• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.41-46
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• 2018

본 연구에서는 바이오가스 기반 예혼합 압축착화(Homogeneous charged compression ignition, HCCI) 엔진에 수소를 첨가하였을 때, 연소실 내부 압력, 온도 배출가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 자세히는 수소 첨가량과 과다공기량(${\lambda}$) 변화에 따른 연소실 압력 온도, 그리고 생성물로서의 NO, $CO_2$ 배출 특성을 화학 반응 해석 프로그램을 사용하여 고찰하였다. 대상의 엔진은 2300cc 바이오가스 엔진 발전기로서 압축비 13:1, 발전량 15kW 급이다. 과급압은 1.2bar 고정 조건이며, rpm은 1800rpm의 정속 조건이다. 엔진 연소 방식은 예혼합 압축 착화를 모사하였다. 본 연구를 진행하기에 앞서 바이오가스의 주요 조성인 메탄의 연소 및 산화 메커니즘에 대한 선행 연구에 대한 고찰을 통하여 연소반응 메커니즘을 규명하기 위한 반응 메커니즘 연구 기술의 경향을 살펴보고, 본 연구에 적용 가능한 반응 메커니즘을 선정하여 해석을 진행하였다. 수소를 첨가할 때 NO는 증가하는 반면, $CO_2$등의 배출량은 감소하였고 실린더 내부 압력이 상승하며, 상승 구간이 진각 됨을 알 수 있었다. 또한, 희박영역에서 수소 첨가가 가연 한계를 증가시켰다.

• 한국가스학회지
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• 제14권4호
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• pp.12-17
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• 2010

자동차 연료로서의 천연가스는 고옥탄가, 넓은 연소 한계, 낮은 미연탄화수소 배출 특성, 지구 온난화 물질인 $CO_2$배출 저감 등 디젤과 가솔린을 대신할 수 있는 현실성 있는 대체연료이다. 그러나 희박운전 영역에서는 느린 연소속도 등으로 연소가 불안정해지고 유해 배기가스가 증가하는 단점이 있다. 수소의 첨가는 연소속도를 빠르게 하고 가연한계를 확장시켜 초희박 영역에서도 안정된 운전을 가능하게 하며, NOx의 저감에 유리하다. 본 연구에서는 대형 수소-천연가스 혼합연료 엔진에서 수소 첨가에 따른 기본 연소특성과 희박영역 확장, 배기성능 및 효율 특성에 대해 검토하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.97-104
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• 2024

In this study, combustion experiments were conducted to assess engine performance and exhaust gas characteristics using four blends of 1-pentanol and diesel as fuel in a naturally aspirated 4-stroke diesel engine. The blending ratios of 1-pentanol were 5, 10, 15, and 20% by volume. The experiments were carried out under four different engine torque conditions (6, 8, 10, and 12 Nm) while maintaining a constant engine speed of 2,000 rpm for all fuel types. The results showed that the use of 1-pentanol/diesel blended fuel generally led to a decrease in brake thermal efficiency, attributed to the low calorific value of the blend and the cooling effect due to the latent heat of vaporization. Additionally, both brake specific energy consumption and brake specific fuel consumption increased. However, the use of the blended fuel resulted in a general decrease in NOx concentration, a decrease in CO concentration except some conditions, and a reduction in smoke opacity across all conditions.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.487-492
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• 2010

For developing a two-stroke free-piston hydrogen engine with high efficiency and low emission, determination of the scavenging type is one of the most important factor. In this research, backfire characteristics for loop scavenging were analyzed with the number of piston crevice volume and piston expansion speed. Rapid Compression Expansion Machine, RCEM was used for combustion research of the free piston $H_2$ engine in the experiment. As the results, it was shown that although backfire occurring in a loop scavenging type can be partially controled by a complete exhaust of burned gas, possibility of backfire basically exist due to the structure which piston crevice volumes contact with fresh mixture in a scavenging port. However, a loop scavenging may be considered as combustion chamber of a free piston $H_2$ engine from the point of view that backfire does not occur nearby lean equivalence ratio obtained high thermal efficiency. It was also analyzed that an advances of backfire occurrence timing with increase of the fuel-air equivalence ratio were due to promotion of flame propagation into piston crevice volumes by decrease of the quenching distance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.619-627
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• 2012

This study was experimentally investigated on the effects of spring stiffness applied to linear compressor chambers. The springs prevented piston head from colliding with engine cover, stored the kinetic energy and regenerated the kinetic energy. The linear engine has two combustion chambers and four compressor chamber. The combustion chamber bore size was 30 mm, maximum stroke was 31 mm and effective stroke volume was 25.45 cc respectively. The spring stiffness was varied such as 0, 0.5, 1.00, 2.9 and 14.7 N/mm. The linear engine was fueled with premixed LPG (propane 99%) and air by pre-mixture device. As an experimental result, The stroke, piston velocity and the piston frequency were increased by high spring stiffness. Also, thermal efficiency was grown. because the increased stroke made the higher compression ratio. In conclusion, electric power and efficiency were improved.

• 한국가스학회지
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• 제19권5호
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• pp.7-12
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• 2015

현재까지 수소는 주로 천연가스의 연료 개질에 의해 발생된 합성가스를 이용해 생산된다. 합성가스 내의 수소 수율을 높이기 위해선 추가적인 공정이 필요하다. 하지만, 수소의 수율 향상을 위한 공정에는 별도의 에너지원과 경제적 비용이 수반된다. 그러므로 보다 효율적으로 합성가스를 활용하기 위해 그 자체로 혼합물로 이용하는 방법에 관한 관련 연구들이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 30kW급 발전용 스파크 점화 가스엔진에서 메탄/합성가스 혼합물이 엔진의 주요 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 메탄/합성가스 혼합물에 의해서 최대 실린더 내부 압력과 그 때의 크랭크 각도와 같은 엔진 내 연소 현상은 개선되는 것으로 나타났다. 이를 통해 메탄-합성가스 혼합물의 연료 전환 효율은 메탄-수소 혼합물의 약 98% 수준으로 향상시킬 수 있고 질소산화물 배출량은 메탄-수소 혼합물의 약 12%만큼 감소시킬 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.111-119
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• 1997

In this study, feasibility of expansion of BFL equivalence ratio are examined with change of injection location of hydrogen gas in intake pipe, coolant temperature, spark timing and amount of residual gas. As the results, BFL equivalence ratio is increased when injection location has some distance from intake valve. And it is decreased in accordance with increasing of coolant temperature and advance of spark timing. The amount of residual gas has little effect on BFL equivalence ratio.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.174-185
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• 1997

The performance of the solenoid actuated hydrogen injector and the capacitive peak-hold type driving circuit was predicted through the modeling of the injector and the driving circuit the modeling was composed of the driving circuit, the solenoid, the moving parts of the injector, and the hydrogen injection system. The performance of the injector through the modeling was compared with the results of the solenoid and injector rig tests, and those were consistent with each other. Through the prediction of the injector performance, the effects of the components such as electrical resistor, capacitor, and injector spring are easily known to the injector performance required.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.460-468
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• 2008

Recent activities on the scramjet and rocket-ramjet combined-cycle engine of Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA) are herein presented. The scramjet engines and combined-cycle engines have been studied in the world and JAXA has also studied such the engines experimentally, numerically and conceptually. Based on the studies, 2 to 3 m long, hydrogen-fueled engine models were designed and tested at the Ramjet Engine Test Facility(RJTF) and the High Enthalpy Shock Tunnel(HIEST). A scramjet engine model was tested in Mach 10 to 14 flight condition at HIEST. A 3 m long scramjet engine model was designed to reduce a dissociation energy loss in a high temperature condition. Drag reduction by a tangential injection and two ways of a transverse fuel injection were examined. Combustor model tests at three operating modes of the combined-cycle engine were conducted, demonstrating the combustor operation and producing data for the engine design at each mode. Aerodynamic engine model tests were conducted in a transonic wind tunnel, demonstrating the engine operation in the ejector-jet mode. A 3 m long combined-cycle engine model has been tested in the ejector-jet mode and the ramjet mode since March 2007. Carbon composite material was examined for application to the engines. Production of the cooling channel on a nickel alloy plate succeeded by the electro-chemical etching.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.129-136
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• 2004

환경문제와 석유자원의 고갈이 많은 연구자들을 기존 탄화수소연료를 대체할수 있는 재생 가능한 연료를 구하는데 많은 노력을 기울이고 있다. 수소연료는 유해배기물질이 없는 연소와 또한 연소후에 재생 가능한 물성분만 배출하는 속성으로 미래의 청정에너지로 각광을 받고 있다. 이러한 이유로 수소연료는 수송기계의 연료로도 주목을 받고 있다. 따라서 수소연료기관 개발은 21세기에도 지속적으로 진행될 것이다. 이에대한 초기연구로 기체 LPG 연료가 아닌 액체 LPG 연료를 흡기관에 분사하여 기화된 LPG 연료를 엔진으로 흡입하는 LPi엔진에 수소연료를 과급하여 엔진에 성능을 연구하고자 하였다.