• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.95-98
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• 2010

본 연구에서는 고농도 과산화수소와 케로신을 산화제와 연료로 사용하는 다중 인젝터 액체로켓엔진을 설계, 제작하였고 수류시험을 수행하였다. 이 엔진에는 6개의 동축 선회형 인젝터를 사용하였으며, 유동해석 결과를 바탕으로 정체 구간과 재순환 영역을 최소화한 매니폴드 유로를 설계, 제작하였다. 최종적으로 수류실험을 통해 추진제의 공급 유량 및 분무 성능을 확인하였으며, 인젝터의 설계 타당성을 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.23-30
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• 2016

천연가스를 이용한 기존 엔진들은 효율이 우수한 희박연소를 구현하였지만 배기가스의 정화성능이 점차 강화되는 배기규제에 대응하기 위해, 이론공연비 연소 방식으로 관심이 옮겨지고 있다. 이론공연비 연소 방식은 유해 배출가스의 정화효율이 높은 삼원촉매를 사용할 수 있는 장점이 있지만, 높은 연소열 발생에 따른 열 내구성 문제와 연비가 해결과제로 남아 있다. 천연가스에 수소를 혼합한 수소-천연가스 혼합연료(HCNG))는 수소의 빠른 연소속도에 의한 영향으로 연소속도가 증가하고, 희박한계가 증가하여 배기가스재순환(Exhaust gas recirculation; EGR) 률의 공급을 증가할 수 있다. EGR률 상승은 연소온도를 낮추게 되어 엔진 열 내구성에 긍정적인 영향을 줄 수 있고, 압축비를 더욱 증가 시킬 수 있어서 효율적인 연소조건을 형성하도록 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 기존 대형 가스엔진을 이용하여 개발한 이론공연비 연소 방식의 HCNG 엔진의 배출가스 저감을 최소화하기 위해, 삼원촉매를 개발 및 적용하여 배기가스 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 현재 상용화된 시내버스용 삼원촉매와 HCNG용으로 개발 중인 시제 삼원촉매를 각각 설치하여 정상상태 운전조건 및 과도운전조건에서 실험을 진행하고 모드실험 결과를 비교하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제13권3호
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• pp.386-397
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• 2012

The stability and structure of bluff-body stabilized hydrogen flames were investigated numerically and experimentally. The velocity of coflowing air was varied from subsonic velocity to a supersonic velocity of Mach 1.8. OH PLIF images and Schlieren images were used for analysis. Flame regimes were used to classify the characteristic flame modes according to the variation of the fuel-air velocity ratio, into jet-like flame, central-jet-dominated flame, and recirculation zone flame. Stability curves were drawn to find the blowout regimes and to show the improvement in flame stability with increasing lip thickness of the fuel tube, which acts as a bluff-body. These curves collapse to a single line when the blowout curves are normalized by the size of the bluff-body. The variation of flame length with the increase in air flow rate was also investigated. In the subsonic coflow condition, the flame length decreased significantly, but in the supersonic coflow condition, the flame length increased slowly and finally reached a near-constant value. This phenomenon is attributed to the air-entrainment of subsonic flow and the compressibility effect of supersonic flow. The closed-tip recirculation zone flames in supersonic coflow had a reacting core in the partially premixed zone, where the fuel jet lost its momentum due to the high-pressure zone and followed the recirculation zone; this behavior resulted in the long characteristic time for the fuel-air mixing.

• 한국추진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.36-44
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• 2012

친환경 추진제인 고농도 과산화수소와 케로신을 추진제로 사용하는 다중 분사기 액체 로켓 엔진을 설계하였다. 엔진의 설계 요구 조건을 결정한 후 엔진의 주요 형상 치수를 이론적인 배경을 통하여 결정하였다. 다중 분사기는 6개의 분사기를 장착하였으며, 상용 해석 툴을 이용하여 과산화수소 매니폴드 내의 유동 해석을 수행하여 매니폴드 내에서 균일한 유량분포 및 냉각성능 확보를 위해 유동 정체 구간과 재순환 영역을 최소화하였다. 매니폴드 유동장 해석 결과를 바탕으로 유동이 최적화 되는 다중 분사기를 제작하였으며, 수류 실험을 통하여 추진제의 유량, 분무각 및 분무 성능을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.175-188
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• 2023

화석연료를 대체할 수 있는 친환경 미래 에너지로 수소에너지에 대한 전세계적 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 미생물, 원자력 등을 이용한 차세대 수소 생산 기술이 개발되고 있으나, 화석연료 기반의 수소 생산 비용을 뛰어 넘기에는 아직 많은 시간과 노력이 필요한 상황이다. 화석연료 기반의 수소 생산 과정에서 온실가스의 배출량을 최소화 할 수 있는 방안으로 메탄 직접분해 반응 기술이 최근 관심을 모으고 있다. 공정의 경제성 향상을 위해서 수소 생산과 동시에 생산된 탄소물질의 고부가화 대한 연구가 필수적이며, 고부가 탄소 물질 중 하나인 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)의 품질 및 수율 등과 관련한 촉매반응 연구가 지속되어 왔다. 또한 공정기술 측면에서, 연속적인 생산이 가능하며 기체-고체 접촉 효율이 좋은 유동층 공정을 적용시켜 생산성과 경제성을 확보하고자 하는 연구가 시도되었다. 최근 유동층을 이용한 메탄 직접분해 반응기술은 수소 270 kg/day, 탄소 1000 kg/day의 생산이 가능한 정도의 기술 개발이 진행되었으며, 향후 촉매 재활성화, 분리 및 재순환 기술 등이 개발되면 공정의 효율이 크게 제고될 것이다. 이에 본 총설에서는 메탄 직접 분해에 활용되는 촉매 및 유동층 메탄 열분해 기술의 최근 연구들을 고찰하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.255-260
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• 2005

To achieve efficient combustion within a manageable length, a successful fuel injection scheme must provide rapid mixing between the fuel and airstreams. The aim of the present numerical research is to investigate the flame holding and combustion enhancement. Additional fuel into the cavity prevents shear flow impingement on the trailing edge of the cavity. The high temperature freestream flow mixes with the cold hydrogen fuel that is injected into the cavity and raises the fuel temperature remarkably and become to start combustion. The high pressure in the cavity due to the cavity structure and combustion leads the hydrogen fuel to upstream. The shock in the cavity to be generated by the fuel injection joins together and reflects off the ceiling wall. This makes high pressure and low mach number region and makes a small recirculation in this region. This high stagnation temperature is nearly recovered in the shear layer in front of the cavity and leads to start combustion. In the downstream of the cavity, the wall pressure drops significantly. This means that the combustion phenomenon is diminished. Because fuel lumps at the trailing edge of the cavity then it spreads after the cavity so, in this region there is a strong expansion.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.279-285
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• 2006

Recirculation for the unreacted fuel is necessary to improve the overall efficiency of the fuel cell system and to prevent fuel starvation since the fuel cell for a vehicle application is a closed system. In case of the automotive fuel cell, the ejector which does not require any parasitic power is good for the performance improvement and easy operation. It is essential to design the customized ejector due to the lack of the commercial ejector corresponding to the operating conditions of the fuel cell systems. In this study, the design methodology for the ejector customized to an automotive fuel cell is proposed. The model based sensitivity analysis prevents the time-consuming redesign and reduces the cost of developing ejector. As a result, the customized ejector to meet the desired performance within overall operating range has developed for the PEMFC automotive system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.64-70
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• 2015

Organic Rankine cycle (ORC) is an useful cycle for power generation system with low temperature heat sources ($80{\sim}400^{\circ}C$). Since the boiling point of operating fluid is low, the system is used to recover the low temperature heat source of waste heat energy. In this study, a ORC with R134a is applied to recover the waste energy of condenser of coal fired power plant. A system model is developed via Thermolib$^{(R)}$ under Simulink/MATLAB environment. The model is composed of a refrigerant heat exchanger for heat recovery from coal fired condenser, a drum, turbine, heat exchanger for ORC heat rejection, storage tank, water recirculation pump and water drip pump. System analysis parameters were heat recovery capacity, type of refrigerants, and types of turbines. The simulation model is used to analyze the heat recovery capacity of ORC power system. As a result, increasing the overall heat transfer coefficient to become the largest of turbine power is the most economical.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.121-126
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• 2016

Hydraulic performance of a micro-bubble pump has been analyzed by numerical simulation and experimental measurements. Flow recirculation apparatus between the pump inlet and outlet reserviors has been adopted to measure pump performance according to flow conditions sequentially. To analyze three-dimensional flow field in the micro-bubble pump, general analysis code, CFX, is employed. SST turbulence model is employed to estimate the eddy viscosity and compared the pump performance to k-${\varepsilon}$ model. Unstructured grids are used to represent a composite grid system including blade, casing and inlet casing. It is found that the numerical model used in the present study is effective to evaluate the pump performance. From the numerical simulation, low velocity region due to pressure loss is decreased where pump efficiency has maximum value. Detailed flow field inside the micro-bubble pump is also analyzed and compared.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.129-135
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• 2010

Homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines have the potential to provide both diesel-like efficiency and very low emissions of nitrogen oxide (NOx) and particulate matter(PM). However, several technical issues still must be resolved before HCCI can see application. Among these, steep pressure-rise rate which leads to narrow operating range of HCCI engine continues to be a major issue. This work investigates the combination of two methods to mitigate the excessive pressure-rise rates at high power output, namely fuel stratification and Cooled exhaust-gas recirculation (Cooled EGR), after identifying the each effects to pressure-rise rate. When applying the fuel stratification to simulation, total fuelling width of 0.15 at BDC is set as a equivalent ratio difference based on the previous research. In order to simulate the effects of cooled EGR, $CO_2$ mole fraction in pre-mixture is changed ranging from 0 to 30%. DME which has a characteristic of two-stage ignition is used as a fuel.