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A Review on Spray Characteristics of Bioethanol and Its Blended Fuels in CI Engines

  • No, Soo-Young
    • 한국분무공학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.155-166
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    • 2014
  • This review will be concentrated on the spray characteristics of bioethanol and its derived fuels such as ethanol-diesel, ethanol-biodiesel in compression ignition (CI) engines. The difficulty in meeting the severe limitations on NOx and PM emissions in CI engines has brought about many methods for the application of ethanol because ethanol diffusion flames in engine produce virtually no soot. The most popular method for the application of ethanol as a fuel in CI engines is the blending of ethanol with diesel. The physical properties of ethanol and its derivatives related to spray characteristics such as viscosity, density and surface tension are discussed. Viscosity and density of e-diesel and e-biodiesel generally are decreased with increase in ethanol content and temperature. More than 22% and 30% of ethanol addition would not satisfied the requirement of viscosity and density in EN 590, respectively. Investigation of neat ethanol sprays in CI engines was conducted by very few researchers. The effect of ambient temperature on liquid phase penetration is a controversial topic due to the opposite result between two studies. More researches are required for the spray characteristics of neat ethanol in CI engines. The ethanol blended fuels in CI engines can be classified into ethanol-diesel blend (e-diesel) and ethanol-biodiesel (e-biodiesel) blend. Even though dodecanol and n-butanol are rarely used, the addition of biodiesel as blend stabilizer is the prevailing method because it has the advantage of increasing the biofuel concentration in diesel fuel. Spray penetration and SMD of e-diesel and e-biodiesel decrease with increase in ethanol concentration, and in ambient pressure. However, spray angle is increased with increase in the ethanol percentage in e-diesel. As the ambient pressure increases, liquid phase penetration was decreased, but spray angle was increased in e-diesel. The increase in ambient temperature showed the slight effect on liquid phase penetration, but spray angle was decreased. A numerical study of micro-explosion concluded that the optimum composition of e-diesel binary mixture for micro-explosion was approximately E50D50, while that of e-biodiesel binary mixture was E30B70 due to the lower volatility of biodiesel. Adding less volatile biodiesel into the ternary mixture of ethanol-biodiesel-diesel can remarkably enhance micro-explosion. Addition of ethanol up to 20% in e-biodiesel showed no effect on spray penetration. However, increase of nozzle orifice diameter results in increase of spray penetration. The more study on liquid phase penetration and SMD in e-diesel and e-biodiesel is required.

선박용 디젤발전기에서 바이오연료의 연소 및 배기배출물 특성에 관한 연구 (저부하 영역 중심으로) (A study on characteristics of combustion and exhaust emissions on bio-diesel fuel in marine diesel generator engine (Low load centering))

  • 조상곤
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제39권7호
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    • pp.716-721
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    • 2015
  • 환경오염에 대한 심각성이 대두되면서 대기오염에 대한 규제가 강화되고 있다. 육상에서 사용하는 자동차 및 산업용 발전설비 뿐만아니라 선박용 디젤기관에서도 규제를 시행하고 있어, 대체연료로서 바이오연료에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 실습선의 발전기관에 직접 바이오연료를 적용하여 기초적인 연구를 하고자 한다. 다만 실습선 안전을 위해 바이오연료의 비율을 많이 하지 못하지만 그래도 실험실에서 하는 작은 기관보다는 대형이면서, 큰 출력기관의 상태를 알아보는 중요한 기초자료가 될 것이다. 선박디젤발전기에서 바이오연료가 연소특성 및 배기배출물특성에 어떤 영향을 미치는지 연구하였다. 그 주요한 결과를 요약하면 다음과 같다. 바이오연료는 물리적 화학적 성분이 디젤경유와 비슷하여 실용 선박기관에 사용이 가능함을 알 수 있었다. 그리고 연료소비율과 NOx는 약간 증가하였으나, 일산화탄소와 매연은 감소하는 경향이 확인되었다. 또한 연소압력은 디젤경유와 바이오연료의 사용에 따라 크게 변화하지 않음을 알 수 있었다.

Ultrafine Particle Events in the Ambient Atmosphere in Korea

  • Maskey, Shila;Kim, Jae-Seok;Cho, Hee-Joo;Park, Kihong
    • Asian Journal of Atmospheric Environment
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    • 제6권4호
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    • pp.288-303
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    • 2012
  • In this study, real time measurements of particle number size distribution in urban Gwangju, coastal Taean, and industrial Yeosu in Korea were conducted in 2008 to understand the occurrence of ultrafine particle (UFP) (<100 nm) events, the variation of its concentration among different sampling sites, and UFP formation pathways. Also, to investigate seasonal and long-term variation of the UFP number concentration, data were collected for the period of 5 years (2007, 2008, 2010, 2011, and 2012) in urban Gwangju. Photochemical and combustion events were found to be responsible for the formation of UFP in the urban Gwangju site, whereas only photochemical event led to the formation of UFP in the coastal Taean site. The highest UFP concentration was found in industrial Yeosu (the average UFP number fractions were 79, 59 and 58% in Yeosu, Gwangju, and Taean, respectively), suggesting that high amount of gas pollutants (e.g., $NO_2$, $SO_2$, and volatile organic carbon (VOC)) emitted from industries and their photochemical reaction contributed for the elevated UFP concentration in the industrial Yeosu site. The UFP fraction also showed a seasonal variation with the peak value in spring (61.5, 54.5, 50.5, and 40.7% in spring, fall, summer, and winter, respectively) at urban Gwangju. Annual average UFP number concentrations in urban Gwangju were $5.53{\times}10^3\;cm^{-3}$, $4.68{\times}10^3\;cm^{-3}$, $5.32{\times}10^3\;cm^{-3}$, $3.99{\times}10^3\;cm^{-3}$, and $2.16{\times}10^3\;cm^{-3}$ in the year 2007, 2008, 2010, 2011, and 2012, respectively. Comparison of the annual average UFP number concentration with urban sites in other countries showed that the UFP concentrations of the Korean sites were lower than those in other urban cities, probably due to lower source strength in the current site. TEM/EDS analysis for the size-selected UFPs showed that the UFPs were classified into various types having different chemical species. Carbonaceous particles were observed in both combustion (soot and organics) and photochemical events (sulfate and organics). In the photochemical event, an internal mixture of organic species and ammonium sulfate/bisulfate was identified. Also, internal mixtures of aged Na-rich and organic species, aged Ca-rich particles, and doughnut shaped K-containing particles with elemental composition of a strong C with minor O, S, and K-likely to be originated from biomass burning nearby agricultural area, were observed. In addition, fly ash particles were also observed in the combustion event, not in the photochemical event.

다양한 화재조건에서 플라스틱 종류에 따른 연기입자의 크기분포 변화 측정 (Measurement of the Size Distribution of Smoke Particles with Plastic Types Under Various Fire Conditions)

  • 구재학;황철홍
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제31권6호
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    • pp.8-15
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    • 2017
  • 화재발생 시에 대부분의 인명 피해는 연기에 의해 발생되는데, 최근 건축 내장재에서 차지하는 플라스틱의 양이 많아지며 발생되는 연기의 유독성이 점차적으로 증가되고 있다. 연기에 의한 인체피해의 상당부분은 흡입연기의 폐침전과 관련이 있으며, 연기입자의 크기분포는 폐침전 특성에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 플라스틱 종류에 따른 연기입자의 크기별 발생량 검토는 폐침전에 의한 인체피해 연구에 필수적으로 요구된다. 최근의 목재와 폴리프로필렌(PP)에 대한 연기입자의 발생특성 연구에서 PP의 연기입자 크기분포 특성이 몇 가지 측면에서 목재와는 확연히 다르게 나타났다. 이에 따라, 본 연구에서는 다른 플라스틱들도 연기입자 크기분포에서 PP와 같은 특성을 보이는지 알아보기 위해서 대표적인 4가지 플라스틱(LDPE, PA66, PMMA, PVC)에 대하여 연기입자 크기분포 측정실험을 수행하였다. 특정 조건에서 연소생성물을 균일하게 생성하고 분석하기 위하여 ISO/TS 19700 기준에 따른 등속튜브연소로를 이용하여 연소로의 온도와 산소공급량에 따라 다양한 화재조건에서 연기입자를 균일하게 발생시키고, 정전저압 임팩터를 사용하여 연기입자의 크기에 따른 개수농도를 실시간으로 측정하였다. 실험 결과 4가지 플라스틱의 연기입자 크기분포 특성은 여러 측면에서 PP와 유사하며 목재와는 확연히 다르게 나타났다.

순창 운림리 농소고분 출토 목관 칠 분석을 통한 제작방법 연구 (Lacquer Layers and Making Methods of the Wooden Coffin Excavated from the Nongso Tomb of Unrimri, Sunchang in Korea)

  • 이혜연
    • 보존과학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.355-362
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    • 2017
  • 순창 농소고분은 적성면 운림리 일대와 내월리 농소마을을 둘러 형성된 구릉지 능선에 위치하고 있다. 고분의 토광은 비교적 깊은 곳에 조성되어 도굴의 피해가 없었으며 전체적으로 다량의 숯으로 채워져 있어 목관이 비교적 좋은 상태로 출토되었다. 고분 구조 및 매장시설, 출토 유물, 방사선탄소연대 측정 결과를 종합하였을 때 농소 고분의 축조시기는 고려시대 후기부터 조선 초기까지로 추정하고 있다. 농소고분에서 출토된 목관은 목곽과 목관의 2중 구조로 목관 외면에 두껍게 옻칠을 하고 금색 문자와 흰색 문양으로 장식되었다. 안료 분석 결과 금색 문자는 금(Au), 흰색 문양은 은(Ag)이 주요 성분으로 확인되었다. 칠 막은 안료 층, 황갈색 층, 검은 층의 3개 층으로 관찰되었다. 검은 층은 그을음과 같은 검은 물질로 목재 바탕의 밑칠로 사용되었다. 황갈색 층은 옻칠로서 정제칠로 추정된다. 목관 칠막 분석을 종합하면 칠 제작방법은 금박을 이용하는 방법과 금분을 이용하는 방법으로 추정된다. 안료 형태 및 내부 구조상으로는 금박이 유력하지만 표현된 글자의 형태를 보면 금분을 이용한 것으로 보인다. 따라서 향후 금박과 금분을 이용한 재현실험을 통하여 제작방법을 확인한다면 고분 축조 당시 칠기 제작기술을 파악하는데 중요한 자료가 될 것이다.

신구법천문도 채색 안료 비교 및 제작시기 추정 (Comparison of Pigments and Estimation of Production Period in Old and New Celestial Charts Folding Screens)

  • 오준석;황민영;야마토 아스카;아라이 케이;이새롬
    • 보존과학회지
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    • 제36권5호
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    • pp.351-367
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    • 2020
  • 신구법천문도 3점(국립민속박물관 소장 『천문도(병)』, 『신구법천문도 8폭 병풍』, 일본 국회도서관 소장 『황도남북양총성도』)에 대한 채색 안료 분석 및 이를 통한 제작시기를 추정하였다. 『천문도(병)』에서는 조선에서 널리 사용되어오던 석청(남동광), 청화(쪽), 석록(공작석), 하엽(아타카마이트), 주, 석간주(산화철), 연지(코치닐), 등황, 석자황, 연분, 활석 등과 같은 전통적인 유·무기질 안료들이 사용되었다. 『신구법천문도 8폭 병풍』와 『황도남북양총성도』에서는 19세기 중엽 이후 유럽에서 유입된 합성 무기안료인 양록(에메랄드 그린)과 양청(울트라마린 블루)가 사용되었다. 『신구법천문도 8폭 병풍』에서는 녹색과 청색에 합성 무기안료만 사용되었지만, 『황도남북양총성도』에서는 전통적으로 사용되어온 하엽과 청화도 함께 사용되었다. 신구법천문도의 성도와 도설 연구와 연계하여 안료 분석결과로부터 추정한 제작시기는, 조선시대 전통안료만으로 채색된 『천문도(병)』 18세기 중엽 이후로 추정되며, 『황도남북양총성도』와 『신구법천문도 8폭 병풍』은 19세기 중엽 서양의 녹색과 청색 안료가 도입된 후 제작되었다. 그리고 전통안료와 서양의 합성안료가 함께 사용된 『황도남북양총성도』가 『신구법천문도 8폭 병풍』 보다 제작시기가 빠른 것으로 추정된다.

섬시호(Bupleurum latissimum Nakai)의 조직배양을 통한 대량생산 (Mass Propagation by In Vitro Culture of Bupleurum latissimum Nakai)

  • 조한직;김이엽;김무열;박학봉;김효진
    • 한국자원식물학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.367-374
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    • 2007
  • 엽, 엽병과 화뢰 등의 치상 절편체 부위 모두에서 캘러스가 형성되었으며 특히 화뢰에서 캘러스 형성률이 71.6%로 가장 높았다. 화뢰배양시 2.0mg ${\cdot}$ $L^{-1}$ 2,4-D와 1.0mg ${\cdot}$ $L^{-1}$ TDZ의 혼용처리구에서 캘러스 형성이 77.8%로 양호했으며 신초 재분화율 역시 42.6%를 보였다. 캘러스 형성과 신초 재분화를 동시에 시킬 때 1/2 MS배지가 효과적이었는데 1/2 MS배지에서 캘러스 형성률은 46.3%, 신초 재분화율은 13.0%,그리고 발근율은 13.0%를 보였다. 캘러스를 통한 신초의 재분화를 위해 1/2 MS배지에 2.0mg ${\cdot}$ $L^{-1}$ 2,4-D와 1.0mg ${\cdot}$ $L^{-1}$ BA를 첨가했을 때 신초 재분화율은 74.1%를 보였고 절편체당 신초수는 2.4개로 좋았다. 발근율은 대조구에서 57.8%로 낮았으나 1.5mg ${\cdot}$ $L^{-1}$ NAA 첨가된 배지에서 97.8%로 높았다. 재분화된 기내 식물체를 원예용 상토에 순화했을 때 생존률이 86.1%로 높았으며 초장, 근장, 생체중 역시 양호하였다.

경산 임당유적 목제품 보존 - 갑옷틀 및 칠기 - (Conservation for Wooden Objects Excavated From Imdang, KyungSan - Wooden frame of Armor and Lacquer Wares -)

  • 김수철;이용희;이효선
    • 박물관보존과학
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    • 제7권
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    • pp.53-62
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    • 2006
  • 경산 임당저습지유적에서 출토된 목제 갑옷틀과 다양한 칠기유물들은 재질이 매우 취약하고 옻칠이 되어 있어 공기 중에 노출되면 건조가 진행되어 곧바로 수축·변형이 일어나기 쉽다. 목제 갑옷틀의 경우 대형으로 동결건조과정 중 융해의 발생우려가 있고 칠기의 경우 목재표면에 옻칠이 되어있어 약제가 잘 침투되지 않고 처리 중 칠막이 부풀거나 탈락될 우려가 높다. 따라서 목제 갑옷틀은 진공 동결건조과정 중 융해방지를 위하여 t-butanol로 치환한 후 최종 PEG#3,350 43%의 t-butanol용액에 함침하고, 칠기는 최종 PEG#3,350 40%의 수용액(水溶液)에 실온에서 함침처리 후 동결 건조하여 보존처리 하였다. 칠기의 칠 도막 분석결과 뚜껑 및 고배는 초칠을 한 후 밑층에 흑색안료(그을음)와 옻칠을 혼합하여 바른 후 2-3회 생칠을 하였고 주칠 컵형목기는 밑층에 흑색안료와 옻칠을 혼합하여 바른 후 그 위에 1회 중칠을 하였으며, 산화철(Fe2O3: 석간주)이 붉은 칠의 발색안료로 쓰였을 가능성을 보여준다.

FHD(Flame Hydrolysis Deposition)공정으로 제작된 SiO2 광도파막의 분광학적 분석 (Spectroscopical Analysis of SiO2 Optical Film Fabricated by FHD(Flame Hydrolysis Deposition))

  • 김윤제;신동욱
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권9호
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    • pp.896-901
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    • 2002
  • FHD(Flame Hydrolysis Deposition)공정은 화염 형성에 관여하는 장비의 조건들과 그에 따른 다양한 공정인자에 의하여 박막의 조성이 결정되며, 증착된 막을 치밀화하는 첨가물의 증발로 인해 열처리공정에서 조성이 변화되므로 공정인자로부터 최종적인 광도파막의 조성을 예측하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 FHD 공정에서 첨가가스의 유량을 제어하여 박막의 조성 및 광학적 특성을 예측할 수 있는 공정 분석의 기초자료를 제공하기 위하여 FTIR(Fourier Transformation Infrared Spectroscopy)측정과 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)측정을 통해 실리카 막의 조성분석에 대한 연구를 수행하였다. FTIR 흡수 스펙트럼을 통해 실리카 막에 존재하는 Si-O, B-O band를 측정하고 정성적 농도변화를 관찰 하였고, ICP-AES를 통해 Boron의 농도를 정량적으로 측정하였다. 이 두 결과로부터 FTIR을 이용한 정량적 조성분석의 기초자료인 B-O band의 흡광계수를 구하였다.

홈 네트워크 기반의 펠릿 활용 난방 보일러 제어시스템 (The Control System of Wood Pellet Boiler Based on Home Networks)

  • 이상훈
    • 융합신호처리학회논문지
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    • 제15권1호
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    • pp.15-22
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    • 2014
  • 본 논문에서는 '저탄소 녹색성장'의 세계적 추세에 따라 탄소 중립적 에너지원인 우드펠릿(wood pellet)을 사용하는 난방보일러 제어시스템 구현을 제시한다. 본 시스템은 공중전화망 및 이동통신망을 통해 원격으로도 제어 가능한 홈 네트워크 기반의 제어 및 관리시스템 구현도 포함한다. 구현된 시스템은 온도조절기능, 연료공급기능, 점화기능, 화력조절기능, 그을음제거기능 등을 수행하는 보일러 주제어부와 주제어부와의 RS-485 통신링크를 통해 각 방의 개별 온도를 제어 할 수 있는 온도조절기 모듈 및 보일러의 원격제어 및 모니터링이 가능한 공중전화망 및 이동통신망 인터페이스 부분으로 구성된다. 구현된 시스템은 기본동작시험과 원격제어시험을 통해 난방면적 $172m^2$에서 열효율 93.6%, 난방출력 20,640kcal/hr, 연료소모량 5.54kg/hr 으로 나타났다. 이러한 성능지표는 기존 개발된 펠릿보일러에 비해서 우수한 결과로써 기존 보일러에서는 적용하지 않았던 3단계의 점화과정과 그을음제거 기능과 함께 $C_dS$ 센서를 통한 불꽃감지기능 및 셔터개폐의 미세 조정을 통한 화력조절기능을 새롭게 적용한 결과이다.