• 한국추진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.15-25
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• 2011

금속 연료 중 널리 사용되는 알루미늄의 연소 특성에 관하여 1차원 연소모델링을 제안하였다. 연소 모델링은 예열영역, 반응영역, 반응 후 영역, 세 영역으로 나누어 수행하였다. 또한 희박연소로 가정하여 단일 입자의 경우 입자크기와 당량비에 따른 화염속도, 나노와 마이크로 입자의 혼합물의 경우 혼합 비율에 따른 화염속도를 압력이 1기압 조건에서 계산하여 실험결과와 비교하였다. 단일입자의 경우, 입자의 크기가 작아질수록 화염속도가 빨라지고, 당량비가 낮아질수록 화염속도가 느려지는 현상이 관찰되었다. 나노와 마이크로 입자의 혼합물의 경우, 나노 입자의 함유량에 따라 화염속도는 빨라지며, 화염구조는 분리화염과 중첩화염이 나타남이 관찰되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.674-680
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• 2014

선박의 운항관리를 효율적으로 하기위한 관점에서 운항중인 선박의 운항관련 정보들의 모니터링에 관한 요구가 증가하고 있다. 주기관의 배기가스 배출물의 배출상태에 관한 모니터링도 그 중 하나이다. 그러나 실제 선박에서 배기 배출물의 배출량을 정확히 그리고 항시 측정한다는 것은 여러 가지 경제적, 기술적으로 어려운 문제가 적지 않기 때문에 운전 상태에 따른 적합한 예측 수단을 이용하는 것이 유용한 방법이 될 수 있다고 판단된다. 본 논문에서는 운항중인 디젤주기관의 실린더 내 압력을 측정하여 열발생율을 구하고, 정확한 연소온도를 구하기 위하여 단일영역모델(one-zone model)을 수정하여 NO 등 연소반응물의 생성량을 예측하기 위한 수정모델(modified one-zone model)에 관하여 언급한다. 이 방법은 단일영역모델의 계산결과를 이용하여 연소영역에서의 연소온도를 파악할 수 있는 방법이다. 또한, 이 방법을 이용하여 연소영역에 있어서의 공기과잉률 변화패턴이 연소영역 온도 및 NOx 생성량에 미치는 영향을 조사하고 실측 결과와의 비교를 통하여 연소과정의 공기과잉률의 실제 변화패턴을 추정하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.511-515
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• 2012

본 연구에서는 상용모사기를 이용하여 분할유동층 가스화기에서 로토석탄의 가스화 특성 모사를 수행하였다. 분할 유동층 가스화기는 가스화영역에서 일어나는 연소반응과 가스화반응(발열반응과 흡열반응)을 각각 다른 영역에서 일어날 수 있도록 반응기 내부를 분할한 가스화기이다. 분할유동층 가스화기의 주요 개념은 가스화에 요구되는 열을 연소영역에서 생성된 열을 이용하여 공급하는 것으로 가스화기 내부에서의 부분 연소를 억제하고, 격벽을 통한 열전달과 열매체의 이동을 통해 공급하는 것이다. 분할유동층 가스화기 모델은 열분해, 촤 가스화, 타르/오일 가스화, 촤 연소반응으로 4개의 영역을 가지도록 구현하였다. 열분해의 경우, 대상 석탄을 반응온도, 반응가스, 석탄주입량을 변화시켜 실험을 수행하여 실험데이터로부터 correlation 모델을 작성하였다. 가스화는 Gibbs free energy를 최소화하는 모델을 이용하고 촤 연소영역은 combustion 모델을 이용하였다. 분할유동층 가스화기 모사결과를 비교하기 위해 우선 단일영역 가스화기 모사를 수행하였다. 단일영역 가스화기의 경우 석탄열분해 반응기와 석탄가스화 반응기 두 개로 구성되며 반응모델은 분할유동층 가스화기와 일치한다. 분할유동층 가스화기 모사 결과, 냉가스효율은 84.4%로 단일영역 가스화기와 유사한 결과를 얻었으며 합성가스의 조성은 $H_2$와 $CH_4$이 다소 증가하고 CO와 $CO_2$가 다소 감소한 것을 확인하였다. 모델 검증을 위해 10건의 단일영역 가스화 실험에 대하여 모사를 수행하였다. 모사를 통해 얻어진 합성가스의 조성은 CO, $CO_2$, $CH_4$의 경우 실험결과와 모사결과가 거의 일치하는 반면 $H_2$의 경우 모사결과가 실험값과 비교하여 다소 높은 값을 갖는 것을 확인하였으나 경향은 실험값과 유사함을 확인하였다. 탄소전환율의 경우, 모델결과가 실험값과 비교하여 높은 전환율을 보이는 것을 알 수 있으며 이는 모사에 사용된 가스화 모델이 평형반응기로 반응기에서의 체류시간과 접촉시간이 실제 실험과 차이가 있기 때문으로 파악된다.

• 동력기계공학회지
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• 제2권2호
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• pp.20-26
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• 1998

Heat release data were obtained by analysis of cylinder diagrams from a test engine, naturally-aspirated small-size four-stroke DI diesel engine. These data were used to decide empirical coefficients of Whitehouse-Way's model, single zone combustion model. Finally, the comparison of calculated with experimental results was performed, and the accuracy of calculated versus experimental data of the model in predicting engine heat release and cylinder pressure was demonstrated.

• 한국추진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.68-74
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• 2014

1 N급 단일추진제 추력기 개발모델의 장기수명 연소시험 동안 펄스모드 성능 특성 및 성능 추이를 살펴보았다. 응답 시간의 경우 주입압력조건에 따른 편차가 상대적으로 크지 않았으며, 점화지연, 반응시간, 하강시간이 각각 32-35 ms, 86-91 ms, 89-98 ms인 결과를 보여주었다. 안정화된 펄스 영역에서 주입압력조건에 따라 임펄스 비트는 $3{\sigma}$ 기준 1.41, 1.32, 2.10%의 뛰어난 재현성을 보여주었다. 장기수명 연소시험 동안 임펄스 비트가 다소 감소하지만 그 감소폭은 제한적이며, 따라서 펄스모드 성능이 유지되었다. 추력 중심 지연 또한 장기수명 연소시험 동안 일정한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.9-18
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• 1995

The substitution of conventional fuel oil by alternative fuels is of immense interest due to liquid oil shortage and requirements of emission control standard. Among the alternative fuels, natural gas may be the most rational fuel, because of its widespread resource and clean est burning. Meanwhile, engine simulation is of great importance in engine development. Hence a zero-dimensional combustion model was developed for dual-fuel system. Natural gas was injected directly into the cylinder and small amount of distillate was used to provide the ignition kernel for natural gas burning. The intake air and exhaust gas flow was modeled by filling and emptying method. Although the single zone approach has an inherent limitation, the model showed promise as a predictive tool for engine performance. Its simulation was also made to see how the engine performance was influenced by the fuel injection timings and amount of each fuel.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제28권7호
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• pp.1063-1071
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• 2004

Accurate heat release analysis of cylinder pressure data is important for evaluating performance in the development of diesel engine However, traditional single zone first law heat release model(SZM) has significant limitations due to the simplified assumption of uniform charge and neglecting local temperature inside cylinder during combustion process. In this study. heat release rate based on single zone heat release model has been evaluated by comparison with computational analysis results using Fire code which is based on multi-dimensional model(MDM). To overcome limitations due to simplicity of single zone assumption. especially the influence of specific heat ratio on gross heat release has been esteemed and newly suggested were the equation $\gamma$= $\gamma$(${T/T}_{max}$) which describes the variations of gases thermodynamic properties with mean temperature and maximum mean temperature inside cylinder Single zone heat release model applied with this equation is shown to give very good results over whole range of operating conditions when compared with computational analysis results based on multi-dimensional model.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.9-17
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• 2015

기본 유동 형상은 상대적으로 얇은 중간층이 연료와 공기 사이에 끼어있는 평행 2단 혼합층으로 구성되어 있다. 본 연구는 중간층의 두께 변화에 따른 연소 향상을 수치해석을 통해 조사하였다. 이 경우에, 난류 혼합층에서 열 방출에 의한 효과가 중요하다. 수치해석을 수행하기 위해 완전 보존적인 비정상 2차 시간 정확도의 하부 반복 기법과 2차 총 변화 억제 기법을 k-${\omega}$ 전단응력이동 모델이 결합된 유한체적법과 함께 사용하였다. 다음과 같이 3개의 경우에 대해 해석을 수행하였다. 연료와 공기로 구성된 단일 혼합층, 연료와 공기 사이에 불활성 기체층이 끼어있는 2단 혼합층, 그리고 연료와 공기 사이에 차가운 연료층이 끼어있는 2단 혼합층. 수치해석은 중간 기체층이 1, 2, 4 mm 인 경우에 대하여 수행되었다. 기체층의 총 두께는 4 cm이다. 불활성기체층이 2, 4 mm인 경우와 저온의 연료층이 4 mm인 경우에 단일 혼합층의 경우보다 연소영역이 확대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권1호
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• pp.75-82
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• 2011

디젤의 대체연료인 디메틸 에테르의 반응기구 축소에 관한 수치해석을 수행하였다. 상세반응기구(79 개의 화학종과 351 개의 반응단계)를 기초로, 최대몰농도 해석과 민감도 해석을 균질 반응기 모델에 적용하였다. 축소반응기구는 상세반응기구의 착화지연기간과 비교하여 구축하였는데, 기준값으로 $7.5{\times}10^{-5}$을 적용했을 때 44 개의 화학종과 166 개의 반응단계로 구성된다. 축소반응기구의 계산 정확도를 검증하기 위하여 두 반응기구를 단일영역 균일예혼합 압축착화 엔진모델에 적용하였고, 축소반응기구의 계산결과는 상세반응기구의 결과와 일치하였다. 따라서 본 연구의 축소반응기구는 계산의 정확도의 손실 없이 DME 를 연료로 사용하는 압축착화엔진의 착화 및 연소 과정을 모사하는데 이용될 수 있다.