• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.219-222
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• 2015

The kinetic analysis of energetic materials using Differential Scanning Calorimetry (DSC) is proposed. Friedman Isoconversional method is applied to DSC experiment data and AKTS software is used for analysis. The frequency factor and activation energy are extracted as a function of product mass fraction. The extracted kinetic scheme does not assume multiple chemical steps to describe the response of energetic materials; instead, multiple set of Arrhenius factors are used in describing a single global step. The proposed kinetic scheme has considerable advantage over the standard method based on One-Dimenaionl Time to Explosion (ODTX). Reaction rate and product mass fraction simulation are conducted to validate extracted kinetic scheme. Also a slow cook-off simulation is implemented for validating the applicability of the extracted kinetics scheme to a practical thermal experiment.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.608-613
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• 2019

자동차 배기가스에 포함된 질소산화물은 심각한 대기 오염을 일으키는 주요한 요인 중의 하나이다. 질소산화물은 연소가 고온 조건에서 진행되는 경우에 생성되므로 일반적으로 배기가스 재순환 방법을 사용하여 연소 온도를 낮추어 저감시킨다. 배기가스 재순환 비율이 높아질수록 질소산화물의 양은 감소하나 연소가 불안정하게 되어 일산화탄소와 연소실 내의 연료가 연소 되지 않고 나오는 미연탄화수소의 양이 증가하여 오히려 오염물질을 증가시킨다. 본 논문에서는 연소 안정성 향상을 위해 연료 입자에 음파를 조사하여 연료 입자의 움직임을 증가시는 방안 및 배기가스재순환 비율의 증가에 따른 엔진 성능 향상에 대하여 연구하였다. 이에 대한 기본 연구로, 유동해석 소프트웨어를 사용하여 여러 주파수의 음파를 연료 입자에 조사하여 연료 입자의 속도 변화에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 연료 입자의 크기가 크면 저주파의 음파에 의해, 연료 입자의 크기가 작으면 고주파의 음파에 의해 영향을 많이 받음을 알 수 있었다. 또한 연소 안정성 향상이 엔진 성능에 미치는 영향에 대해 엔진 해석 모델을 사용하여 연구하였다. 해석 결과, 배기가스 재순환 비율을 15% 증가시킨 경우, 질소산화물의 농도가 45% 저감되고, 열효율이 10% 향상됨을 확인하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권1호
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• pp.53-64
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• 2007

고연소도 경수로사용후핵연료를 이용하여 voloxidation 및 소결 열처리 공정으로부터 세슘의 시간에 따른 방출 거동을 실험적으로 평가하였다. 사용후핵연료 voloxidation 공정에서는 fragment 형태의 시편을 사용하여 최대 $1,500^{\circ}C$의 산화 및 환원 분위기에 따른 세슘 방출 거동을 상호 비교하였으며, 소결 공정에서는 압분체를 이용하여 4% H2/Ar 환원분위기 에서 열처리 온도 변화에 따른 세슘방출 특성 변화를 분석하였다. 산화 분위기에서 fragment 형태의 사용후핵연료로부터 세슘 방출 온도 구간은 $800{\circ}C{\sim}1,200^{\circ}C$였으며, 환원 분위기에서 압분체로부터 방출 온도 구간은 $1,100{\circ}C{\sim}1,400^{\circ}C$로서, 산화에 의한 사용후핵 연료의 분말화가 세슘 방출 거동에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 아울러 사용후핵 연료로부터 세슘 방출 거동에 영향을 미치는 주요 인자는 사용후핵 연료내 세슘 화합물의 화학적 형태뿐만 아니라 결정립 및 핵연료 표면으로의 확산 속도에 지배를 받음을 알 수 있었다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 추계 학술대회 논문집
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• pp.237-246
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• 2005

고연소도 PWR 사용후연료 건식저장용기의 전복사고조건에 대한 해석 검증을 위한 1/3 축소모델의 시험을 실시하였다. 전복해석은 전각각도에 따른 위치에너지와 동일한 운동에너지를 가지는 초기각속도를 이용하여 결정된 각 점에서의 속도를 충돌직전 모델에 대한 초기경계값으로 입력하여 해석하였다. 전복각도 $50^{\circ}$에 대한 l/3 시험모델 전복시험를 실시하였다. 전복시험에 따른 캐니스터의 구조적 건전성을 확인하기 위하여 육안검사 및 비파괴검사를 실시하였다 시험에서 취득한 변형률과 가속도를 해석결과와 비교하여 해석에 대한 검증을 실시하였다. 전복충격에 의하여 저장용기의 뚜껑에 변형이 발생되었지만 캐니스터의 구조적 건전성의 손상은 없었다. 전복해석은 보수적인 결과를 보여줌을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권10호
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• pp.93-101
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• 2004

액체 로켓엔진에서 발생하는 고주파 연소 불안정성을 예측하기 위해 선형 안정한계를 계산하는 방법을 연구하였다. 기존의 선형이론에 근거하여 유도된 선형 안정한계를 나타내는 안정한계 식을 채택하였으며, 그 식을 구성하는 각각의 항을 정량적으로 평가하는 방안들이 제시되었다. 안정한계 계산에 필요한 열-화학 물성치와 유동 변수를 열역학적 평형계산과 CFD 해석 및 실험 결과로부터 평가하는 구체적 절차들을 상세히 제시하였다. 실제 로켓엔진으로서 시험 데이터가 확보되어 있는 KSR-III 로켓엔진에 대해서 제시한 방법을 적용하여 안정한계 곡선을 구하였다. 계산결과는, 해당 엔진에 대해 정량적으로 타당한 안정한계 곡선을 보여주었다. 이를 토대로 해당 엔진의 안정성 특성을 분석하였다. 본 연구에서 제시된 선형 안정한계 계산 방법은 진정한 예측의 1차적 근사로서 활용할 만한 가치가 있으며, 엔진 개발 초기에 근사적으로 안정성 경향을 분석하기에 유용할 것이다.

• 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.

• 에너지공학
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• 제6권2호
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• pp.203-211
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• 1997

본 연구에서는 지구 온난화 연소폐가스를 모델로 한 $CO_2$-$N_2$혼합 기체의 화학흡수법에 의한 기체 분리 실험을 행하였다. 반회분식 기포부상 반응 장치를 이용하여 최적흡수액의 조건을 탐색하였고, 충진 흡수탑을 이용하여 흡수 속도를 측정, 실험 결과를 이론적 예측값과 비교.분석하여 흡수현상에 대한 적절한 해석을 하고자 하였다. 본 실험에 사용한 흡수제는 Monoethanolamine(MEA)이었고, 대상 기체는 화력발전소의 연소배가스의 주요성분이 $N_2$79%, $CO_2$15%, $O_2$4%인바, $N_2$: $CO_2$가 몰비 85:15의 비율인 모델가스를 혼합기체로 사용하였다. 실험조건하에서 $CO_2$loading과 $CO_2$제거율을 측정하였고, 흡수속도를 구하기 위하여 Enhancement factor를 도입하고 Film 모델과 Higbie 모델을 적용하였다. 흡수액의 최적농도는 4-5 M인 것으로 나타났으며. Higbie model에 의한 흡수속도 예측은 실측치와 잘 일치하여 연소폐가스 중의 고농도 $CO_2$가스의 흡수에 적용이 가능한 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권5호
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• pp.752-760
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• 2018

경유자동차에서 배출되는 탄소 입자상 물질 연소 온도구간을 낮추는 것은 미세먼지 배출 저감과 내연기관 자동차의 고연비 저배출 성능 구현이라는 측면에서 매우 중요한 기술적 과제 중 하나이다. 본 논문에서는 탄소 입자상 물질의 산화를 위해 오존을 산화제로 이용하고 백금계 산화촉매를 동시에 적용했을 때 관찰되는 $150^{\circ}C$ 부근 저온영역에서의 탄소 입자상 물질 연소반응에 관하여 논했다. 백금계 산화촉매를 적용했을 때 오존에 의한 탄소 입자상 물질의 산화속도를 크게 개선시키지 못했지만 연소반응의 이산화탄소 선택도를 향상시켰으며, 탄소 입자상 물질의 선택적 산화를 위해 고려된 NO의 $NO_2$로의 사전 전환($NO_2$-rich 조건)은 $NO_2$와 오존의 상호 상승작용에 의해 $150^{\circ}C$ 부근 온도영역에서의 탄소상 입자물질 연소성능을 높이는데 효과가 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.47-53
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• 2013

본 연구에서는 고에너지 금속 알루미늄 군입자 연소 화염 분석을 위한 측정기법 개발 연구로서 스펙트로메터를 사용하여 화염 온도와 자발광 스펙트럼을 측정하였다. 마이크로 크기의 알루미늄 군입자 연소 반응시 발생하는 화염온도는 약 2400 K 이상의 초고온이므로 비접촉식 광학 계측 방법을 사용하였으며, 측정을 위해 개발된 기법은 520 nm, 640 nm를 사용하는 이색법을 응용한 방법과 광대역 파장 비교법으로서 각각의 방법은 정밀하게 검증 후 실험에 적용되었다. 연소실 하단에서 화염온도 측정결과 두 방법 모두 2400 K 이상의 화염온도를 확인할 수 있었으며 자발광 측정 결과 알루미늄 연소 반응시 가장 지배적으로 발생하는 화학종인 AlO를 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권3호
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• pp.44-50
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• 2019

HNIW는 고에너지 물질로 4가지 결정상(${\alpha},\;{\beta},\;{\gamma},\;{\varepsilon}$)을 가지고 있으며, 결정상에 따른 열적 특성이 변화하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 혼합형 고체 추진제의 한 종류인 나이트레이트 에스터 폴리이서(Nitrate Ester Polyester; NEPE)계열의 추진제에서 주로 사용되는 HNIW의 결정상에 따른 추진제점도, 기계적 물성 및 연소특성 변화를 관찰하였다. HNIW의 결정상에 따라 경화 추진제의 기계적 물성은 큰 변화가 없으나, 연소 특성에는 큰 차이를 보는 것으로 확인할 수 있었다. 추진제의 높은 밀도와 안정된 연소특성을 동시에 고려할 때, HNIW의 결정상은 NEPE계 추진제의 주요 인자로 확인할 수 있다.