확인 하였다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제9권3호
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• pp.163-171
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• 2013

Soot particles emitted from combustion processes are often coated by non-absorbing organic materials, which enhance the global warming effect of soot particles. It is of importance to study the condensation characteristics of soot particles experimentally and theoretically to reduce the uncertainty of the climate impact of soot particles. In this study, the condensational growth of soot particles in a tubular coater was modeled by a one-dimensional (1D) plug flow model and a two-dimensional (2D) laminar flow model. The effects of 2D heat and mass transports on the predicted particle growth were investigated. The temperature and coating material vapor concentration distributions in radial direction, which the 1D model could not accounted for, affected substantially the particle growth in the coater. Under the simulated conditions, the differences between the temperatures and vapor concentrations near the wall and at the tube center were large. The neglect of these variations by the 1D model resulted in a large error in modeling the mass transfer and aerosol dynamics occurring in the coater. The 1D model predicted the average temperature and vapor concentration quite accurately but overestimated the average diameter of the growing particles considerably. At the outermost grid, at which condensation begins earliest due to the lowest temperature and saturation vapor concentration, condensing vapor was exhausted rapidly because of the competition between condensations on the wall and on the particle surface, decreasing the growth rate. At the center of the tube, on the other hand, the growth rate was low due to high temperature and saturation vapor concentration. The effects of Brownian diffusion and thermophoresis were not high enough to transport the coating material vapor quickly from the tube center to the wall. The 1D model based on perfect radial mixing could not take into account this phenomenon, resulting in a much higher growth rate than what the 2D model predicted. The result of this study indicates that contrary to a previous report for a thermodenuder, 2D heat and mass transports must be taken into account to model accurately the condensational particle growth in a coater.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권3호
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• pp.67-72
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• 2016

본 연구에서는 최근 사회적으로 이슈가 되고 있는 다중이용시설의 화재 시 건축자재로 사용되는 내장재의 가연성으로 인한 화재확산 및 연소 시 유독가스 발생으로 인한 인명피해를 사전 예방하기 위한 방염제를 개발하고자 한다. 유-무기 하이브리드 소재로 실리카 졸에 방염성을 부여할 수 있는 방염 소재를 적용하여 졸-겔법에 의한 방염 접착제 또는 코팅제를 제조하였다. 기존의 방염소재는 물론 비방염소재의 방염화를 비할로겐 방법으로 적용가능하며, 기존의 접착 코팅제의 기본 물성과 특히 내열성능을 높여 화재 시 내열성 및 내구성을 향상시킬 수 있기 때문에 건축자재의 비할로겐 방염화를 확대하고자 한다.