• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.45-52
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• 2020

초소형 스마트탄의 개발을 위해 초소형 추진기관을 설계하고 그레인은 내부 형상의 제작 용이성을 고려하여 열가소성 추진제로 제작하였다. 추진기관의 성능분석을 위해 지상연소시험과 내탄도 해석이 수행되었다. 그리고 사수와 추진기관 간 안전거리 설계에 대한 기초자료를 획득하기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 배기가스의 온도분포는 수치해석과 IR 카메라의 측정결과를 비교하여 분석되었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.160-161
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• 2022

Hydrogen is bridge fuel with high energy content and environmentally friendly to satisfy the stringent IMO regulation relating to greenhouse gas (GHG) emissions. There is growing interest in hydrogen in numerous nations and regions illustrated by an extensive range of research and development in technology. Regarding maritime applications, researchers have recognized the utilization of hydrogen as a fuel for fuel cells, a device that converts the chemical energy of the fuel to electrical energy. Solid oxide fuel cell (SOFC), with high working temperature, is easy to combine with the waste heat recovery cycles/devices to increase output power and thermodynamic performances as well. Furthermore, the cold energy from liquid hydrogen supplied to SOFC can also be used to generate more power. In this study, we proposed a SOFC integrated system with the idea of combining the waste heat recovery from the SOFC exhaust stream and cold energy utilization from LH₂. The designation is aimed to target small-scale vessel which uses electric propulsion for short distances voyage.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.767-772
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• 2023

In this study, combustion experiments were conducted at various engine speeds under full-load conditions using a single-cylinder diesel engine by blending butanol, pentanol, and octanol with diesel at a volume ratio of 10%. Experimental results revealed that higher alcohol-diesel blends resulted in lower brake torque and brake power than pure diesel due to the lower calorific value and the cooling effect during evaporation. An evident improvement in the brake thermal efficiency of the blended fuels was observed at engine speeds below 2,000 rpm, with the butanol blend exhibiting the highest thermal efficiency overall. Furthermore, the brake-specific fuel consumption of the higher alcohol-diesel blends was lower than that of pure diesel at speeds below 2,200 rpm. When using blended fuels, the exhaust gas temperature decreased under lean mixture conditions due to heat loss to the air and the cooling effect from fuel evaporation.

• 에너지공학
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• 제25권3호
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• pp.73-82
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• 2016

표시가스 소비량이 70 kW 이하인 가정용 가스보일러에 대하여 여러 가지 운전조건하의 에너지 소비효율 측정에 대해 고찰하였다. 실제 운전상태와 유사한 실험조건에서 행한 에너지 효율실험 결과를 국내의 효율등급표시 실험방법 결과와 비교 분석하였다. 실험에 사용된 가정용가스보일러는 일반보일러와 콘덴싱 보일러 각 1개씩이며, 각각의 보일러에 대하여 네 가지 조건으로 실험하였다. 실험종류를 구분하면 실험실 모드와 실제 가동모드로 나누고, 각각의 모드별로 최대가스소비량 상태와 소비자판매 상태로 나누어 적용하였다. 효율실험을 위해 사용하는 장비는 KS 표준과 유럽의 EN 규격 등 가스보일러 관련 규격에서 제시하는 실험장치의 기능을 다하면서, 여러 가지 측정 인자를 지속적으로 축적, 기록 및 저장할 수 있는 장치로 하였다. 측정 대상 인자들은 유량(가스, 물), 온도(실험실, 난방공급수, 난방환수, 배기가스), 압력(가스미터 내부, 가스보일러 입구, 대기압) 등이다. 위 네 가지 모드의 실험결과 에너지소비효율은 실험실 상태(보일러의 안정화 상태로 실험 시작)로 실험할 때가 실제 소비자가 사용하는 패턴으로 실험할 때 보다 일반보일러의 경우 약 10 %, 콘덴싱 보일러의 경우 약 20% 높은 소비효율로 측정되었다. 에너지소비효율등급을 부여하는 정부 고시의 효율실험방법도 본 연구에서 실시한 것과 같이 실제상황을 가정한 효율실험방법을 도입 운영할 필요가 있다.

• 분석과학
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• 제28권3호
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• pp.236-245
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• 2015

최근 실내 분위기 환경조성이나 차 등의 가열용으로 실내에서 양초가 많이 사용되고 있다. 이 연구에서는 0.008 m³ 벨쟈를 이용하여 소형 연소실을 제작하고, 양초 연소 생성물들의 방출계수를 측정하였다. 연소실 내부에 유리 접시를 양초 위에 설치하여 불꽃의 직접적인 영향을 배제하고 배출구의 높이를 높이고 깔때기 모양으로 하여 배출구로 유입되는 외기를 차단하여 균질한 조성의 배출가스를 얻을 수 있었다. 연소실 배출가스의 온도는 34 ℃~41 ℃의 범위였다. 양초 연소 시 발생하는 연소생성물은 주로 알데하이드류나 산류등 함 산소화합물들이었다. 양초 연소생성물의 질량단위방출계수는 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠이 각각 0.04 μg/g, 0.01 μg/g, 0.02 μg/g 이었으며, 총휘발성 유기 화합물의 방출계수는 3.81 μg/g으로 나타났다. 알데하이드류의 방출계수는 폼알데하이드, 아세트알데하이드 및 벤즈알데하이드가 각각 4.48 μg/g, 1.09 μg/g, 0.67 μg/g으로 VOC 류 보다 높은 방출계수를 나타냈다. 실험에서 사용된 양초 시료의 성분의 차이점을 고려하면 이 연구에서 사용한 0.008 m³ 연소실을 이용하여 얻은 연소생성물들의 질량단위 방출계수와 기존의 0.17 m³~50 m³ 연소실을 이용해 측정한 결과들과 매우 유사하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제26권3호
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• pp.209-220
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• 2001

This study was carried out to investigate the usability of the used frying oil, which was extracted from soybean, as one of the alternative fuel of a small diesel engine. For the experiment, NO. 2 diesel oil [D], used frying oil [UF], and their volumetric blends were applied and analysis of the properties and compositions of the experimental fuels were conducted. A four cycle diesel engine with single cylinder, water cooling system, maximum output 8.1 ㎾/2,200 rpm was selected and a direct injection chamber and a precombustion chamber were attached alternately. The results obtained were as follows: 1. Engine power (BHP) were increased from 4.13~4.27㎾ to 9.08~9.15㎾ for diesel oil, from 4.05~4.19㎾ to 8.44~8.92㎾ for UF, and from 4.01~4.48㎾ to 8.69~9.16㎾ for blend fuel, as the engine speed increased from 1,000 rpm to 2,200 rpm. The BHP in case of the direct combustion chamber were fluctuated higher than those of the pre-combustion chamber. 2. With the engine speed increased, torque of the engine were increased from 39.50~40.80 N.m to 42.89 N.m, then decreased to 39.44~39.77 N.m for diesel oil, and increased from 38.73~40.04 N.m to 40.12~40.82 N.m then decreased as 36.53~38.76 N.m for UF. Torque of the blend fuels were increased from 38.75~41.76 N.m to 40.47~42.89 N.m then decreased to 37.73~39.78 N.m. There is no significant difference of torque between the type of combustion chambers. 3. The specific fuel consumption of the UF was increased about 20 percent depending on the engine speed variations. And in case of direct injection chamber, about 12 percent lower fuel consumption was observed than that of precombustion chamber. 4. NOx emission of the UF was higher than that of diesel oil at above 1,800rpm of the engine speed. In case of the direct injection chamber, NOx emission was revealed higher about 59 percent than that of the precombustion chamber, depending on the range of the engine speeds. 5. Smoke emission was decreased in case of UF compared with diesel oil on direct injection chamber. When using precombustion chamber smoke emission was a little higher than that of the direct injection chamber were showed at the engine speed range. 6. At all the engine speed range, exhaust gas temperatures were decreased 2~3$^{\circ}C$ for UF used engine compared with those of the diesel oil. The exhaust gas temperature of the direct injection chamber was higher than that of the precombustion chamber by 72$^{\circ}C$. 7. Unburnt materials remained in the cylinder in case of the pre-combustion chamber was smaller and softer than that of the direct combustion chamber. 8. The feasibility of the blend fuel B-1 and B-2 were verified as a direct combustion chamber was attached to the diesel engine, with respect to the power performance of the engine.

• 유기물자원화
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• 제14권3호
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• pp.85-90
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• 2006

플라즈마 용융로에 설치된 폐열 보일러를 실측치와 근접한 모의 보일러를 설계하여 CFD(전산유체역학) 프로그램을 이용하여 얻어진 보일러 내에서의 유해가스발생 및 열 유동현상에 대한 열 설계 능력 확보와 폐열보일러 효율 개선에 대한 연구를 수행하는데 목적이 있다. 보일러 내에서의 온도변화 및 연소가스의 공기 유동, 부식성 가스의 영향으로 인해 보일러 내부에서의 부식위치 및 클링커 생성여부에 관한 연구를 통해 효율적인 보일러의 구조 설계 및 에너지 재활용방안에 이용하고자 한다. 연구결과 플라즈마 용융로에 설치된 보일러 설비는 2차 연소로 출구에서 배출되는 약 $1,200^{\circ}C$의 연소가스를 약 $450^{\circ}C$까지 냉각시킬 수 있는 설계조건을 만족시켰다. 반면 유해가스 유동 결과 보일러 입구 부분의 상단부와 하단부에 부식성 가스 (SOx, HCl)의 영향으로 인하여 부식 및 클링커 생성이 보일러의 다른 위치보다 쉽게 발생될 것으로 예상된다. 이로 인해 보일러 내 외관벽의 부식으로 보일러의 수명 단축 및 효율적인 폐열을 재활용 할 수 없다고 예상된다. 이에 따른 저온 및 고온 부식 방지대책에 대한 세심한 고려가 필요하다 하겠다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.107-114
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• 2017

터보차저는 배기가스로 구동되는 엔진 과급기를 말하며, 배기에너지를 이용하여 배기통로에 연결된 터빈의 회전력을 변화시켜, 혼합 가스의 충전효율을 높여 출력과 연비를 향상 시키는 부품이다. 이러한 목적에 따라 과급을 조절해주는 것이 중요하며, 핵심 부품 중 노즐 슬라이드 조인트가 있다. 소재는 현재 오스테나이트 계 스테인리스강으로 높은 내열성과 내식성 등의 우수한 기계적 성질을 이용하고 있다. 그러나 절삭성이 나쁘기 때문에 절삭가공에 의해 복잡한 형상의 제품을 만드는데 어려운 점이 많다. 현재 노즐 슬라이드 조인트의 가공방법은 금속분말 사출성형후 치수정밀도를 위해 절삭가공을 행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 Nitronic 60을 이용하여 터보차저 과급유량을 조절해주는 노즐 슬라이드 조인트의 제작 공정에서 절삭가공이 필요 없는 정형가공 공정을 제안하기 위하여, 기계적 특징에 영향과 연관이 있는 소결온도, 제품의 응력 및 변형률, 형상과 관련이 있는 모따기 펀치각도 및 펀치의 곡률반경을 설계변수로 선정하였다. 그에 따라 유한요소해석과 실험계획법인 다구찌법 및 SN비를 이용하여 가장 좋은 공정 조건을 제안하였다. 최종제품과 유한요소해석 결과의 상대밀도 및 정수압을 비교하여 경향이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 다구찌법을 이용한 금속분말의 성형공정 설계에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.171-179
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• 2013

선박의 주 추진용 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스의 열을 회수하는 폐열회수 발전시스템에 대하여, 상대적으로 고온에 상부의 3 변 사이클과 상대적으로 저온부에 하부의 유기 랭킨 사이클이 적용되는 복합 사이클에 대한 열역학적 특성을 조사하였다. 그 결과, 상부와 하부 사이클 사이에 경계온도의 증가에 따라, 총 파괴된 엑서지율(${\sum}\dot{E}_d$) 및 엑서지 손실율($\dot{E}_{out2}$)이 각각 감소되었기 때문에, 시스템의 에너지 및 엑서지 효율이 모두 최대화되었다. 그리고 상부의 체적 팽창비가 크게 감소되었다. 그 경우에 대하여, 부가적인 추진동력으로써 활용되는 폐열회수 발전시스템이 적용된 선박용 디젤엔진의 경우에, 추진 효율은 엔진부하 변동에 따라 기본 엔진에 대비하여 평균적으로 9.17 %가 향상되었다. 이에 대하여, 디젤엔진의 연료 소비율과 이산화탄소 배출률은 각각 평균 8.4 및 8.37 %가 저감되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.474-481
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• 2018

친환경자동차의 보급 확대를 위한 정책수립과 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이나 아직까지도 내연기관이 차지하는 비중은 약 95% 차지하고 있다. 화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 이산화탄소 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성된다. 희박한 LNT(질소산화물 흡장촉매)와 urea-SCR(선택적인촉매환원장치)는 디젤엔진에서 질소산화물을 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 선택적인촉매환원장치의 촉매에 포함됨 조촉매의 영향을 파악하는 것이다. 망간-선택적인촉매환원장치의 질소산화물 저감 성능이 가장 우수하였으며, 망간 이온과 Zeolyst의 Al과의 이온교환이 잘 되었고, 활성화 에너지가 낮아 반응 속도가 빨라짐에 따라 질소산화물 저감 성능이 향상되었다. 7Cu-15Ba/78Zeolyst SCR 촉매의 질소산화물 저감 성능은 200도에서 32%, 500도에서 30%를 나타내며 가장 높은 성능을 나타내었고, 조촉매로 첨가된 산화바륨의 질소산화물의 흡장 물질이 Cu-SCR 촉매에 잘 분산되어 있고 Cu-SCR 촉매의 환원 반응과 더불어 산화바륨의 추가적인 질소산화물 저감 성능이 영향을 끼쳤기 때문이다. 7Cu-15Ba/Zeolyst SCR 촉매는 3종 촉매 중 열적 열화에서 내구성이 강하였다. 열적 열화에 따른 동종 성분 산화구리가 이동하여 응집되는데, 산화바륨이 주촉매 산화구리 입자의 응집을 감소시켰기 때문이다.