• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.139-147
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• 2018

Korea Electric Power Research Institute (KEPCO RI) had developed molten carbonate fuel cell (MCFC) system since 1993. Finally, KEPCO RI developed and operated a 125 kW MCFC system in 2010. To make MCFC system compact, it is indispensable to install an ejector in this system where the anode off gas, the cathode off gas, and fresh air are mixed before flowing to the catalytic burner. KEPCO RI had developed various ejectors for MCFC system since 2006. The 125 kW MCFC system built with the developed ejector was operated successfully in Boryeong Thermal Power Plant in 2010. This 125 kW MCFC ejector was designed on the basis of the experimental results of 5 kW and 75 kW MCFC ejectors. The main goal of ejector design in our MCFC system is to maintain the entrainment ratio and the pressure between fuel cell stack and catalytic burner within the operating range. In this paper, the design results of the ejector are presented based on the 125 kW MCFC system operating conditions. In addition, a designed ejector was manufactured and installed in the MCFC system. As the fuel cell is under load operation, the pressure surrounding the ejector was measured to ensure that the fuel cell system is operating smoothly.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.31-37
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• 2017

본 연구는 오존 방식 선박평형수 처리의 주요 장치인 기체-액체 이젝터에 대하여 구동 노즐의 유입부에 회전 운동 유도 장치에 의해 발생되는 구동 유체의 회전 운동이 이젝터 효율에 미치는 영향에 관한 연구이다. 먼저 배압에 따른 이젝터의 각 포트별 압력과 흡입 유량을 확인하기 위하여 실험 장치를 구성하고, 회전 운동이 없는 이젝터에 대한 실험 수행 및 데이터를 획득한다. 실험의 데이터를 바탕으로 격자 사이즈 비교를 통해 기체-액체 이젝터에 적합한 유한요소모델을 선정하였으며, 도출된 CFD 모델을 이용하여 구동 유체의 회전 운동이 이젝터의 흡입 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 이를 바탕으로 이젝터의 흡입 유량을 높이기 위하여, 메타 모델을 이용한 크리깅 기법을 사용하여 회전 유도 장치의 내부 형상 인자인 전체 길이 l, 내부 직경 d, 날개 개수 n에 대한 구조 최적화를 수행한다. 최적화된 회전 유도 장치를 적용한 결과 구동 유체의 회전 운동이 없는 이젝터에 비해 이젝터 효율이 약 3% 가량 개선됨을 확인하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제14권2호
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• pp.22-27
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• 2010

본 논문은 유한체적법에 근거한 CFD 분석기법을 이용하여 증기 이젝터의 성능에 대하여 구동노즐의 기하학적 형상에 따른 영향을 조사하였다. 구동노즐의 직경비를 변화시키고 또한 직경비를 일정하게하고 구동 노즐의 위치를 변화시키면서 최적의 조건을 조사하였다. 연구 결과 이젝터의 성능은 구동노즐의 직경과 노즐의 출구 위치에 의해 좌우됨을 확인하였다. 일정 노즐 면적비에 대하여 노즐 목 직경이 감소함에 따라 혼입율이 증가하는 것을 확인하였고 일정 노즐 목 직경에 대하여 면적비의 증가는 혼입율의 감소의 원인이 된다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 혼입율은 노즐의 출구 위치에 따라 영향을 받는다는 것도 확인하였다. 혼입율은 노즐 출구의 위치가 이젝터의 상류로 이동할수록 증가하고 그 위치는 이젝터의 일정단면적부 직경(D)에 대하여 0.4D일 때 최적의 성능을 보였다.

• 한국추진공학회지
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• 제5권3호
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• pp.33-40
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• 2001

본 연구에서는 초음속 증기 이젝터의 작동특성을 조사하기 위하여 압축성 축대칭 Navier-Stokes 방정식의 수치계산을 행하였다. 2차 유동측의 압력 및 배압을 변화시켜 이들 압력이 혼입유량에 미치는 영향을 조사하였다. 연구의 결과로부터 초음속 증기 이젝터에서 2차 유동측 압력 및 배압은 임계 혼입유량에 상당한 영향을 미치며, 1차구동노즐의 형상과 2차유동의 압력이 주어지는 경우 임계혼입 유량비를 예측할 수 있음을 알았다. 수치계산 결과는 실험에서 얻은 임계혼입유량비를 잘 예측하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.395-399
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• 2009

최신 엔진에 사용되는 애프터버너는 늘어난 엔진의 출력밀도(Power Density)를 감당하기 위해 기존 애프터버너와는 다른 설계 패러다임을 가지게 되었다. 가장 눈에 띄는 변화로는 애프터버너로 유입되는 공기의 온도 상승으로 인해 연료분사장치/화염안정화장치가 통합되는 설계 방식이다. 또한, 운용성을 좋게 하기 위해 Radial 형태의 형상을 사용한다. 최신예 엔진인 F414 및 F110-GE-132 엔진에는 이와같은 형태의 장치에 추가로 CMC(Ceramic Matric Composite)가 사용된 가변노즐과 ejector 노즐을 적용한 능동 냉각 개념의 가변노즐등으로 엔진 부품의 수명을 늘려서 경제성을 제고한 것으로 조사되었다. 이러한 기술 경향은 차세대 램제트 엔진이나, TBCC와 같은 복합싸이클 엔진에도 적용가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6412-6418
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• 2014

본 논문은 기체-액체 이젝터의 수치해석연구에 초점을 맞추고 있다. 이젝터는 구동유체가 노즐을 통해 고속으로 분출될 때, 구동노즐 출구 주변에 진공압이 형성되어 주변의 기체와 운동량 교환을 통하여 저압의 유체를 보다 높은 압력으로 압축하여 수송하는 장치이다. 기체-액체 이젝터는 상용 소프트웨어 ANSYS-CFX 14.0을 사용하여 다상의 CFD 분석을 통해 연구한다. 구동유체는 물을 사용하여 구동되며, 실제로는 공기가 아닌 오존을 사용하여 배출 된다. 기체-액체 이젝터의 디퓨저의 형상에 따라 성능 차이를 비교한다. 결과 기체-액체 이젝터의 성능에 미치는 다양한 요인을 제공 한다. 그리고 제안 된 수치 모델은 기체-액체 이젝터의의 최적 설계에 매우 도움이 될 것다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.139-148
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• 2013

본 연구에서는 1kW 급 SOFC 시스템의 AOGR(anode off-gas recirculation)을 위한 이젝터를 설계하고 이젝터 적용시의 시스템 효율을 매개변수 연구를 통해 알아보았다. 화공해석 프로그램를 이용하여 이젝터의 작동 조건을 계산하였고, 전역 최적값을 보장하면서도 CFD 계산에 따른 부하를 최소화하기 위하여 유전 알고리듬과 크리깅 모델을 이용하여 최적화를 진행하였다. 최적화를 통해 음속 이젝터에서 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수가 이젝터의 목직경과 1 차 노즐의 위치임을 식별하였다. 유동변수에 대한 매개변수 연구를 통해 설계된 이젝터는 1kW 급 SOFC 의 다양한 작동 조건에서 충분한 유연성을 가지며, SOFC 에 적용시 증기의 56% 와 연료의 8.4% 절감이 가능함을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제13권3호
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• pp.193-197
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• 2010

In terms of the system efficiency, it is very useful to apply the ejector into the fuel recirculation system of a fuel cell system since the ejector needs no parasitic power to operate. Since the conventional automotive fuel cell use hydrogen and air as their fuel, the only hydrogen is needed to be recirculated for the better fuel efficiency. On the other hand, the submarine fuel cell needs both hydrogen and oxygen recirculation systems because the submarine drives under the sea. In particular, the cathodic recirculation has to meet the tougher target since the oxygen based pressurized stack generally used in the submarine applications generates the significant amount of the water in the stack during the operation. Namely, the oxygen utilization has designed less than 50% in the whole operating range for the better exhausting of the generated waters. And thereby in terms of the oxygen utilization, the entrainment ratio of the ejector should be more than 1 within the whole operating range. However, the conventional ejector using a constant nozzle can not afford to satisfy the mentioned critical requirement. To overcome the problem, the dual-ejector and its control strategy are designed. The performance of the proposed dual-ejector is verified by the experiments based on the real operating conditions of the target submarine system. Furthermore, the proposed design method can be used for the other fuel recirculation system of a large-scale fuel cell system with the critical requirement of the fuel utilization.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.544-549
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• 2017

본 논문은 오존 방식 선박평형수 처리의 핵심 장치인 이젝터에 대하여 회전 운동하는 구동 유체가 기체-액체 이젝터의 효율에 미치는 영향에 관한 연구이다. 이젝터는 오존을 구동 노즐을 통해 분사되는 고압 액체(선박평형수)와 주변부의 저압 기체 간의 운동량 교환으로 발생되는 부압에 의해 기체(오존)를 흡입시키는 장치이다. 기존의 이젝터는 단순한 형태로 구동 유체가 분사되지만, 본 논문에서는 구동 노즐부에 회전 유도장치를 적용하여 구동 유체가 회전 운동하며 분사될 수 있도록 한다. 구동 유체의 회전 운동 유무에 따른 유동 특성을 파악하기 위하여 전산유체해석을 이용하였으며, 구동 유체의 압력과 유량, 흡입부에 발생하는 흡입 유체의 부압과 흡입 유량, 그리고 토출 압력이 예측되었다. 그 결과를 바탕으로 회전유도 장치가 적용된 이젝터의 효율은 22.25%로 산출되었으며, 구동 유체의 회전 운동이 없는 이젝터에 비해 약 1.7%의 효율이 향상되었다. 마지막으로 전산유체해석의 타당성을 검증하고자 실험 장치를 구축하여 회전 유도 장치가 적용된 이젝터에 대한 실험을 수행하였으며, 전산유체해석 결과와 비슷한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.109-112
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• 2002

The supersonic jet discharging from a petal nozzle is known to enhance mixing effect with the surrounding gas because it produces strong longitudinal vortices due to the velocity difference from both the major and minor axes of petal nozzle. In the present study, the supersonic free jet discharging from the petal nozzle is investigated experimentally. The nozzles used are 4, 6, and 8 lobed petal nozzles with a design Mach number of 1.7, and the flow fields are compared with a circular nozzle with the same design Mach number. The pitot impact pressures are measured using a fine pilot probe. The flow fields are visualized using a Schlieren optical method. The results show that the petal nozzle has more increased supersonic length compared with the circular jet.