본 연구는 가정용 가스 보일러의 배기가스 유동특성을 전산유체역학을 이용하여 정밀 분석하고 CO 검지 장치의 최적화 설계를 결정하는 것을 목적으로, CFD 상용코드 FLUENT 6.2를 이용하였다. 배기가스 포집위치에서 가스 유속의 균일성과 CO농도 검출기에서의 속도가 주요 성능 인자이며 포집기의 위치, 포집구멍의 크기 및 배기가스의 유량을 주요 변수로 선택하였다. 포집기의 위치는 배기부의 상부와 하부인 두가지의 경우이고 두 경우의 배관 높이 차이는 10 mm이다. 포집구멍의 직경 변화는 3 mm, 4 mm 및 5 mm인 세가지 경우이다. 마지막 변수인 배기가스의 유입속도는 20,000 kcal/hr용량의 k사 가스 보일러가 공기비 1.1일 경우에 정상 연소시 0.5 m/s임을 알았고 저부하와 고부하일 경우를 고려해서 0.3 m/s, 0.5 m/s 및 0.7 m/s의 세가지 경우를 변수로 결정하여 총 18가지 형태의 대상을 전산유체 역학을 통해서 분석하였다. 궁극적인 목표였던 배기가스의 균일성은 한가지 경우를 제외 하고는 만족할만한 결과를 얻었기 때문에 CO검지 장치가 위치할 곳에서의 속도 및 포집구멍의 크기가 CO농도 검출기 유속의 주요 인자라 할 수 있다. 결론적으로 포집구멍의 크기가 5 mm인 6가지 경우 중에서 두가지 경우는 검지장치의 유효속도를 초과하였고 포집구멍의 크기가 3 mm인 경우는 검지장치의 유입 속도가 상대적으로 작으므로 포집구멍의 크기는 4 mm가 적합한 것으로 판단하였다.

The characteristics of Brown gas was experimentally studied in view of efficiency and flame propagation. For this study, the Brown gas stack with 7 cells was manufactured following the Brown gas related patents and reports. All measuring equipments were re-tested and calibrated by Korea Laboratory Accreditation Scheme (KOLAS) certified laboratories. Since the amount of produced gas is most crucial in determining the efficiency, we adopted two gas collecting methods such as bottle trap method and wet gas meter method. The energy efficiency of our own fabricated stack was measured to be 75%, which is comparable to general alkaline water electrolysis efficiency. In order to analyze the flame propagation characteristics of Brown gas, we measured the flame propagation pressure, velocity, and shape by using strain type pressure sensor, optical sensor, and high speed camera in conjunction with Schliren system, respectively. From the experimental results, it was found that the flame propagation behavior of Brown gas was almost the same as that of hydrogen and oxygen mixture gas in 2:1 molar ratio. Moreover, from the high speed camera analysis, we concluded that Brown gas flame exhibits explosion behavior as does mixture gas ($H_{2}:O_{2}=2:1$).

한국에서는 석유화학 산업의 역사가 30년 이상이 되어 잠재적인 사고의 위험 가능성이 높아지고 있다. 지금까지의 석유화학 산업에서의 전통적인 위험성 평가와 시스템의 제어는 기계적인 결함에만 중점을 두었기 때문에 인간의 행동을 제어하는 것은 간과하여 왔다. 비록 자동화 기술가 제어기술의 발전이 필요함에도 불구하고 인간의 의사 결정 요소는 석유화학 산업에서 사고를 예방하는데 필수적이다. 대부분의 심각한 사고는 부적절한 인간의 행동과 안정장치의 기계적인 결함이 동시에 존재할 경우에 발생한다. A-HRA(Advanced Reliability Analyzer) 소프트 웨어는 석유화학 플랜트 내에서의 인적오류 확률을 분석하고 사고 데이터를 축적하기 위하여 개발되었다. A-HRA 프로그램을 이용하여 1960년대 이후부터 최근 까지 한국의 석유화학 산업에서 발생하여온 인적오류 사고 데이터를 입력하고 사고마다의 근본원인과 수행영향인자를 분석하였다. 이 본문에서는 Root cause Aanlysis을 통한 결과와 PIF(Performance Influencing Factor) 평가 결과를 보여준다. 이 분석 결과는 석유화학 산업의 안전을 극대화 시키면서도 인적오류 제어를 통하여 안전비용을 최저화 시킬 수 있는 대책을 제시할 것이다.

This study aims to find out cooling characteristics of TMA(Tri-Methyl-Amine, ($CH_{3})_{3}N$) 25wt%-clathrate compound with ethanol($CH_{3}CH_{2}OH$) such as supercooling, phase change temperature and specific heat. For this purpose, ethanol is added as per weight concentration and cooling experiment is performed at $-6{\sim}-8^{\circ}C$, cooling heat source temperature, and it leads the following result. (1) Phase change temperature is decreased due to freezing point depression phenomenon. Especially, it is minimized as $3.8^{\circ}C$ according to cooling source temperature in case that 0.5w% of ethanol is added. (2) If 0.5wt% of ethanol is added, average supercooling degree is $0.9^{\circ}C $ and minimum supercooling is $0.8,\;0.7^{\circ}C$ according to cooling heat source temperature. The restraint effect of supercooling is shown. (3) Specific heat shows tendency to decrease if ethanol is added. It is $3.013{\sim}3.048\;kJ/kgK$ according to cooling heat source temperature if 0.5wt% of ethanol is added. Phase change temperature higher than that of water and inhibitory effect against supercooling can be confirmed through experimental study on cooling characteristics of TMA 25wt%-water clathrate compound by adding additive, ethanol. This can lead to shorten refrigerator operation time of low temperature thermal storage system and improve COP of refrigerator and efficiency of overall system. Therefore energy can be saved and efficiency can be improved much more.

서로 갈등적인 관계에 있는 다중 기준 하에서 다양한 국가 전력 시스템을 정량적으로 비교하는 데에는 전력 시스템의 비교 지표가 필요하다. 이러한 비교 지표를 산출하기 위하여 해석적 망형 과정(Analytic Network Process; ANP) 모델 가운데 상호 의존도 수중이 낮은 되먹임 모델 및 상호 의존도가 없는 독립성 모델이 개발되었다. 이러한 ANP 모델은 구성요소로 교점들(nodes)과 상호작용 관계를 표현하는 가지들(arcs)을 포함하고 있다. 의사결정 목표 교점에는 세 가지 유형의 리스크 성향이 포함되었다. 이러한 리스크 성향은 원자력 발전소 같은 위험 설비에 대한 전문가(그룹)의 리스크 성향이며, 더 구체적으로 말하면, 리스크 감수 성향, 리스크 혐오 성향, 리스크 중립 성향 등이다. 여기서 수행된 연구의 주요 목적은 ANP 모델을 구성하는 교점들 가운데 하나인 평가 기준 교점에서의 변화가 전력 시스템의 비교 지표에 미치는 영향을 해석하려는 것이다. 이러한 모델 변이가 비교 지표에 미치는 영향을 알아보기 위한 사례 연구에서 각 발전원의 특성을 비교할 평가 기준은 기준 사례와 비교 사례 각각에 대하여 상이하게 선정되었다: 기준 사례의 경우에는 보건성을 대표하는 생명 단축 [yr/TWh], 환경성을 대표하는 지구 온난화 [$g\;CO_{2}-eq./kWh$], 사회성을 대표하는 지속가능 정도[-], 경제성을 대표하는 발전 단가 [\/kWh] 등이 선정되었다; 반면에, 비교 사례의 경우에서는 보건성을 대표하는 사고 사망 [death/GWh]만이 다르고 나머지는 동일하게 선정되었다. 이러한 보건성을 대표하는 생명 단축 또는 사고 사망의 선정은 다음과 같은 비교 지표에 영향을 미친다는 것이 발견되었다: (1) 되먹임 모델에서는 성향 가중치 및 기준 등급에 영향을 준다. (2) 되먹임 모델과 독립성 모델에서는 시스템 등급에 영향을 준다. 향후에는 더욱 더 다양한 상호의존 모델들이 정량화될 필요성이 있다고 본다.

지구온난화의 주원인인 이산화탄소 배출 규제에 대응하기 위한 온실가스 감축 기술개발의 노력이 전 세계적으로 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 배기가스 중에 $CO_{2}$를 고효율 저비용으로 회수할 수 있는 회수처리기술의 일환으로 효율성과 경제성에 맞추어, 산화제로 공기대신 순산소를 사용하는 $CO_{2}$ 재순환 산소연소 가열로시스템에 관한 실험을 수행하였다. 가재 가열용 연소로 시뮬레이터 및 화염 가변형 버너를 이용하여 $CO_{2}$ 재순환에 따른 로내 온도특성, 압력변화 그리고 배기가스특성을 비교 파악하였다. 실험결과, 배기가스의 대부분은 $CO_{2}$와 $H_{2}O$로 구성되었고, 반복재순환시 배기가스 중의 $H_{2}O$를 응축 분리시켜 고농도($90{\sim}95%$)의 $CO_{2}$를 얻을 수 있었다. 또한 온도를 제어할 수 있는 가능성을 보였고 NOx 배출도 100PPM 이하로 감소시킬 수 있었다.