• 에너지공학
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• 제24권2호
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• pp.84-90
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• 2015

Hydrogen has some remarkably high values of the key properties for transport processes, such as kinematic viscosity, thermal conductivity and diffusion coefficient. Hydrogen, as an energy medium, has some distinct benefits for its high efficiency and convenience in storage, transportation and conversion. Hydrogen has much wider limits of flammability in air than methane, propane or gasoline and the minimum ignition energy is about an order of magnitude lower than for other combustibles. Statistical thermodynamics provides the relationships that we need in order to bridge this gap between the macro and the micro. Our most important application will involve the calculation of the thermodynamic properties of the ideal gas.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.14-21
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• 2008

Synthetic gas is defined as reformed gas from hydrocarbon-based fuel and the major chemical species of the synthetic gas are $H_2$, CO and $N_2$. Among them, hydrogen from synthetic gas is very useful species in chemical process such as combustion. It is a main reason that many studies have been performed to develop an effective reforming device. Furthermore, other technologies have been studied for synthetic gas application, such as the ESGI(Exhaust Synthetic Gas Injection) technology. ESGI injects and burns synthetic gas in the exhaust pipe so that heat from hydrogen combustion helps fast warmup of the close-coupled catalyst and reduction of harmful emissions. However, it is very hard to understand combustion characteristic of hydrogen under low oxygen environment and complicated variation in chemical species in exhaust gas. This study focuses on the characteristics of hydrogen combustion under ESGI operating conditions using a CVC(Constant Volume Chamber). Measurements of pressure variation and flame speed have been performed for various oxygen and hydrogen concentrations. Results have been analyzed to understand ignition and combustion characteristics of hydrogen under lower oxygen conditions. The CVC experiments showed that under lower oxygen concentration, amount of active chemicals in the combustion chamber was a crucial factor to influence hydrogen combustion as well as hydrogen/oxygen ratio. It is also found that increase in volume fraction of oxygen is effective for the fast and stable burning of hydrogen by virtue of increase in flame speed.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.182-193
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• 2022

연구목적: 바이오디젤의 위험성을 ASTM 시험규격에 의해 특정한 온도에서 열잔분측정과 발화점 및 폭발한계 측정을 통해 측정 평가함으로써 화학화재의 원인물질의 위험성을 확인하고, 보편적인 평가방법 도출 그리고 그에 따른 물질의 위험성 관련 데이터를 확보함으로써 화재원인 감식과 감정에 활용할 수 있을 것이고, 다른 화학물질에 위험성평가에 적용할 수 있을 것이다. 연구방법: 바이오디젤의 위험성을 측정하기 위해서 특정한 온도에서 얼마나 많은 가연성 액체를 발생하는가를 측정하는 가열잔분 측정법을 사용해서 측정해 보았다. 가열은 KS M 5000 : 2009 시험방법 4111을 적용해서 실험을 해보았다. 또한 발화점 측정은 ASTM E659-782005서 규정하는 방법으로, 에너지 공급방식은 정온법을 이용하여 측정하였다. 아울러 폭발한계 측정은 ASTM E 681-04 「Standard test method for concentration limits of flammability of chemicals(Vapors and gases)」 시험규격에 의해 실험을 진행하였다. 연구결과: 가열잔분법으로 가연성액체량의 확인결과 105±2℃에서 3시간 방치했을 때의 일반디젤의 가열잔분은 약 30%정도(휘발분 70%), 바이오디젤의 경우 약 4%정도로 측정되었다. 또한 가열온도 150±2℃, 3시간과 200±2℃ 1시간의 가열잔분의 값은 유사한 결과를 얻었고, 200℃이상에서는 흰색연기를 발생시켰다. 아울러 일반디젤, 20%의 바이오디젤 함유된 일반디젤, 그리고 100% 바이오디젤의 폭발(연소)한계를 실험적으로 확인해 본 결과 유사한 값을 얻었다. 따라서 인화위험성이 폭발위험성에 영향을 크게 미치지 못하는 경향을 확인하였다. 결론: 본 연구에서의 결과는 기존의 위험물안전관리법에서의 위험물 판정 기준에 대한 세부 내용의 실효성 및 신뢰성 그리고 재현성 확보를 목적으로 인화성 혼합물에 대한 실험적 연구를 통해서 혼합물에 대한 위험성 판단 기준을 제시하였고, 향후 소방현장에서 단속되는 인화성 액체 대한 판정 기준에 대한 참고적인 자료를 제공할 수 있을 것이다. 또한 본 연구로 시험방법별 실험에 대한 노하우를 축적한다면 위험물의 위험성 평가 연구에 있어 기초 자료이자 위험물 판정 관한 연구의 기반으로 활용될 수 있기를 기대한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.815-823
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• 2011

다공성 물질 내부의 연소 현상은 저발열량 연료의 연소 및 연소열의 재생을 위한 수단으로 다양한 형태로 산업현장에 응용되고 있다. 하지만 다공성 물질 내부에서의 연소 현상은 직접적인 관찰이 힘들다는 점과 다공성 물질의 복잡한 내부 구조로 인해 매우 제한적인 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 복잡한 다공성 물질의 구조 내부에서의 화염의 안정화 특성에 관한 이해를 위해 내부 관찰이 가능하도록 다수의 석영판으로 구성된 다중채널 형태의 모형 연소기를 제안하고 이를 이용한 간단한 실험 결과를 제시한다. 그리고 이러한 다중채널내부 화염의 안정화에 관한 간단한 기초해석 모델을 제안한다. 다수의 채널 내부에 형성된 화염은 채널간의 열전달에 의해 화염의 공간 분포가 변화하고 그 결과로 연소기 내부의 가연한계에 변화가 발생한다. 채널의 재료 특성 및 당량비에 따른 가연한계의 변화를 제시하였으며, 이 결과는 다공성 연소기 내부화염의 이해에 도움될 것이다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.385-390
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• 2005

This paper provided a counter measures against the troubles and accidents that are likely to take place in the power plant using hydrogen gas as a coolant for the cooling system of the generator. Because of the extremely wide flammability limits of hydrogen in comparison to the other flammable gases, the safety measures against the hydrogen accidents is very important to ensure the normal operation of electric-power facility. This study's purpose was a presentation of standard model of safety management of hydrogen equipments in the coal firing power plant such as following items: 1) providing the technical prevention manual of the hydrogen explosions and hydrogen fires occurring in the cooling system of power generator; 2) the selection of explosion-proof equipments in terms of the risk level of operating environment; 3) the establishment of regulations and counter measures, such as the incorporation of gas leakage alarm device, for preventing the accidents from arising; 4) the establishment of safety management system to ensure the normal operation of the power plant.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권11호
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• pp.916-923
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• 2009

The effects of configuration of fuel and air tubes on the flame stabilization were experimentally investigated in half-closed combustors. Flame behaviors and stabilities of methane, propane, and DME flames were compared by changing tube diameters and the locations of the fuel and air tubes. It was found that flammability limits are significantly affected by the outlet boundary condition, which disturbs compositions of burned and unburned mixtures near the flame base. And it was found that there exist critical inner tube heights, over which flame stability is determined only by the fuel flow rate. Conclusively, flame stabilization is governed by the flame propagation velocity in an ordinary mixing flow and the non-uniform mixture concentration in the combustion space which is affected by flow recirculation and the combustor configuration. The compositions of $NO_x$ and CO were compared to know basic characteristics of methane, propane, and DME flames.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.318-323
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• 2012

본 연구에서는 정상초음파와 교반하는 메탄/공기 예혼합화염의 동역학적 거동을 규명하기 위한 실험결과를 제시한다. 슐리렌 기법을 이용하여 전파하는 화염을 가시화하였고, 이미지 후처리를 통해 정상초음파 유무에 따른 화염선단의 형상 및 전파속도를 관찰하였다. 전파속도는 연소한계를 제외한 당량비에서 정상초음파장이 가진되는 경우에 더욱 증가하였으며, 화염선단의 찌그러지는 위치는 초음파 특성이 변하지 않는 한 일정하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.170-177
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• 2006

Hydrogen can extend the lean misfire limit to a large extent when it is mixed with conventional fuels for a spark ignition engine. In this study, hydrogen-enriched gaseous fuels by reforming process were simulated according to their proportions of $H_2$, CO, $CO_2$ and $N_2$ gases. Pure hydrogen and two different hydrogen-enriched gaseous mixtures(A-, B-composition) were tested for their basic effects on the engine performances and emissions in a single cylinder research engine. A- and B-composition showed different results from 100% $H_2$ addition because air/fuel mixtures were more diluted by their additions. Even though the energy fraction of reformed gases was increased, combustion stabilities and lean misfire limits were not sensitively improved. It means that combustion augmentation by $H_2$ addition was offset by the charge dilution of $N_2$ and $CO_2$. In addition, the low flammability of CO gas deteriorated thermal efficiencies. CO emission was drastically increased with B-composition which included higher CO component. However, $NO_x$ was reduced as energy fraction($X_e$) rised except for the case of 100% $H_2$ addition at $\lambda=1.2$ and was, for A-composition, lowered to a factor of ten when compared with that of $H_2$ addition. HC emissions were largely influenced by $COV_{imep}$ due to misfire and partial burns.

• 한국가스학회지
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• 제8권4호
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• pp.55-61
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• 2004

본 논문에서는 발전소의 발전기 냉각시스템에서 수소를 사용하므로써 발생가능한 문제점에 대한 안전대책에 관하여 언급하였다. 수소가스는 가연성 기체중 폭발범위가 대단히 크므로 이에 따른 안전대책을 강구해야 하며, 이것은 전력설비의 안정적인 운영을 위해서도 중요한 일이다. 본 연구에서는 1) 수소의 연소폭발재해와 관련된 기술적 지침을 제공함; 2) 운영환경의 위험수준에 따라 위험장소 구분하고 그에 따른 방폭전기설비의 채용; 3) 가스누설검지장치 설치 등 수소로 인한 재해를 미연에 방지할 수 있는 대책 및 기준 마련; 4) 발전소 정상운전중 안전관리체계를 정립하여 발전소 수소가스설비관련 안전관리의 표준모델을 제시하고자 하였다.