• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.12-12
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• 1998

국제 공동 가스터빈 엔진 개발 프로그램인 ASE120 사업은 항공기용 터보팬 엔진을 Low Emission 산업용 엔진으로의 개조사업으로서 현대우주항공, AlliedSignal, AIDC(대만), SPHT(대만) 등이 참여하고 있다. 본 사업을 통한 주요 개조 부품인 연소기의 경우, 산업용 엔진의 특성상 장시간의 수명이 보장되어야 하고 Dry Low NOx 연소실 형태로 배기가스 규제의 요구조건을 만족하여야 하므로 일반 항공기용 연소기와 구조적으로 첨예한 변화가 발생하여 구조 및 수명해석을 통한 구조적 안전성과 요구 수명에 대한 평가가 절대적으로 요구되었다. 당 엔진의 요구수명은 30년으로 cold section part의 경우 180,000시간, hot section의 경우 90,000시간의 수명을 목표로 개발되었으며, 연소기 최적설계를 위해 구조/수명 해석결과가 개발과정 중 설계에 지속적으로 반영되어 추진되었다. 연소기의 구조해석은 해석용 tool로서 ANSYS53을 활용하였고 수명예측은 AlliedSignal사의 Material Database 및 Inconel사 재질 data를 근간으로 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.2-2
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• 1998

현대우주항공(주)가 미국의 AlliedSignal사와 함께 국제 공동 개발중인 10MW급의 ASE120 엔진은 항공용 엔진을 산업용으로 개조한 개조형 엔진으로서 희박 예혼합 예기화(Lean Premix prevaporization) 방식의 연소기를 쓰고 있다. 이 연소기는 연소에 관여하는 공기량을 부하에 따라 가감하여 일정 공연비를 유지하는 air staging법을 사용하고 있으며 이로써 연소화염온도를 일정치로 조절하여 연소중 생성되는 유해가스의 양을 목표치 이하로 제어한다. 연소화염온도 설계치는 2912$^{\circ}$F이며 배기가스 발생량은 NOx, CO모두 궁극적으로 10ppmv 이하를 목표로 하고 있다. 이러한 건식 저 배기가스(Dry Low Emission) 연소기가 그 역할을 다하기 위하여는 양호한 혼합기를 확보하는 것이 선결 문제이다. 본 연구소에서는 두 개의 혼합기(mixing can)가 180$^{\circ}$ 간격으로 환형 연소기(annular type)에 접선 방향으로 설치되어 대칭을 이루고 있고 혼합기의 혼합성능을 측정하기 위하여 제작된 시험장치에는 하나의 혼합기만을 쓰고 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.249-256
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• 2017

예혼합연소의 경우 연소시스템의 크기가 작고, 낮은 CO 및 NOx 배출 등의 많은 장점을 가지고 있어 고효율 저공해 가정용 응축보일러에 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 Metal Fiber와 Throttle Body를 적용하여 예혼합 연소시스템을 구성하여 연소특성을 분석하였다. 실험결과 Metal Fiber, Throttle Body 및 Baffle Plate의 조합을 통하여 열용량 6,250-25,000 kcal/h 조건에서 매우 안정적인 청염을 형성하였다. 배기가스의 경우 질소산화물은 당량비 0.724에서 0.795 조건에서 11 ppm 이하로 배출되었고 일산화탄소의 경우 동일 당량비 조건에서 50 ppm 이하로 배출되었다. 가정용 응축보일러의 중요 지표인 열효율의 경우 당량비 0.750 조건에서 96.3% 이상으로 측정되어 고효율 저공해 예혼합 연소시스템의 가능성을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.149-154
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• 2001

The emission characteristics, flame stability, the composition of the flame zone and temperature profile were studied experimentally. The compositions of oxydant were varied by substituting $N_2$ with $CO_2$ at the constant $O_2$ concentration. Results showed that flame became unstable due to the high heat capacity, low transport rate and strong radiation effect of $CO_2$ in comparison with those of $N_2$. The reaction zone was cooled, broadened, as the conversion ratio of $CO_2$ to $N_2$ was increased. Temperature has a large effect on the NOx emission. The concentration of NOx in flue gas decreased due to the decreased temperature of reaction zone. It was also shown that the reaction was delayed by the cooling effect. As the conversion ratio of $CO_2$ to $N_2$ was increased, the emission of CO and the higher temperature zone increased due to the decrease of reaction rate by the cooling effect.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.24-34
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• 2003

For gaseous fuel combustion with inherent $CO_2$ capture and low NOx emission, chemical-looping combustion may yield great advantages for the savings of energy to $CO_2$ separation and suppressing the effect on environment, In chemical-looping combustor, fuel is oxidized by metal oxide medium in a reduction reactor. Reduced particles are transported to oxidation reactor and oxidized by air and recycled to reduction reactor. The fuel and the air are never mixed, and the gases from reduction reactor, $CO_2$ and $H_2O$, leave the system as separate stream. The $H_2O$ can be easily separated by condensation and pure $CO_2$ is obtained without any loss of energy for separation. In this study, five oxygen carrier particles such as NiO/bentonite, NiO/YSZ, $(NiO+Fe_2O_3)VYSZ$, $NiO/NiAl_2O_4$, and $Co_{\chi}O_y/CoAl_2O_4$ were examined &om the viewpoints of reaction kinetics, oxygen transfer capacity, and carbon deposition characteristics. Among five oxygen particles, NiO/YSZ particle is superior in reaction rate, oxygen carrier capacity, and carbon deposition to other particles. However, at high temperature ($>900^{\circ}C$), NiO/bentonite particle also shows enough reactivity and oxygen carrier capacity to be applied in a practical system.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1682-1685
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• 2004

Gas Turbine combustors for power plant can be reduced NOx emissions using lean premixed combustion technology. But the combustors are likely to occur combustion oscillations which damage operation reliability and mechanical life of the gas turbines. In this paper, characterizations of oscillation in a gas turbine combustor for power plant are presented. Combustion dynamics occur $1{\sim}1.5$ psi in amplitude with low frequency less than 140Hz during normal operation. An abnormal high level dynamics, 2.0 psi amplitude occur at 125 Hz frequency. Abnormal combustion oscillation is reduced by modulation of fuel supply valve control schedule.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.967-972
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• 2013

질소산화물 저감에 큰 효과가 있는 MILD 연소는 고온의 배기가스가 연소로내에 유입되는 양에 따라 질소산화물 저감 특성이 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 동심원관 형태의 MILD 연소로에서 바깥 원통의 배기가스 통로에서부터 안쪽 원통의 연소통로 사이에 연결관을 설치하고 배기가스를 유입하기 위해 coanda 노즐을 사용하였다. 이러한 coanda 노즐의 기하학적 형상 변화에 따라 고압공기 유량, 배기가스 유입량 특성을 수치해석을 통해 살펴봄으로써 최적의 coanda 노즐 형상을 도출하는 것을 본 연구의 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석의 결과는 conada 노즐의 노즐 통로 간격이 0.5 mm, 노즐 각도 $4^{\circ}$, 노즐 확관 길이 146 mm일 때 최적의 유입량비가 되었고 노즐 통로 수직 길이는 유입량비에 무관하였다.

• 한국가스학회지
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• 제18권2호
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• pp.21-27
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• 2014

MILD 연소는 고온의 배기가스를 연소로 내에 재유입 되는 양에 따라 질소산화물 저감 특성에 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 MILD 연소로에서 고온의 배기가스를 연소로 내에 재순환하기 위해 코안다 노즐을 사용하였는데. 코안다 노즐의 중심에 중심 축소관을 설치한 경우와 설치하지 않은 경우에 고압공기 유량, 배기가스 유입량 특성을 수치해석을 통해 살펴봄으로써 최적의 코안다 노즐 형상을 도출하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석의 결과는 혼합가스 출구의 압력이 대기압일 때는 중심축소관이 없을 때가 배기가스 유입량이 약 18% 크게 나타나고 혼합가스 출구 압력이 증가하면 중심축소관이 있을 때가 유입량이 더 큼일 알 수 있었다. 이에 대한 분석은 노즐 목에서의 압력, 유입가스 입구와 혼합가스 출구 압력 그리고 유동 단면적으로 구성한 유입 구동력으로 해석 가능하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.29-36
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• 2002

두 번째 벤츄리 끝단 각도가 가스터빈 연소기의 유동 및 분무 특성에 미치는 영향을 이해하기 위해 스월 vane 형태의 2중 스월컵을 장착한 산업용 가스터빈 엔진에 대해 두 번째 벤츄리 끝단 각이 수렴형, 직선형, 발산형의 세 경우에 대해 실험을 수행하였다. 두 번째 벤츄리 끝단 각도의 변화가 가스터빈 연소기의 재순환 영역의 위치, 크기 및 형상 등의 유동 특성과 연료 액적 분무 형태를 크게 변화시킴을 확인 할 수 있었다. 발산형 벤츄리에서는 내부 재순환 영역이 점화가 일어나는 지점에서 가까운 곳에서 형성되므로 화염의 안정화에는 탁월할 것으로 판단되지만, 수렴형 벤츄리에서 가장 작고 균일한 크기의 액적들이 측정되었고, 내부 재순환 영역이 연소기 내에 길게 형성된 점으로 고효율, 저공해 연소기로는 수렴형 벤츄리의 경우가 적합하리라 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제40권6호
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• pp.746-751
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• 2002

석탄 연소기술에서 타 연소로에 비해서 유동층 연소는 황산화물과 질소산화물 배출을 줄이는 기술이다. 석회석의 소성으로 생성되는 CaO에 의한 황산화물의 제거와 저온 연소와 공기 다단계 주입에 의한 NOx를 줄일 수 있다는 것이 유동층 연소로의 큰 장점이지만, 상대적으로 $N_2O$의 배출은 매우 높다. $N_2O$는 지구온난화 가스일 뿐만 아니라 성층권내의 오존층을 파괴하는 물질이기도 하다. CaO는 $N_2O$ 분해를 위한 촉매 물질로 알려져 있다. 본 연구는 CaO를 충진시킨 고정층 반응기에서 CaO에 의한 $N_2O$의 분해특성에 관하여 수행하였으며, 유동층 연소온도와 가스조성에서 온도변화에 대한 $N_2O$의 분해특성, CaO 충진량의 변화와 $CO_2$, NO, $O_2$ 농도변화에 따른 $N_2O$ 분해특성에 관하여 수행하였다. 또한 실험 결과로부터 CaO표면에서 $N_2O$분해반응에 대한 반응속도식을 나타낼 수 있었다. 결과로서 온도가 증가함에 따라 $N_2O$ 분해반응이 증가하였으며, $CO_2$의 농도를 변화시킬 경우 $CO_2$ 농도가 증가할수록 $N_2O$ 분해반응이 감소하였다. NO 존재시와 비교하였을 때 $N_2O$의 분해반응이 감소함을 알 수 있었다. 반응속도론적으로 해석한 결과 $CO_2$ 농도에 대한 $N_2O$ 분해반응의 반응속도식을 다음과 같이 나타내었다. 본 연구 결과 CaO는 $N_2O$분해 반응에서 좋은 촉매 기능을 지니고 있음을 알 수 있었다. $\frac{d[N_2O]}{dt}=\frac{3.86{\times}10^9{\exp}(-15841/R)K_{N_2O}[N_2O]}{(1+K_{N_2O}[N_2O]+K_{CO_2}[CO_2])}$