• 한국분무공학회지
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• 제24권4호
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• pp.171-177
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• 2019

This paper describes numerical study of combustion characteristics in CNG(compressed natural gas) DI(direct injection) engine using gaseous sphere injection model. Simulations were conducted using KIVA-3V Release 2 code. Gaseous sphere injection model, which is modified model of liquid fuel injection, was used to simulate the CNG direct injection. Until now, a very fine mesh smaller than the injector nozzle has been required to resolve the gas-jet inflow boundary. However, the gaseous sphere injection model simulates gaseous fuel injection using a coarse mesh. This model injects gaseous spheres as in liquid fuel injection and the gaseous spheres evaporate together without the latent heat of evaporation. Therefore, it does not require a very fine mesh and reduce calculation time. Combustion simulation were performed under various injection timings and injection pressures.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.348-354
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• 2004

Hydrogen gas has several merits such as lower ignition energy, wide flammability and shorter quenching distance. It leads to high thermal efficiency but backfire occurrence. In this study, feasibility of expansion of BFL(Back-Fire Limit) equivalence ratio and combustion characteristics by a dilution of hydrogen fuel are experimently examined by using experimental heavy duty single cylinder hydrogen fueled engine. As results, it is found that BFL equivalence ratio is expanded to rich range and torque is increased.

• 한국환경과학회지
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• 제13권7호
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• pp.703-710
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• 2004

Petroleum refineries have been considered as an important emission source for atmospheric volatile hazardous air pollutants(HAPs). The emission source includes petroleum refinery processes and process equipment. The control strategy for volatile HAPs requires emission estimations of these pollutants. However, systematic methods of volatile HAPs emission from petroleum refineries have not yet been established. Accordingly, present study surveyed the estimation method of volatile HAPs emitted from the petroleum refinery processes and process equipment. The emission estimation methods for the petroleum refinery processes are applied for 11 petroleum refining facilities: fluidized catalytic cracking, thermal cracking, moving bed catalytic cracking, compressed engine, blowdown system, vacuum distilled column condensator, natural gas or distilled boiler, natural gas or distilled heater, oil boiler, oil heater and flare. Four emission estimation methods applied for the petroleum refinery process equipment are as follows: average emission factor approach, screening ranges approach, EPA correlation approach and unit-specific correlation approach. The process equipment for which emission factors are available are valves, pump seals, connectors, flanges and open-ended lines.

• 동력기계공학회지
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• 제19권4호
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• pp.56-68
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• 2015

Liquefied petroleum gas and compressed natural gas haven been regarded as promising alternative fuels because of no smoke, and they are also clean fuel for spark-ignited engine. In spark-ignited direct-injection engine, direct injection technology can increase engine volumetric efficiency significantly and also reduce necessity of throttle valve. This study designed combustion chamber equipped with visualization system. To improve ignition probability, the study designed to help three types of impingement-walls to form mixture. In doing so, LPG CNG-air mixture could be easily formed after spray-wall impingement and ignition probability increased too. The results of this study could contribute as basic resources of spark-ignited direct injection LPG and CNG engine design and optimization extensively.

• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.171-176
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• 2010

천연가스-수소 혼합가스를 엔진 연료로 사용하는 방법은 배기가스 저감뿐만 아니라 다가올 수소에너지 시대를 대비하여 수소 인프라를 구축하는 데도 의의가 있다. 또한 수소 혼합 천연가스 연료 엔진은 천연가스 엔진 보다 더 높은 열효율 확보할 수 있어 에너지의 효율적 사용에 있어서도 매우 우수한 연료이다. 본 연구에서는 시내버스가 가장 많이 운전되는 조건인 아이들 조건을 대상으로 수소 혼합 천연가스 연료가 연료소모량과 배기가스 저감에 미치는 영향을 파악하였다. 실험 결과 수소 혼합 천연가스 연료는 천연가스에 비해 아이들 조건에서 연료소비율이 20%이상 저감되었으며 유해 배출가스인 THC, NOx를 근원적으로 저감시킴을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제17권1호
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• pp.7-12
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• 2013

자동차 배기가스 규제가 강화됨에 따라 천연가스에 수소를 첨가하는 수소-천연가스 혼합연료(HCNG)를 기존의 압축천연가스(CNG) 엔진에 적용하려는 많은 연구들이 진행되고 있다. 그러나 수소의 높은 연소 속도로 인한 역화, 조기착화, 노킹(knocking) 등의 이상연소 발생 가능성은 엔진의 가열 또는 열효율 및 출력의 저하를 야기하는 문제점이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 CNG 연료에 수소를 일정 부분 혼합한 HCNG 연료를 기존의 CNG 엔진에 적용하여 희박연소 한계 확장을 통해 연소 성능 개선을 확인하고, CNG와 HCNG 연료의 노킹 특성을 파악하고자 하였다. 공기과잉율의 변화에 따른 노킹 발생 조건을 관찰함으로써 HCNG 연료의 적용성 및 노킹마진을 평가하고자 하였다. HCNG 연료 사용 시 최적운전조건에서 노킹 문제없이 엔진을 운전할 수 있었으나 노킹이 일어날 수 있는 가능성이 높아져 이에 대한 대비가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.693-699
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• 2011

바이오매스나 기타 유기성 폐기물로부터 가스화공정을 거쳐 얻을 수 있는 합성가스는 환경보호와 화석연료고갈 방지 측면에서 유망한 대체연료 중 하나로 여겨지고 있다. 그러나 가스화로부터 얻어지는 합성가스는 일반적인 천연가스와 같은 가스연료에 비해 발열량이 낮고 연료조성이 불균일하여 내연기관에 적용시 안정적이고 지속적인 운전이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 저발열량과 불균일한 가스 조성의 특징을 가진 합성가스가 연소에 미치는 영향을 파악하여 고효율의 엔진을 개발하고자 연구를 수행하였다. 저발열량의 합성가스를 모사하기 위하여 천연가스에 질소를 희석한 연료를 사용하였다. 또한 체적당 발열량을 유지하면서 동일유량조건으로 합성가스에 수소 혼합비율을 10 ~ 30%로 변화시키면서 연소 특성 변화를 살펴보았다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.131-139
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• 2001

Highly accurate control of the air-fuel ratio is important to reduce exhaust gas emissions of the gaseous-fuel engines. In order to achieve this purpose, inlet air mass flow must be measured exactly, and precise engine models are necessary to design engine control systems. In this paper, the effects of water vapor and gaseous fuel that change the air mass flow are studied. The effective air mass ratio is defined as the air mass flow divided by the mixture mass flow, and also it is applied to the estimation of the inlet air mass flow. The presence of the gaseous fuel and the water vapor in the mixture reduces the air partial pressure and the effective air mass ratio of the gaseous-fuel engines. The Experimental results for an LPG engine show that the estimation of the inlet ai mass flow based upon the effective air mass ratio is more accurate than that of the normal air mass flow.

• 한국분무공학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-10
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• 2022

In this study, an experimental investigation on the effects of the pressure ratio on the wall-impingement spray characteristics of nitrogen gas using a compressed natural gas (CNG) injector was conducted. The transient development of the impingement spray was recorded by a high speed camera with Z-type Schlieren visualization method. The spray behavior under various pressure ratio conditions were analyzed. The experimental results showed that the pressure ratio has positive effect on the development of spray wall-impingement. The effects of the above factor were evaluated in a constant volume chamber at atmospheric conditions. The data from test showed that, with the increase of the pressure ratio, the spray tip penetration (STP) quickly increases before the impingement and gradually increases after the impingement. Additionally, the spray velocity first increases and then sharply decreases on regardless of the injection pressure level. As the spray spreading angle increases, spray area and volume increases rapidly with the increase in STP at the beginning of injection, and finally entered a stable range, has a great correlation with the increase of pressure ratios.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.289-296
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• 2014

압축공기에너지 및 고압 천연가스 등의 고압 유체의 지하저장을 위한 저장공동 상부 암반의 융기에 대한 안정성 검토를 위한 간이해석기법을 개발하고 그 적용사례를 소개하였다. 본 해석기법은 저장공동 상부에 원통형의 파괴모델을 가정하고 한계평형해석을 실시함으로써 융기에 대한 안전율을 계산한다. 원통형 파괴면에 작용하는 마찰저항력 계산에는 Mohr-Coulomb 강도기준식을 대신하여 Hoek-Brown 강도기준식을 적용함으로써 무결암의 강도특성 뿐만 아니라 암반 상태도 고려할 수 있도록 하였다. 다양한 암반 조건에서의 적용사례 및 암반 강도 정수의 민감도 분석 결과, 저장공동 상부 암반의 융기는 Mohr-Coulomb 강도기준식에 보다 민감함을 확인하였다.