• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.10 no.2 s.31
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• pp.33-39
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• 2006

For the safety design and operation of many gas process, it is necessary to know certain explosion limit, flash point, auto ignition temperature and minimum oxygen concentration of handling substances. Also it is necessary to know explosion limit at high temperature and pressure. For the safe handling of propane, explosion limit and autoignition temperature of combustion characteristics for propane were investigated. By using the literatures data, the lower and upper explosion limits of propane recommended 2.0 vol% and 10.0 vol%, respectively. Also autoignition temperatures of propane with ignition sources recommended $450^{\circ}C$ at the electrically heated cruicible fumace(the whole surface heating) and recommended about $960^{\circ}C$ at the local hot surface. The new equations for predicting the temperature and the pressure dependence of the explosion limits of propane are proposed. The values calculated by the proposed equations were a good agreement with the literature data.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.6
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• pp.3370-3375
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• 2014

MILD combustion is a highly favored technology for solving the trade-off relation between high thermal efficiency and low pollutant emissions. The system has low NOx concentration in high temperature combustion by recirculating the combustion gas, as well as improving the thermal efficiency by making the internal temperature in a combustion furnace uniform. This study describes the combustion characteristics of a conical MILD combustor in a laboratory-scale furnace by adjusting the equivalence ratio with the fuel gas flow rate while maintaining a constant air flow rate of the furnace. The MILD regime in the furnace is well characterized and the in-furnace temperature and emissions were predicted, respectively, for the range of equivalence of 0.69 - 0.83. For the range of equivalence ratios, this study confirmed the existence of a stable flame region that has an approximately $300^{\circ}C$ temperature difference between the maximum flame temperature region and main reaction region.

• Journal of Energy Engineering
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• v.2 no.2
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• pp.208-214
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• 1993

Pyrolysis of bituminous coal has been carried out in a two-stage fixed bed reactor to produce high heating value gas(7000 kcal/N㎥) for industrial or town gas usage. The effects of coke catalyst, pyrolysis temperature (468∼565$^{\circ}C$), and catalytic cracking temperature (700∼850$^{\circ}C$) on the product gas properties from pyrolysis of bituminous coal have been determined. From pyrolysis of Dong Jin coal with coke, the carbon deposition on catalyst is found to be less than 5% of product tar and approximately 15% of total energy iii the parent coal can be recovered as high heating value gas. Oil composition in the product tar from the two-stage pyrolysis is higher than that from low-temperature pyrolysis. The tar produced from pyrolysis below 516$^{\circ}C$ can be easily catalytically cracked but, the tar produced above 565$^{\circ}C$ cannot be cracked easily with catalyst. From the product gas analysis, the catalytic cracking temperature should be maintained below 800$^{\circ}C$ since cracking speed of ethylene increases remarkably with the cracking temperature above 800$^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.34-34
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• 2000

ZnO 박막은 대칭 육방정계(hexagonal) wurtzite-type crystal로써 결정구조에서의 이방성, 비화학양론 결합구조와 다양한 전기적, 광학적 그리고 타성파적 성질 때문에 현재 여러 응용분양에서 각광을 받고 있는 재료 중의 하나이다. 이러한 특성을 갖는 ZnO 박막은 결정학적으로 기판에 수직인 c-축 우선방위현상(preferred orientation)을 나타내며 압전 특성을 이용하여 응용을 할 경우 이 c-축 우선방위현상에 따라 압전 특성에 큰 차이가 있으며 ZnO 박막의 형성 조건에 의해 c-축 우성배향성은 큰 차이가 있다. 특히 스퍼터법을 이용하여 ZnO 박막을 형성하는 경우에는 투입전력, 기판온도, 분위기 가스압력, 타겟간 거리등의 증착조건에 의해 결정학적 및 전기적 특성이 크게 영향을 받게 된다. 따라서 결정학적으로 양호하며 고품위의 특성을 갖는 ZnO 박막을 제작하기 위해서는 최적의 증착조건을 확립하여 ZnO 박막을 제작할 필요가 있다. 본 연구에서 사용된 대향 타겟식 스퍼터장치는 두 개의 타겟이 서로 마주보게 배치되어 있고 양 타겟에 수직으로 분포하고 있는 자계가 ${\gamma}$-전자를 구속하게 되어 고밀도의 플라즈마를 형성할 수가 있다. 따라서 10-4Torr에서도 안정한 방전을 유지할 수가 있으며 기판의 위치가 플라즈마로부터 이격되어 (plasma-free)있는 위치에 있기 때문에 플라즈마내의 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판충돌을 최대한 억제하여 고품위의ZnO 박막을 제작할 수가 있다. 이러한 특징을 갖는 대향타겟식스퍼터장치를 이용하여 본 연구에서는 비정질 slide glass를 기판으로 하여 ZnO 박막을 증착하였으며 XRD(X-ray Diffractometer)를 이용하여 증착된 ZnO 박막의 결정학적 특성을 측정하였다. ZnO 박막은 산소 가스압력과 기판온도, 인가 전류를 변화시켜가며 증착하였으며 이에 따른 박막의 결정성 변화를 알아보았다. 기판온도를 실온에서 점차 증가시켜나가면 $\Delta$$\theta$50은 급격히 감소하며 30$0^{\circ}C$에서는 결정성이 우수한 막을 얻을 수 있었다. 또한 산소 가스 압력이 0.5~1mTorr에서 $\Delta$$\theta$50은 양호한 값을 나타내었지만 그 이상에서는 c-축 배향성이 나빠짐을 확인하였다. 따라서 대향타겟식스퍼터 장치를 이용하여 ZnO 박막을 증착시 가스압력 0.5~1mTorr, 기판온도 20$0^{\circ}C$이상의 막 제작조건에서 결정성이 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.2
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• pp.193-203
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• 2014

Temperature-dependent stress analysis and heat transfer analysis of a rotating gas turbine blade made of functionally graded materials (FGMs) are presented considering turbine operating temperature and ceramic particle size. The material properties of functionally graded materials are assumed to vary continuously and smoothly across the thickness of the thin-walled blade. For obtaining system stiffness reflecting these characteristics, the one-dimensional heat transfer equation is applied along the thickness of the thin-walled blade for determining the temperature distribution. Using the results of the temperature analysis, the equations of motion of a rotating blade are derived with hybrid deformation variable modeling method along with the Rayleigh-Ritz assumed mode methods. The validity of the derived rotating blade model is evaluated by comparing its transient responses and temperature distribution with the results obtained using a commercial finite element code. The maximum tensile stress with operating speed and gradient index are obtained. Furthermore, the gradient index that minimizes blade temperature was investigated.

• Clean Technology
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• v.14 no.2
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• pp.117-122
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• 2008

Theoretical analysis was conducted on the combustion and the NOx formation characteristics of the coal-derived synthetic gases with medium-BTU heating value. The synthetic gas was assumed to contain the major species of CO, $H_2,\;CO_2$, and $N_2$ and the minor species of $CH_4$ and $NH_3$. Through thermochemical analysis on the combustion of the synthetic gas, the flame temperature, major and minor species of exhaust gas, and thermal and fuel NOx emissions were computed. In addition, the effects of the $CH_4$ and the $NH_3$ components in syngas fuel on combustion and NOx emission were investigated. Based on the computed results on the synthetic gases, basic direction and guidelines were provided fur the low NOx design of gas turbine combustor.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.463-463
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.30-30
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• 2000

액체로켓엔진의 단일추진제 가스발생기는 연료공급 시스템의 터보펌프를 구동시키기 위한 작동가스 생성을 목적으로 사용된다. 고체추진제 가스발생기와 비교할 경우 작동시간이 보다 길고 연소생성물에 의한 터빈 블레이드의 삭마가 없으며 제어가 용이하므로 초기 액체로켓엔진 개발시부터 사용되어 왔다. 80년대 이후 개발된 액체로켓엔진은 이원추진제 가스발생기 또는 연소가스 FEEDBACK 시스템을 채용하고 있지만 단일추진제 가스발생기는 과산화수소수 또는 하이드라진과 같은 별도의 추진제 공급 시스템을 필요로 하는 단점에도 불구하고 상대적으로 낮은 온도의 무연 작동 가스를 발생하므로 가스발생기 자체를 위한 냉각시스템을 제거 또는 최소화 시켜 간단한 구조로 전체 시스템 설계를 가능하게 하므로 중소형 액체로켓엔진에 사용되고 있다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.51 no.2
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• pp.1-6
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• 2009

Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.19 no.5
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• pp.69-74
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• 2015

The study investigated numerically the heat transfer and chemical reaction characteristics of a methane-steam reforming by using a 3-dimensional computational fluid dynamics (CFD) code (Fluent ver. 16.1). The fuel temperature and its species mole fractions were estimated for various Reynolds number in the reformer tube at different burner temperatures. The catalysts were modeled as the porous medium of nicrome in the reformer tube. We considered radiation effect as well as conduction and convective heat transfer because the methane-steam was reformed at very high temperature condition above 1000 K. For two different Reynolds numbers of 49,000 and 88,000 and the burner temperatures were in the range from 1,100 K to 1,300 K. At a low Reynolds number, the fuel temperature increased, leading to increase in hydrogen reforming. However, fuel temperature and hydrogen reforming decreased because of higher convective heat transfer from relatively low fuel temperature. Moreover, the hydrogen reforming also increased with burner temperature.