• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.27 no.2
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• pp.355-362
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• 2021

To facilitate low-pressure selective catalyst reduction (L.P SCR), a high exhaust-gas temperature of a four-stroke diesel engine for a ship's generator is required. This study aimed at reducing the exhaust-gas temperature by adjusting the valve open-close timing and fuel injection timing to satisfy the operating conditions of L.P SCR and prevent accidents associated with the generator engine due to high temperature. To lower exhaust-gas temperature, the angle of the camshaft was adjusted and the shim of the fuel injection pump was added. As a result, the maximum explosion pressure increased and the average of the turbocharger outlet temperature dropped. Considering the heat loss from the turbocharger outlet to the SCR inlet, the operation condition for L.P SCR was satisfied with 290 ℃. The study demonstrates that safe operation of a diesel generator can be achieved by lowering the exhaust-gas temperature.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.182-185
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• 2008

최근 새로운 천연가스 수송/저장법으로 가스 하이드레이트 형성법이 주목받고 있다.본 연구에서는 천연가스의 저장 매체로 다공성 매질인 실리카 젤을 사용하였다. 다공성 실리카 젤을 사용할 경우 물과 기체의 접촉면적을 극대화 시킬 수 있어 가스하이드레이로의 전환율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 천연가스 주성분인 에탄과 프로판 기체를 사용하였으며, 기공의 직경이 각각 6.0 nm, 15.0 nm, 30.0 nm, 100.0 nm의 다공성 실리카 젤을 사용하였다. 에탄은 270 $\sim$ 285 K의 온도범위와 9 $\sim$ 25 bar의 압력범위, 프로판은 260 $\sim$ 280 K의 온도범위와 1.8 $\sim$ 2.8 bar의 압력범위에서 기공 크기의 분포를 고려하여 하이드레이트(H)-물($L_W$)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 측정 결과 기공의 크기가 작아질수록 각각의 벌크 상태의 에탄 및 프로판 하이드레이트에 비해 하이드레이트의 평형조건이 온도는 낮아지고 압력이 높아지는 저해효과가 커짐을 알 수 있었다. 천연가스 수송/저장으로서 응용을 고려할 경우 저해효과가 적은 100.0 nm이상의 다공성 실리카 젤을 사용하는 것이 적절할 것으로 사료된다. 본 연구에서 얻어진 결과는 천연가스 수송/저장뿐만 아니라 심해저 천연가스 개발, 이산화탄소 심해저장 등의 가스 하이드레이트 용용 연구에도 유용한 기초 자료가 될 것이다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.1
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• pp.58-64
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• 2003

With the 1 ton/day-class entrained-bed gasification system, heavy residual oil from local refinery was gasified at the operating conditions of 1,000~1,20$0^{\circ}C$ and 3 $kg_f$/$\textrm{cm}^2$ in order to determine the variation of syngas composition, carbon conversion, and cold gas efficiency. Produced syngas consists of mainly CO, H$_2$, $CO_2$, and the methane concentrations. Results yielded a maximum syngas composition of 45% H$_2$ and 26%, CO at the 31 kg/hr feeding condition. The maximum carbon conversion and cold gas efficiency were 87% and 68%, respectively at the feeding conditions of 20 kg/hr and oxygen/feed ratio of 1.2. When oxygen feeding amount that is one of the most important operating parameter in gasification was increased, concentration of hydrogen in the syngas is greatly increased comparing to the concentration of CO and $CO_2$. The temperature exhibited about 11$0^{\circ}C$ raise while oxygen/feed ratio changed from 0.6 to 1.2. Methane concentration showed enhanced dropping rate with increase in gasifier temperature and the useful relationship between the gasifier temperature and methane concentration existed such that it can be employed as an indirect measure of inside gasifier temperature.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.13 no.4
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• pp.187-196
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• 2004

매립지에서 배출되는 메탄가스는 이산화탄소에 이어 두 번째로 많이 배출되는 지구온난화 가스이지만 열을 흡수하는 능력에 있어서는 이산화탄소 보다 25에서 35배 정도 더 크기 때문에 지구 온난화 현상에 대한 메탄가스의 영향은 중요하다고 할 수 있다. 매립지로부터 배출되는 메탄가스는 호기성 상태의 매립지 복토층을 통과 할 때 산화될 수 있으므로 매립지 복토층은 메탄가스의 배출을 저감시키는 바이오필터의 역할을 할 수 있다. 본 연구에서는 batch 실험을 통하여 매립지 복토층에서의 메탄산화속도에 대한 토양수분과 온도의 영향을 연구하였다. 최대 산화속도는 토양수분 15%(w/w), 배양온도 $35^{\circ}C$의 환경조건에서 $1.03{\mu}mol\;CH_4g^{-1}soil\;h^{-1}$으로 나타났다. 이러한 실험결과를 이용하여 토양수분과 온도를 함수로 하는 회귀모형을 개발하였다. 또한 전국에 4 군데 지역을 선발하여 각 지역의 토양수분과 온도 데이타를 수집하고 개발된 모형을 이용하여 각 지역에 위치하고 있는 매립장에서의 월 평균 메탄산화량을 예측하였다. 예측 결과 환경조건이 양호한 지역의 매립지 복토는 메탄의 배출량을 저감시킬 수 있는 효율적인 바이오필터의 효과를 가지지만 환경조건이 불리한 지역의 매립지 복토에서는 바이오필터의 효과가 크지 않는다고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.38-38
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• 1999

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 핵융합 실험 장치의 진공용기 및 진공용기 내부의 플라즈마 대향 부품들은 초고진공 (5$\times$10-9 Torr)의 달성을 위해 진공용기 내부의 이물질(H2, H2O, CO, CO2, CH4 등) 제거를 목적으로 SS316LN인 진공용기는 25$0^{\circ}C$, 탄소 물질인 플라즈마 대향부품은 35$0^{\circ}C$ 정도까지 가열(이하 베이킹)할 필요성이 있다. 이 가열방법으로 고온 질소가스를 진공용기 이중벽 사이로 흘려주는 방식과 코일에 저주파 교류전류를 흘려 진공용기를 유도가열하는 방식이 고려되고 있는데, 유도가열방식은 최대 유도 전력이 70kW 정도로 실제 베이킹에 필요한 열량을 공급하는데 있어 적잖이 부족하며 또 국부적인 가열 특성으로 인하여 KSTSR의 베이킹 방식은 전자의 가열방식을 우선적으로 채택하고 있다. 본 논문에서는 0-차원 해석을 통하여 진공용기와 플라즈마 대향 부품들에 대한 베이킹 계획을 결정하고 이를 만족시키기 위해 투입해야 할 열량을 직선적으로 증가하는 온도 곡선에서 각 부분의 온도 상승률을 다르게 설정한 세 경우와 F-자 형태로 변화하는 온도 곡선의 경우에 대해 각각 적용하여 시간에 따른 필요열량을 비교.검토하였으며, 이를 근거로 안정적인 베이킹 계획을 선정하였고 이 베이킹 계획의 실현을 위해 투입해야 할 고온 질소가스의 유량과 온도 도달시간까지 매 시간에서의 가스온도를 산출하였다. 토러스 형상의 토카막 진공용기와 플라즈마 대향 부품 및 다층단열재에 대한 해석 모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.157-157
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• 2010

RDF는 장기저장이 가능한 것이 특징 중의 하나이지만, 우리나라보다 앞서 대량저장을 시작한 일본의 RDF 저장 사일로에서 폭발사고가 발생한 사례가 있어, RDF를 실제로 저장하여 RDF 온도 및 가연성가스 발생상황 등을 장기간 감시 측정하여 사일로 안전관리지표를 도출하였다. 실험에 사용한 RDF 저장조는 직경 3.1m, 높이 11.4m의 사일로방식으로 제작하였다. RDF 저장량은 $70m^3$이었으며, 저장기간은 475일이었다. 사일로에는 15개의 열전대를 설치하여 사일로 표면, 직경방향 1.2m 지점 및 기온을 측정하여 수직방향 및 수평방향의 온도변화를 분석하였다. 가스 샘플링포트는 온도측정지점과 동일한 위치 설치하여 진공펌프로 흡인하여 테트라 백에 포집하여 GC로 분석하였으며, 가스샘플링은 17회 실시하였다. 비교적 대형 저장설비이고 RDF가 열전도성이 낮은 물질임에도 불구하고 사일로 내부온도는 기온보다는 높았지만, 기온의 영향을 많이 받아 7월에 정점, 1월에 하점을 나타내는 사인곡선과 같은 패턴을 보였다. 측정지점별 온도차는 수평방향 보다 수직방향에서 높게 나타났으며, RDF층으로 전열 및 축열이 진행되고 생화학반응을 촉진시키는 상승작용의 결과로 월평균온도가 $49^{\circ}C$를 나타내는 지점도 있었다. 실제 사일로는 RDF의 투입과 배출이 연속적으로 진행되어 방열이 이루어지므로 하계에 대량저장을 실시하지 않는 한 RDF층 내부에서 생화학적 반응열이 생성되더라도 $40^{\circ}C$를 상회할 가능성은 매우 희박할 것으로 판단된다. RDF 저장시 발생하는 가스는 대부분 $CO_2$였으며, 미량이지만 $H_2$, CO, $CH_4$도 검출되었다. 가연성 가스는 저장 후 2개월 동안은 발생하지 않았으며, 하계에는 타 계절에 비해 상대적으로 고농도로 검출되었다. 발생가스와 온도 및 $CO_2$와 $H_2$농도의 상관성은 높게 나타나지 않았지만, 정의 상관관계를 나타내었다. 저장한 RDF의 성상(수분, 발열량, 분화물)은 실험개시 전의 RDF분석결과와 실험종료 후 분석결과에서는 큰 차이가 나타나지 않았다. 따라서 RDF의 안전 저장을 위해서는 (1) 반입되는 RDF성상관리, (2) RDF가 2개월 이상 장기간 체류하는 데드스페이스가 발생하지 않고 선입선출이 확보되는 저장조 설계, (3) 사일로 내부에 최소 3개 이상의 지점에서 온도를 측정하여 상시감시하고 $40^{\circ}C$이하로 관리, (4) 발생가스는 CO, $CO_2$, $H_2$, $CH_4$ 등의 가연성가스를 모두 측정 감시하는 것이 바람직하지만, 최소 $CO_2$와 $H_2$는 상시감시하고 각각 1%와 100ppm 미만으로 관리, (5) 배풍기 등을 이용한 상시 환기실시, (6) 하계에는 대량저장이 이루어지지 않도록 저장조 운용계획 수립 등을 실시해야 한다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.1
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• pp.1-10
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• 2003

Pressurized fluidized bed combustion unit is operated at pressures of 1~1.5 MPa with combustion temperatures of 850~87$0^{\circ}C$. The pressurized coal combustion system heats steam, in conventional heat transfer tubing, and produces a hot gas supplied to a gas turbine. Gas cleaning is a vital aspect of the system, as is the ability of the turbine to cope with some residual solids. The need to pressurize the feed coal, limestone and combustion air, and to depressurize the flue gases and the ash removal system introduces some significant operating complications. The proportion of power coming from the steam : gas turbines is approximately 80:20%. Pressurized fluidized bed combustion and generation by the combined cycle route involves unique control considerations, as the combustor and gas turbine have to be properly matched through the whole operating range. The gas turbines are rather special, in that the maximum gas temperature available from the FBC is limited by ash fusion characteristics. As no ash softening should take place, the maximum gas temperature is around 90$0^{\circ}C$. As a result a high pressure ratio gas turbine with compression intercooling is used. This is to offset the effects of the relatively low temperature at the turbine inlet.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.740_741
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• 2009

발전소에 설치된 대용량 변압기의 고장사례에 절연유 온도에 따른 가스발생 형태, 가연성가스 성분비를 이용한 Rogers Ratio 법, 발생가스별 고장형태 및 원인분석 방법을 적용하여 고장원인을 진단하고 실제 확인된 고장원인을 고찰하였다. 사례 1은 저압측 탭권선이 과열로 손상된 사례로 온도에 따른 가스발생 형태 및 발생 가스별 고장 형태를 이용한 진단결과는 $300^{\circ}C$이상에서 과열이 된 것으로 진단되어 거의 일치하나 Rogers Ratio 법을 적용하면 $150^{\circ}C$ 정도에서 저온과열된 것으로 진단되어 약간의 차이를 보였다. 사례 2는 변압기 철심의 Burr 발생, 철심간 단락으로 인한 과열 및 아크가 발생된 고장으로 가스발생 패턴이 절연유 온도에 따른 가스발생 형태 및 사례 1과는 차이가 있고 특히, 내부 아크에 의해 발생되는 아세틸렌($C_2H_2$)은 계속 증가하는 반면 "Hot Metal Gas"중의 하나인 에탄($C_2H_6$)은 미량으로 특이한 가스발생형태를 보였다. Rogers Ratio 법과 발생가스별 고장 형태 및 원인분석법에 의한 진단결과는 일치하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.67-75
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• 1999

여러 종류의 내화재로 구성된 석탄가스화기에서의 온도분포 및 열손실량을 구하기 위한 전산해석을 수행하였다. 석탄가스화기 내화재 설계를 위한 적절한 방법론을 제안하기 위하여 1차원 이론적 해석, 2차원 전도열전달 해석 및 3차원 대류-전도 복합열전달 해석 등 세가지 방법론으로 해석을 각각 수행하였다. 해석 결과들은 석탄가스화기 실험 결과와 정상적 정량적으로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 결과의 정확성, 수치해석 상의 수렴성 및 계산시간 등을 종합적으로 고려해 볼 때, 전산해석에 핵심 경계조건인 가스화기 내벽의 온도를 적절히 설정할 수 있는 경우에는 2차원 전도열전달 해석이 공학적 설계에 적용하기 알맞은 방법론으로 판단되었다. 전산해석 결과에 의하면, 현재 실험이 진행중인 하루 3톤 처리 용량급의 석탄가스화기에서의 총 열손실량은 설계치 운전 기준으로 약 1% 정도인 것으로 판별되었다.

• Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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• 1999.10a
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• pp.176-180
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• 1999

미지 플랜트의 인식방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있으며, 하나는 연역적 방법으로서 대상 플랜트에 대한 열적·유체 역학적 법칙을 사용하여 물리적으로 모델을 수식화하는 방식이고, 다른 하나는 귀납적 방법으로서 측정된 입출력데이터에 의해 역으로 구조를 찾아가는 방식이다. 본 논문에서는 후자의 방법으로 가스터빈 발전소의 배기가스 온도계통 모델을 구하기 위해 현장에서 운전 데이터를 취득하였다. 그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 경험적으로 구현한 모델이 실제 운전데이터와 유사한 특성을 보임을 알 수 있었다. 이렇게 구현된 모델은 향후 발전소용 가스터빈 제어시스템을 새로이 구축하거나 튜닝하고자 할 때 배기가스 온도제어계통을 설계하는데 기초자료로 활용할 수 있다.