• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.291-298
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• 2010

본 논문은 자동차 디젤엔진의 EGR 시스템에 사용되는 EGR 냉각기의 열교환 효율에 관한 것으로 배기가스의 냉각수 사이의 열교환을 촉진시키기 위한 방법으로 딤플형 EGR 냉각기를 설계 및 그 성능을 평가하였다. 개발초기 단계에서 딤플형 EGR 냉각기의 성능을 평가하기 위하여 기존 스파이럴 타입의 EGR 냉각기와 딤플형 EGR 냉각기의 전열면적을 비교하였으며, 균질화 기법을 이용한 유한요소해석을 통하여 딤플형 EGR 냉각기의 구조 건전성을 평가하였다. 또한, 딤플형 열교환 튜브의 생산공정-딤플성형, edge bending, center v-notch bending, 압착, 플라즈마 용접-을 체계화하였다. 최종적으로 본 연구를 통하여 딤플형 EGR 냉각기를 개발하였으며, 그 성능을 검증하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.1157-1161
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• 2011

본 연구에서는 튜브 시스템 내부를 대기압 이하로 감압하여 유지시키는데 필요한 진공 펌프 시스템의 용량에 관한 파라메타들의 영향을 연구하였다. 튜브 열차 시스템은 기존 육상 교통의 속도 한계를 극복하기 위하여 튜브 내부를 대기압 이하로 유지하여 주행하는 열차의 공기 저항을 크게 줄일 수 있다. 진공 펌프 시스템은 튜브 내부를 감압시키고, 튜브 내부로 누설되는 공기를 추가적으로 배출시키는 역할을 한다. 튜브 구조물의 누설을 고려한 정량적 및 정성적 용량을 산정하기 위하여 진공 펌프의 용량에 영향을 끼치는 파라메타를 선정하여 각각의 변화에 대한 영향을 검토하였다. 콘크리트의 압력 누설 실험식을 이용하여 누설량을 구하고, 그 결과를 진공 펌프 용량 산정에 반영하였다. 본 결과는 진공 펌프 구동에 소요되는 동력이 튜브 열차 공기 저항 저감으로 인한 동력비 절감 효과를 비교 분석하는 데에도 참고 자료로 활용될 것이다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.21-27
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• 2018

It is difficult to fabricate and maintain moving parts of expander at cryogenic temperature. This paper describes numerical analysis and experimental investigation on a cryogenic reciprocating expander without moving piston. An intake valve which takes high-pressure gas, and an exhaust valve which discharges low-pressure gas, are connected to a tube. The inside pressure of the tube is pulsated for work production. This geometric configuration is similar to that of pulse tube refrigerator but without regenerator. An orifice valve and a reservoir are installed to control the phase of the mass flow and the pressure. At the warm end, a heat exchanger rejects the heat which is converted from the produced work of the expanded gas. For the numerical analysis, mass conservation, energy conservation, and local mass function for valves are used as the governing equations. Before performing cryogenic experiments, we carried out the expander test at room temperature and compared the performance results with the numerical results. For cryogenic experiments, the gas is pre-cooled by liquid nitrogen, and then it enters the pulse tube expander. The experiments are controlled by the opening of the orifice valve. Numerical analysis also found the expander conditions that optimize the expander performance by changing the intake pressure and valve timing as well as the opening of the orifice valve. This paper discusses the experimental data and the numerical analysis results to understand the fundamental behavior of such a newly developed non-mechanical expander and elucidate its potential feature for cryogenic application.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.23-29
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• 2016

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 단일 휜튜브에서의 양력과 항력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 단일 휜튜브에서 양력과 항력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 단일 휜튜브 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.263-273
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• 2016

자연순환식 압입 송풍식 수관보일러에 FGR시스템을 설치하여 보일러 부하 및 공기량 댐퍼개도를 파라미터로 해서 FGR률에 따른 성능 및 배기 배출물에 미치는 재순환 배기의 영향을 조사하였다. 본 연구의 목적은 $NO_x$ 배출물을 저감시키기 위하여 동력플랜트 보일러에 FGR시스템을 적용하는 것이다. 연소를 활성화시키기 위해 0 ~ 20%의 연소용 공기를 화염 내에 공급한다. 공기상자 상부에 설치된 2단 연소시스템의 흡입댐퍼를 $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$ 사이에서 레버를 조작하여 열면, 버너로 공급되는 연소용 공기가 변화된다. 증발률당의 연료소비율은 FGR률의 증가에 따라 증가 혹은 감소의 명확한 경향을 나타내지 않았고, 동일 공기량 댐퍼개도에서는 FGR률이 증가할수록, 또한, 보일러 부하가 감소할수록 $NO_x$ 배출물이 감소되었다. 매연 배출물은 전기 집진기에서 86.7%의 포집효율로 매연이 제거되었기 때문에, 보일러 부하, 공기량 댐퍼 개도 및 FGR률의 운전조건에 관계없이 극소량의 매연이 배출되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.712-718
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• 2016

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 가스터빈에서 나온 고온의 배기가스가 흐르게 된다. 이러한 유체의 흐름으로 인해 전열관군에서 시간변화에 따라 양력과 항력의 변동이 발생하는데 이에 따라 유동 유발 진동이 발생한다. 이러한 진동이 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 실험적 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 양력과 항력의 PSD 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 기존 연구에서 실험에 사용한 전열관군에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 전열관군에서의 양력과 항력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 전열관군에서 양력과 항력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 전열관군에서의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6641-6646
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 가스터빈에서 나온 고온의 배기가스가 흐르게 된다. 이러한 유체의 흐름으로 인해 전열관군에서 시간변화에 따라 양력의 변동이 발생하는데 이에 따라 유동 유발 진동이 발생한다. 이러한 진동이 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 실험적 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 기존 연구에서 실험에 사용한 전열관군에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 전열관군에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 전열관군에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 전열관군에서의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.73-83
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• 2014

CFD(computational fluid dynamics) model is developed to simulate direct injection of ammonia gas phase from ammonia transporting materials into the SCR catalyst in the exhaust pipe of the engine with solid SCR. Configurations of one-hole and four-hole nozzle, circumferential type, porous tube type, and the effect of mixer configurations which commonly used in liquid injection of AdBlue are considered for complex geometries. Mal-distribution index related to concentration of ammonia gas, flow uniformity index related to velocity distribution, and pressure drop related to flow resistance are compared for different configurations of complex geometries at the front section of SCR catalyst. These results are used to design the injection system of ammonia gas phase for solid SCR of target vehicle.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권12호
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• pp.1692-1698
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• 2002

A diesel engine has various merits such as high thermal-efficiency, superior fuel consumption and durability. Therefore the number of diesel engine in the world is increasing. As the seriousness of environmental pollution increases in the world, the method to reduce the noxious materials of $CO_2$, NOx and P.M. is very important subject to correspond to exhaust gas regulations. A new concept, so called premixed charge diesel combustion(PCCI), is focused among the various corresponding manners. In this study, we investigated the mixture formation within the cylinder with injection timing using GTT simulation code and also compared combustion characteristics of PCCI engine with that of commercial diesel engine. From this experiments, it could be found that homogeneous mixture formation was observed according to advance of injection timing and simultaneous reduction of NOx and Soot in injection timing of BTDC 60$^{\circ}$.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제8권2호
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• pp.149-154
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• 2007

The engine behavior in a transient condition is important to not only emission regulations but also fuel economy. A fast response gas analyzer can be a useful tool to investigate exhaust gas in a transient operation. It should be designed to analyze gas concentration with a short time constant by a fast sampling module and an appropriate measuring method for each emission element. In this study, a new fast sampling module is introduced and flow analysis is performed by numerical simulation. The analysis has shown the proper operating condition and the sensitivity of the module for practical application. Calculated flow to the sampling module has $0.5{\sim}4%$ error, while backflow toward the expansion tube is expected when pressure in CP (Constant Pressure) chamber is over 0.6 bar. For a stable supply of flow to the optical cell, sample gas pressure should be in the range, $0.35{\sim}1.90$ bar, when the pressure in the CP camber and the optical cell are 0.2 bar and 0.158 bar, respectively.