• 한국화재소방학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.35-40
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• 2012

본 연구에서는 WSR에서 혼합기의 CO첨가 효과에 따른 매연의 생성특성을 규명하기 위하여 수치해석 연구를 수행하였다. 연료는 에틸렌을 사용하였으며, 산화제는 순수 공기를 이용하였다. 서로 다른 당량비 조건(${\phi}$=2.0, 2.5, 3.0)에서 CO의 농도를 변화시켜가며 매연 생성 특성을 조사하였다. 10 %의 CO 첨가 경우에는 가장 작은 양의 CO를 유입하는데도 불구하고, 배출되는 CO의 몰분율이 다른 당량비 경우에 비해서 최대값을 나타낸다. 이는 초기 매연이 생성되는 지점에서는 매우 적은량의 CO가 매연이나 다른 탄소화합물로 변화함을 의미한다. 매연부피분율은 CO의 첨가량이 증가함에 따라 감소되는데 매연생성에서 중요 화학종인 pyrene과 아세틸렌의 생성이 CO의 첨가에 의해 저하되기 때문이다. 또한 당량비가 2.5인 경우에 가장 많은 매연이 생성됨을 확인 할 수 있는데, 이는 연료과잉조건과 연소온도의 적절한 기여로서 설명되어 질 수 있다. 또한, 표면성장율과 중요 화학종의 농도는 매연생성에 대한 HACA(hydrogen abstraction and carbon addition)기구를 정당화한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.389-395
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• 2017

본 연구는 정적 연소 조건에서 Octane 단일 연료 액적의 매연 생성 거동에 관한 정보를 제공하기 위해 수행하였다. 이를 위해 동일한 분위기 압력($P_{amb}$) 1.0 atm과 산소 농도($O_2$) 21%, 질소 농도($N_2$) 79% 조건에서 초기 액적 직경($d_0$) 변화에 따른 Octane 액적의 매연 생성 특성 실험 결과를 제시하였다. Octane 액적 연소 가시화는 초고속 카메라를 사용하여 촬영하였고, 분위기 조건은 제어 시스템에 의해 동일한 조건을 유지하였다. Octane 액적 연소 결과, 매연 생성량은 동일한 분위기 조건에서 초기 액적 직경 변화의 영향이 크게 나타나지 않았다. 또한, 매연 체적 분율 최댓값($f_{vmax}$)은 $135^{\circ}{\sim}315^{\circ}$ 측정 방향에서 높은 결과를 보였다. 이는 액적 점화 이후 Igniter의 이동 과정에서 생성된 Soot-tail로 인해 매연 체적분율 결과가 증가된 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.58-63
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• 2005

등유 풀화재의 화염과 연소에 의해 생성되는 연기의 특성에 대해서 조사하였다. 다양한 발열량을 위해 직경을 변하게 할 수 있는 팬버너를 제작하였다. 풀화재를 조사하기 위해 화염 높이와 떨림 주파수를 분석하였다. 실험적으로 풀화염 높이는 이론적 상관관계 증가율과 잘 일치하지만, 정량적으로는 등유의 연소율에 기인하여 과대 평가된 값을 보인다. 연기의 특성을 조사하기 위해 세 가지의 실험방법을 사용하였다. 먼저 가스분석기를 이용하여 연소시 발생되는 주요 가스 농도를 측정하였는데 이산화탄소의 생성과 산소의 소모율은 풀화염의 열방출율에 비례하지만, 일산화탄소의 발생에 대한 경향성은 발견할 수 없었다. 연기의 매연입자를 광감쇄법과 TEM 이미지를 이용하여 특성을 조사하였다 연기밀도는 발열량의 증가에 따라 매우 급격히 증가하였고, 등유 풀화염에서 발생한 매연입자들은 자연적인 연소조건임에도 불구하고 역확산 제트화염에서 생성된 매연과 유사한 형태와 탄화정도를 보임이 관찰되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.1-9
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• 2001

The soot yield has been studied by a premixed propane-oxygen-inert gas combustion in a specially designed disk-type constant-volume combustion chamber to investigate the effects of pressure, temperature and turbulence on soot formation. Premixtures are simultaneously ignited by eight spark plugs located on the circumference of chamber at 45 degree intervals in order to observe the soot formation under high pressures. The eight flames converged compress the end gases to a high pressure. The laser schlieren and direct flame photographs for observation field with 10 mm in diameter are taken to examine into the behaviors of flame front and gas flow in laminar and turbulent combustion. The soot volume fraction in the chamber center during the final stage of combustion at the highest pressure is measured by the in situ laser extinction technique and simultaneously the corresponding burnt gas temperature by the two-color pyrometry method. The pressure and temperature during soot formation are changed by varying the initial charge pressure and the volume fraction of inert gas compositions, respectively. It is found that the soot yield increases with dropping temperature and rising pressure at constant equivalence ratio, and that the soot yield of turbulent combustion decreases in comparison with that of laminar combustion because the burnt gas temperature increases with the drop of heat loss.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1421-1432
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• 2018

본 연구에서는 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 $600^{\circ}C$에서 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. 선박유로 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)와 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 열분해하여 생성된 수상오일을 MDO에 15~20% 까지 혼합 후 유화시켜 제조된 바이오에멀젼 연료의 연소 특성에 대하여 연구 하였다. 엔진 배출가스 및 온도, 출력을 측정하기 위하여 엔진 다이나모메터를 사용하였다. 바이오에멀젼 연료는 수분이 함유되어 있어서 연소실내의 기화잠열을 빼앗아가 배출가스의 온도를 낮춰주는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료에 함유된 수분이 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 매연을 감소시키는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료의 사용으로 연소실내의 온도 감소는 질소산화물 배출을 저감하는 것으로 나타났다. 바이오오일 함유량이 증가 하면 수분함량도 증가하여 전체 발열량이 줄어들게 된다. 따라서 출력이 바이오에멀젼 연료 사용량에 비례하여 감소하는 특성을 나타내었다. 선박용 연료로 사용되는 중질유는 매연과 질소산화물을 많이 배출한다. 선박용 연료로 바이오에멀젼 연료를 사용하면 매연과 질소산화물 배출을 줄여줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권4호
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• pp.836-847
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• 2016

본 연구는 바이오매스를 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. MDO(Marine Diesel Oil)와 수상오일을 유화시켜 생성된 에멀젼 연료의 특성과 배출가스를 연구 하였다. 바이오매스로는 톱밥을 사용하였고 $500^{\circ}C$에서 열분해하여 생성된 물과 탄화수소를 응축시켜서 수상오일을 얻었다. 수상오일을 MDO에 10~20% 까지 혼합 후 유화시켜 에멀젼 연료를 만들었다. 엔진 배출가스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다. 유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다. ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험한 결과 바이오매스오일 함유량 20%인 유화연료의 NOx 감소량은 약 25%, smoke의 총감소량은 약 60%, 그리고 약 15%의 출력손실을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.476-482
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• 2014

본 연구는 에멀젼 연료의 특성과 배출가스에 관하여 연구하였다. 엔진 배출가스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다. 유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다. ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험결과 함수율 17% 유화연료의 NOx 감소량은 약 24%, smoke의 총감소량은 약 73%, $SO_2$ 감소량은 약 11%, 그리고 약 13%의 출력손실을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권4호
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• pp.394-401
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• 2005

저온 플라즈마 연료개질 장치를 개발하여 여러 운전인자가 그 성능에 미치는 영향을 조사하였고 생성된 수소농후 개질가스를 무부하(Idle) 상태의 디젤엔진에 연소용 공기와 같이 주입하여 NO와 매연 저감효율에 미치는 영향을 조사하였다 전력 소모량이 증가할수록 개질반응의 점화가 더욱 용이하였으나 $H_2$ 농도, $H_2$ 수율, 에너지 전환율과 같은 저온 플라즈마 연료개질 장치의 성능은 O/C 비에 의해서만 영향을 받았는데 그 이유는 평형 반응온도가 O/C 비에 의하여 결정되기 때문이다. 저온 플라즈마 연료개질 장치에서의 $H_2$ 수율과 에너지 전환율은 O/C 비가 증가함에 따라 O/C 비가 $1.2{\sim}1.5$에서 33.4%와 66%의 최고값을 통과하였다. $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 O/C 비가 $1.2{\sim}1.5$ 이하인 범위에서 O/C 비가 증가함에 따라 증가하는 이유는 O/C 비가 높아짐에 따라 완전 산화반응이 충분히 일어나서 반응온도가 높아지기 때문으로 보인다. O/C비가 $1.2{\sim}1.5$ 이상인 범위에서 O/C 비가 증가함에 따라 $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 감소하는 현상은 과잉산소 조건에서 완전산화반응이 더욱 촉진되어 $H_2$ 수율과 에너지 전환율이 감소하였기 때문으로 보인다. 무부하 상태의 디젤엔진에 개질가스를 주입시 개질된 디젤/총디젤 무게비가 $18.2{\sim}23.5%$까지 증가할 때 NO저감효율과 매연제거효율은 각각 68.8%와 55.5%까지 증가하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제51권3호
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• pp.177-182
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• 2008

피혁 제조 공정 중 발생하는 프레싱 스크랩으로부터 회수된 동물성 유지를 이용하여 lipase-catalyst 전이에스테르화 실험을 실시하였다. 실험 결과, 반응온도 $45^{\circ}C$에서 전환율이 극대점을 나타내었으며, 반응온도 $45^{\circ}C$ 이상에서는 전환율이 점차적으로 감소되었다. 초기 효소의 불활성화를 막기 위해서는 1.5몰씩 4단계에 걸쳐 투입하는 것이 가장 높은 전환율을 나타내었으며, 1.5몰 미만의 methanol로 투입 단계를 4단계 초과하여 사용하였을 경우에는 오히려 전환율이 낮아지는 경향을 나타내었다. 종류가 다른 4가지의 리파제를 사용하여 돈지의 전환율에 미치는 영향을 실험한 결과 C. antarctica를 기원으로 하는 Novozyme 435를 사용한 경우 82.2%의 전환율을 나타내어 가장 효과적이었다. 수분 함유량이 증가할수록 전환율이 저하됨을 확인하였다. 1.2wt.%에서의 전환율은 수분이 없는 상태에 비해 약 40%나 낮게 나타나 프레싱 스크랩으로부터 회수된 유지를 정제 공정을 거쳐 수분을 완벽하게 제거하는 것이 전환율을 높이는데 매우 중요한 인자임을 확인하였다. 고정화된 효소를 반복 사용 실험에서는 2회 사용할 때 약간 전환율이 감소하였으나 계속적으로 반복 사용할 때에는 전환율의 감소율이 둔화되었다. 전이에스테르화 반응을 우지에도 적용한 결과 전환율에서 돈지 84%보다 높은 88%를 나타내었다. 이 반응에 의해 생성된 지방산 에스테르는 SOx를 발생시키지 않고, 매연 발생량이 최소화되는 바이오디젤로서 사용될 수 있을 것으로 사료되었다.