• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.25-30
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• 2011

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 다양한 발열량을 갖는 바이오가스를 연료 내 불활성가스 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 비율의 변화, 즉 발열량의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험결과로 각 불활성가스 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 발열량 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.610-616
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• 2020

최근 미세먼지 및 배기가스로 인한 환경문제를 해결하고자 도로구조물의 광촉매 적용이 시도되고 있다. 이에 본 연구에서는 폐수슬러지에서 제조 후 재활용된 저비용 고성능 광촉매(GST)의 혼합 및 분산방안을 검토하고, 질소산화물(NOx) 제거 성능을 최종 평가하여 저비용 고성능 광촉매를 활용한 콘크리트 이형박리제를 개발하고자 한다. 광촉매적용을 위한 분산방안을 검토하기 위해 분산된 시료를 4주간 옥외폭로하여 분리유무를 통한 안정성을 평가한 결과, 분산형 증점제 사용량 20 % 적용시 층분리 및 침전현상 없이 안정적인 상태를 보였다. 저비용 고성능 광촉매를 활용한 이형박리제를 거푸집에 도포시켜 탈형한 시편의 NO 및 NOx 제거율은 Plain 대비 200~400 %의 우수한 효과를 나타내었다. 저비용 고성능 광촉매를 활용한 콘크리트 이형박리제의 성능을 증진시키기 위해서는 나노사이즈인 광촉매의 분산성 향상 및 사용량 증가가 필요할 것으로 사료된다. 또한, 저비용 고성능 광촉매를 활용한 이형박리제를 도로구조물 및 노출 콘크리트에 사용하게 되면 NOx 제거효율을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 환경위생공학
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• 제18권3호통권49호
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• pp.27-34
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• 2003

An objective of local exhaust hood design is to design the hood to operate as efficiently as possible. The greatest loss normally occurs at the entrance to the duct, due to the vena contracta in the throat of the duct. This can be accomplished by minimizing the loss that results from the vena contracta. There have been little studied to be cost-effective approach as installing simple instrument inside the throat of the hood. The aims of this paper were to minimize entry loss using inner square, and to measure the effect of inner square when installed inside hood throat. The results of this study were as follows; First, the magnitude of vena contracta could be considered as the difference between direct measured velocity and calculated velocity, which is from Bernoulli theory. In circle hood, calculated velocity and direct measured velocity were 10.7m/sec and 10.3n/sec, respectively. And the calculated velocity and direct measured velocity in square hood were 7.7m./sec and 6.5m/sec, respectively. Second, effect of inner square by width was carried out. The widths of inner square were L/1(18cm), L/2(9cm), L/3(6cm) and L/6(3cm). In case inner square was installed with 3cm width, the entry of coefficient was 0.93, comparing with 0.85 of entry of coefficient of general hood. Third, effect of inner square by distance from hood inside surface to inner square was carried out. The distances were L/3(6cm), L/6(3cm), L/9(2cm) and L/l8(1cm). In case the distance was 3cm the best efficiency was shown (Ce= 0.93). Fourth, effect of inner square by location from hood entry to duct inside was carried out. The locations of inner square were entry(0cm), L/6(3cm), L/3(6cm), L/2(9cm) and L/l(12cm). In case the location was 0cm, 3cm and 6cm the entry of coefficients were 0.93, 0.92 and 0.90, respectively.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.402-410
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• 2012

본 연구에서는 가솔린 엔진 자동차에서 엔진 폐열 회수를 위한 이중 회로 랭킨 사이클 성능 해석이 수행되었다. 고온(HT)의 엔진 배기가스 열회수를 위해서는 물을 사용하는 스팀사이클이 적용되었고, 엔진 냉각수열과 고온 사이클로부터의 응축열을 활용하는 저온(LT) 사이클은 R-134a를 사용하는 유기랭킨사이클이 적용되었다. 고온 및 저온 열원을 동시에 활용하는 이중 회로 시스템의 특성을 파악하기 위해 에너지 및 엑서지 분석이 수행되었다. 고온 및 저온 사이클에 사용되는 용적형 팽창기의 체적이 차량적용을 위한 시스템 최적화에 매우 중요하며 시스템 최적화를 위해서는 반드시 고려되어야 한다. 목표로 하는 엔진 운전 조건에서 고온(HT) 팽창기와 저온(LT) 팽창기의 체적을 고려하면서 고온(HT) 사이클의 팽창비와 저온(LT) 사이클의 응축온도가 시스템의 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 본 연구에서는 이러한 이중 회로 랭킨 사이클 시스템에 의해 목표 엔진 운전조건에서 엔진 폐열로부터 약 21%의 추가 동력을 얻을 수 있는 것으로 예측되었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제44권4호
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• pp.475-482
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• 2002

본 연구는 무창계사에 대한 효율 비교분석 연구가 전무한 실정으로 무창계사의 환경효율을 검증하고자 하였다. 본 실험은 축산기술연구소 신축 실험계사에서 2002년 5월 9일에서 5월 30일 사이에 실시하였으며 실험결과는 다음과 같다. 1. 무창계사는 외부의 기온은 9.6${\sim}$21.2$^{\circ}C$로 편차는 약 11.6$^{\circ}C$를 나타내었는데 비하여 단열이 우수한 무창계사에서는 병아리 사육적온기인 32${\sim}$33$^{\circ}C$ 범위를 유지하여 약간의 보조열원으로 낮과 밤의 편차는 2$^{\circ}C$ 이상 나타나지 않아 온도효율이 높았다. 2. 공기풍속에 있어서는 무창계사는 상부 0.57 m/sec, 하부 0.04 m/sec로 각각 나타나, 계사내 적정 풍속유지를 위한 덕트입기구의 천공으로 인하여 계사내 전체공간에서 공기의 유속흐름 분포가 고르게 나타났다. 이상의 실험결과를 종합해 볼 때 조사대상이 된 무창계사의 온도 및 습도 환경이 우수하게 나타났으며, 특히 공기속도는 계사 공간 내에서 아주 고른 분포를 가져와 측벽 덕트 입기사설과 측벽 배기기스템이 우수하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.28-36
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• 2018

자가발전 도서는 내연발전 혹은 PV 발전을 이용하여 전력을 공급하고 있는데, 해양환경에 의한 문제점(경년열화, 염해), 환경오염(매연, 소음, 분진) 및 발전비용(설치비, 유지관리비) 상승 등 전력공급 효율성에 대한 문제점이 대두되고 있다. 한전에서 전력공급을 담당하고 있는 65개 자가발전 도서지역의 2016년 원가회수율은 27%에 불과하며 원가의 73%에 달하는 결손액이 발생되고 있다. 이들 도서지역에서 발생한 결손액의 현황을 보면, 발전분야에서 발생하는 비용은 전체의 91% 정도를 차지하고 있고 운영비용인 변동비(연료비)와 고정비(지급수수료, 수선유지비, 기타비용) 중에서 고정비가 차지하는 비율은 60% 정도이다. 즉, 도서지역 발전효율을 향상시키고 운영체계를 효율화시키는 최적 전력공급방안을 마련하여 운영 결손액을 줄일 필요가 있다. 그러므로 거리상 가까운 여러 개의 도서 발전설비를 한 곳으로 통합하고, 인근 도서지역 간 전력공급에 해저케이블을 이용하면 연료 수송 및 설비 유지관리의 간결화를 도모할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 통합운영 경제성 평가를 통하여, 내연발전 및 PV 발전으로 운영되고 있는 근거리 도서간 통합운영에 유효한 해저케이블 포설 방안(1회선, 2회선, 1회선 루프)을 결정하는 알고리즘을 제시한다. 또한, 제안한 알고리즘을 바탕으로 자가발전도서의 독립운전방식과 비교 분석한 결과, 근거리이며 내연발전으로 운영되나 최대부하가 작은 2개 혹은 3개 도서에 있어서 도서간 통합운영이 경제적인 전력공급방안임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.1005-1012
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• 2011

본 연구에서는 혁신적인 연소시스템의 최적 연소조건을 도출하기 위해 반응기 내부 유동 특성, 온도분포, 속도분포 및 체류시간 등에 대해 전산유체역학(CFD)을 이용한 3차원 모사를 수행하였다. 연료 투입량 1.5 ton/hr, 체류시간 1.25초, 공기비 2.1의 조건에서 연소시킬 때 로의 출구의 면적가중(area-weighted) 평균온도는 $1,077^{\circ}C$로 나타나 에너지 회수 및 유해가스 처리에 적합한 온도임을 알 수 있었다. 배가스는 연소실 중앙부위에서 강한 선회류를 따라 최고속도 약 40~50 m/s로 덕트를 통해 배출되므로 연소실의 중심부에 강한 난류가 형성되어 연소 속도 및 연소 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 본 시스템의 경우, 불완전 연소를 방지하고 또한 thermal NOx의 생성도 억제하기 위한 적정 조업조건은 공기비 1.9~2.1, 연료 투입량 1.25~1.5 ton/hr 정도인 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.345-350
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• 2017

디젤 엔진의 연비와 배기를 개선하고자 하는 노력으로 다운사이징이 강화되고 있다. 이에 따라 엔진의 사이즈는 작아지고, 엔진 연소실 내 온도와 압력은 상승하는 추세이다. 따라서 높은 온도와 압력 조건에서 연료 분무의 발달과정과 연소과정 연구가 매우 중요하다. 본 연구에서는 디젤 엔진 연소실의 고온 고압 환경을 벤치에서 모사해줄 수 있는 정적 연소실을 개발하였다. 정적 연소실은 예혼합기를 연소시켜 순간적으로 온도와 압력을 급격하게 상승시킨 다음, 주변으로의 열전달에 의해 온도와 압력이 감소할 때 시험 목표조건인 온도와 압력 조건에 다다르면, 연료 분사기에 신호를 인가하여 연료분무를 개시하며 쿼츠 창을 통하여 연료 분무를 가시화 한다. 이 때, 정적 연소실 내에 연료 분무가 이루어지는 영역의 온도를 정확히 측정하여 정확한 시험 조건을 형성해야 한다. 본 연구에서는 고속으로 온도를 측정할 수 있는 열전대를 직접 개발 및 제작하여 연소실 내 시공간적 온도분포를 측정하였다. 측정 결과, 전체 체적 온도보다 연료 분무가 개시되는 중심 공간의 온도가 더 높게 나타났으며, 이는 연소실 벽면으로의 열전달 때문임을 확인하였다. 또한 횡방향으로의 온도 편차는 약 10%이내 수준이었으나, 종방향으로 온도편차가 최대 15%수준으로 나타났고 이는 부력으로 인한 고온의 연소가스의 상승효과 때문으로 판단되었다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.13-29
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• 2016

본 연구에서는 실제 난지 하수처리장에서 바이오가스를 연료로 사용하여 발전할 때, 가스엔진에서 발생하는 고장 사례에 대한 조사와 분석을 통해 바이오가스 플랜트의 주요 고장원인을 분석하고, 그 대책을 제시하였다. 바이오 가스엔진에 유입되는 바이오 가스 속의 황화수소와 수분 제거설비의 간헐적인 오작동으로 인한 수분이 바이오 가스엔진의 인터쿨러 부식을 초래하였다. 또한 바이오가스 속의 실록산이 이산화규소와 규산염 화합물을 형성하여 피스톤 표면 및 실린더라이너 내벽의 긁힘과 마모 등의 손상을 유발하였다. 연소실과 배기가스 설비에 부착된 물질들은 황화수소와 다른 불순물질이 결합한 것으로 분석되었다. 이러한 원인으로는 바이오 가스 속의 고함량(50ppm이상)의 황화수소가 탈황설비에 장기간 공급되었고, 탈황설비내 활성탄의 파과점 도달에 따른 제거효율 저하 때문에 황화수소가 엔진으로 유입됨으로써 발생한 것으로 사료된다. 또한, 황화수소는 흡착탑의 실록산 제거용 활성탄 기능을 저하시킴으로써 제거되지 않은 실록산 화합물이 엔진으로 유입되어 다양한 형태의 엔진고장을 유발한 것으로 판단된다. 따라서, 황화수소와 실록산, 수분은 바이오 가스엔진 고장의 주요 원인으로 볼 수 있으며, 이 중 황화수소는 고장을 일으키는 다른 물질과 반응하며, 전처리 공정에 중대한 영향을 미치는 물질로 볼 수 있다. 결과적으로, $H_2S$ 제거방법의 최적화가 안정적인 바이오 가스엔진 운영을 위한 필수적인 대책으로 사료된다.

• 에너지공학
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• 제24권2호
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• pp.120-128
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• 2015

본 연구에서는 목재펠릿보일러의 연료공급 장치에 따른 연소특성의 분석을 위해, 낙엽송을 주요 구성성분으로 하는 1급 목재펠릿 연료 및 연소시스템인 목재펠릿보일러를 이용하여, 연료공급 장치(feeder)의 유형 및 형태에 따른 버너의 온도 및 배기가스($O_2$, $CO_x$, $NO_x$)의 농도 등이 측정, 비교, 분석되었다. 스프링 연료공급 장치가 실험 조건으로 적용된 경우의 버너의 평균 온도는 약 $821.76^{\circ}C$, 배기가스 산소 농도는 약 8.88%, 일산화탄소 농도는 약 93.35ppm, 이산화탄소 농도는 약 12.15%, 질소산화물의 농도는 약 139.83 ppm으로 측정되었으며, 이는 스크류 형태의 연료공급 장치가 설치된 실험조건에 비해 완전연소 조건에 도달하였으며, 배기가스의 평균농도가 허용 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 스크류 피치의 증가에 따른 연소효율이 증가하는 것으로 나타났다. 목재 펠릿의 완전연소를 위한 조건에 근접, 조성하기 위해서는 연료의 투입량 조절과 더불어 투입되는 공기의 양을 제어하는 연구가 요구된다.