• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권4호
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• pp.81-89
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• 2018

본 연구에서는 초음속 유동장 내 연료 분사시 연소기의 공간적인 제한 조건을 고려하여 복수의 분사기간 배치 간격을 변화시키고 그에 따른 유동 구조, 연료의 침투 거리 및 연료-공기의 혼합 특성을 비교 분석하였다. 이를 위하여 널리 알려진 단일 분사구를 이용한 실험 조건을 모사하여 적용된 수치 모델을 검토하였으며, 동일한 분사 조건을 갖는 복수의 분사기를 이용하여 비반응 유동 해석을 수행하였다. 해석 결과를 바탕으로 분사구 간 거리에 따라 전압력 손실, 침투 거리, 및 혼합 성능 등을 정량적으로 비교하였다. 해석 결과 분사구 간 배치 거리가 매우 짧은 경우 분사 연료가 서로 융합되면서 유동장이 2차원 특성을 나타내었고 전반적으로 낮은 혼합 효율 특성과 높은 전압력 손실을 발생하였다. 분사구 간 거리가 멀어짐에 따라 분사 가스간의 상호작용이 감소하면서 혼합 효율이 증가하고 전압력 손실이 낮아지는 것이 관찰되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.53-60
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• 2002

단일 분사 노즐을 갖는 연소기 내부의 혼합과정에 대한 이해를 바탕으로 연료 분사 노즐을 이중으로 갖는 연소기의 혼합과정에 대한 수치연구를 수행하였다. 수치연구를 위하여 3차원 Navier-Stokes 방정식과 k-$\omega$ SST난류 모델을 이용하여 연료 이중 분사 유동을 모사하였다. 이중 분사구 사이의 거리 변화에 따른 혼합특성의 변화를 살펴보기 위하여 파라메터 연구를 수행하였다. 연료 이중 수직분사에서 두 분사기의 유동 및 혼합특성은 서로 상당히 다른 경향을 보이며, 후방 분사기의 유동 및 혼합특성은 전방 분사류의 영향을 받아 더 크게 팽창하고 침투거리가 증가하는 것으로 나타났다. 어떤 특정 거리가 되기 전까지 분사기 사이의 거리가 증가할수록 전체적인 혼합률과 침투거리가 증가하는 등 혼합특성이 개선되지만, 특정 거리보다 크게되면 오히려 혼합특성이 악화되는 것으로 나타났다. 이는 이중분사기에서 최적인 혼합특성을 위한 두 분사기 사이의 거리가 존재함을 의미하는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.512-512
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• 2017

날로 심각해지는 해수 오염, 유류사고, 해파리에 의한 인명피해 및 발전소의 경제적 피해사고, 해양 쓰레기 등과 같은 해양 환경 문제가 발생하고 있다. 이러한 해양환경문제를 해결하기위해 생물학적 방법과 물리적 방법이 있으나 생물학적 방법은 개체군과 종류의 변화로 그 적용이 어려운 실정이고, 물리적 방법은 지속적인 제거를 위한 비용적인 문제와 인부 및 자원봉사자의 안전문제가 발생한다. 따라서 에어버블을 이용한 각종 친환경적 방법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 에어버블 차단막의 차단율을 증가시키기 위해 현장조건 내에서 에어버블의 거동특성에 대한 실험을 하였다. 실험을 위해 회류식 개수로 에어버블 거동실험장치를 제작하였다. 실험장치는 길이 8.1m, 높이 1.2m, 폭 0.7m이며, 두께 10mm의 투명 아크릴를 사용하여 에어버블의 거동을 관찰 할 수 있게하였다. 대형펌프를 사용하여 물이 회류함을 통해 흐름유속을 만들어 현장조건을 고려하였다. 에어버블을 분사하기 위해 압축공기 저장탱크와 연결된 분사구가 있으며, 노즐의 크기(0.5mm~1.0mm)로 분사량을 조절하고 분사압은 별도의 조절장치를 이용하여 0~5bar 범위의 분사압 조절을 가능하게 하였다. 초고속 카메라와 3축유속계를 사용하여 에어버블의 이동경로, 유속 및 에어버블의 거동을 측정하였다. 실험을 통한 구간별 에어버블의 거동 분석 결과, 상승속도는 분사구에서 분출되는 구간인 0~0.8m 에서는 상승속도가 증가하고, 0.8~1.2m구간에서는 속도가 다시 상승하는 경향을 확인하였다. 이는 수표면에 가까워질수록 수압이 작아져서 에어버블의 크기가 커짐에 따라 부력이 커짐으로 판단된다. 같은 이유로 분사량이 많을수록 상승속도도 같이 증가되는 것으로 나타났다. 유속에 따른 거동은 유속을 0.1m/s~0.5m/s로 조정하여 유속별 에어버블이 수표면까지 도달하는 거리, 속도 및 이동경로를 분석하였다. 유속과 에어버블이 수표면까지 도달하는 거리는 비례하여 증가하는 것을 확인하였다. 실험결과를 바탕으로 조건에 따른 에어버블 거동 경험식을 도출하였다. 본 실험은 회류식 개수로 에어버블 거동실험장치를 활용하여 에어버블 거동 경험식을 제시하였으며, 이를 바탕으로 에어버블 차단막 기술 개발을 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.64-71
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• 2005

효과적인 초음속 연소를 위해 연료와 공기의 빠른 혼합이 필요하며, 혼합 향상을 위해 연료분사 방식에 대한 여러 연구들이 수행되어 왔다. 본 연구에서는 길이-깊이 비가 4.8, 후면 경사각이 $22.5^{\circ}$인 개방형 공동 모델을 사용하였으며, 마하수 1.92에서 운동량비에 따른 분사구 주변의 유동 특성 및 연소실 내 압력 분포를 슐리렌 가시화와 압력 측정을 사용하여 파악하였다. 운동량비는 연료의 침투거리와 분사지역의 유동에 큰 영향을 끼친다.

• 한국가스학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-7
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• 2014

본 연구에서는 LPG자동차용 LPG 액상분사 인젝터의 분사구 앞에 장착할 수 있는 플라즈마 개질기의 개발을 진행하였다. 이 개질기는 플라즈마 방전이 발생하는 영역에 공기와 LPG 연료를 분사시켜 고분자 탄소연료를 열해리시키고 추가로 수소를 발생시키기 위한 목적으로 개발되었다. 인젝터와 플라즈마 발생부와의 거리와 기하학적인 방전길을 최적화하여 개질 반응이 일어나는 인젝터 개질기를 완성하였으며, 개질 결과 공급 전력 70~100W 일 때 HC은 전체 개질가스의 약 0.7% 이며, 수소는 1.2~1.5% 발생하였다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.22-28
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• 2021

발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 성능 개선 및 검증을 위하여 기존 노즐에서 연료 분사 특성을 개선한 노즐(분사구 직경 증가, 분사구 수 감소, 총 분사면적 유지)을 이용하여 고압 및 다중화염 조건에서 실험 연구를 수행하였으며 배기가스 특성을 기존 노즐과 비교하였다. 실험 결과로는 노즐의 연료 직경을 크게 한 경우 연소용 공기로 연료의 침투 거리가 증가하기 때문에 콘 내부에서 연료와 공기의 혼합특성이 개선되어 상압뿐만 아니라 압력 상승 시 NOx 배출 농도는 감소하며 다중 화염의 경우 화염간 연소영역의 중첩이 감소하게 되어 NOx 배출은 감소하지만 화염 안정성은 저하된다. 연료 분사구를 개선한 노즐의 발전 플랜트 실증 결과는 실험 결과와 같이 기존 노즐에 비하여 NOx 농도가 낮게 배출되었다.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.25-31
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 노즐의 여러 연료 분사 방식에 대하여 NOx와 CO의 배출 특성, 화염 안정성 및 연소실 온도 분포에 대한 연소특성을 비교하였다. 주 연구 결과로는 연료홀 개수가 동일하고 연료 홀 직경이 감소하는 경우와 연료 홀면적이 동일하고 연료 홀 수가 감소되는 경우 연료의 연소용 공기층 침투가 커지기 때문에 NOx의 배출은 감소하지만 화염 안정성은 감소하게 된다. 그리고 동일 연료 홀 면적을 이용하는 분사방식에 있어서 연료 홀을 교차 변경하는 경우 연료의 평균 침투거리 증가로 NOx의 배출이 감소되며 연료 침투거리가 적은 연료가 화염을 안정화시키는 역할을 한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제29권4호
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• pp.223-228
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• 2002

본 연구실에서 개발된 particle inflow gun (PIG)은 조작이 간편하고, 사용비용도 저렴하며, 식물 세포 내의 유전자 도입효율이 높은 특징을 갖고 있다. PIG 장비를 이용하여 벼 캘러스 내로의 유전자 도입 조건을 검토하기 위해서 사용된 vector는 pIG121Hm으로서 T-DNA 내부에 intron GUS ($\beta$-glucuronidase)와 hygromycin 및 kanamycin 저항성 유전자를 포함하고 있다. 또한 벼 캘러스 내에 물리적으로 DNA를 도입할 때에 DNA 도입 효율과 관계가 높은 요인들을 GUS의 발현빈도를 통하여 조사하였다. 그 결과 gold particle에 DNA를 부착하는 과정에 사용되는 spermidine과 calcium chloride의 경우 무첨가구에 비해 16 mM의 spermidine과 1.5 M의 calcium chloride 첨가구에서 GUS 발현율이 각각 2배, 3배 증가하였다. 그리고 1회 분사되는 gold particles양이 2 mg의 경우 가장 높은 GUS 발현율을 보여주었으며, 또한 PIG장비의 분사거리와 헬륨의 압력은 벼의 배양세포의 경우 12cm의 분사거리에서 3.5 bar (50 psi)의 헬륨압력으로 분사하였을 때 GUS 발현율이 가장 높았다. 이상의 결과에서 PIG 장비를 이용한 유전자 도입은 본 연구에서 검토한 최적의 조건을 이용하였을 경우 기존에 많이 사용되고 있는 Biolistic Gun (Bio-Rad 사)과 거의 비슷한 유전자 도입효율을 보여 주었다. 특히 PIG 장비의 경우 조작이 매우 간편하고, 분사에 사용되는 일회용 부품이 필요하지 않기 때문에 대량의 반복실험을 필요로 하는 연구에서 손쉽게 사용되리라 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.303-303
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• 2013

표면에 부착된 나노/마이크로 입자는 다양한 분야에서 오염물질로 작용한다. 특히 형상이 미세하고 공정 단계가 복잡한 반도체 및 디스플레이 등의 전자 소자 공정에서 미치는 영향이 크다. 따라서 입자상 오염물질의 제거에 관하여 상용화된 습식 세정 방법이 다양하게 존재하지만 표면 손상, 화학 반응, 부산물, 세정 효율 등 여러 가지 문제점이 있어 새로운 세정 방법이 요구된다. 이에 건식 세정 방법, 그 중에서도 입자의 충돌을 통해 제거하는 방법인 에어로졸 세정, 필렛 세정 등이 개발되었으나 마이크로 크기로 생성되는 입자로 인하여 형상의 손상이 크다. 따라서 본 연구에서는 나노 단위로 기체/고체 혼합물만 생성하여 세정하는 가스 클러스터 세정 방법을 이용하여 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. 클러스터 세정 장비를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사 거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터를 이용한 세정 특성을 정의 및 제어하기 위하여 생성되는 클러스터 특성에 관하여 이론적, 수치 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 먼저, $CO_2$의 물리적 특성 및 이를 이용한 특정 크기 오염 물질을 제거하는데 요구되는 임계 클러스터 크기 계산을 이론적으로 구하였다. 이는 오염물질의 부착력과 클러스터의 운동량 전달에 의한 제거력의 비교를 통해 이루어졌다. 두 번째로 클러스터 크기분포를 수치 해석적으로 예측하기 위하여 각 조건에 대하여 유동해석을 수행하고 이를 통해 구해진 노즐 내 기체의 냉각 속도를 GDE (General Dynamic Equation) 계산에 대입하여 구하였다. 마지막으로 PBMS(Particle Beam Mass Spectrometer)를 이용하여 실험적으로 클러스터 크기분포를 각 조건에 대하여 구할 수 있었다. 또한 크기 분포 경향에 대한 간접적 확인을 위하여 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼에 클러스터의 충격으로 생성된 크레이터 크기의 경향을 분석하였다. 이와 같은 방법에 의하여 생성되는 클러스터는 노즐의 유량 증가, 온도 상승에 각각 비례하여 작아지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제20권4호
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• pp.1-6
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• 2016

버스와 같은 대형 차량에서 사용되는 대형 CNG 엔진에는 가스 연료 분사를 위한 인젝터가 6개 가량의 단위로 모듈 형태를 구성하고 있다. 이러한 인젝터 모듈은 연료 공급을 위한 입출구가 각각 한 곳으로 구성되어 있으며 쓰로틀 후단을 통하여 흡기관으로 연료를 공급하는 방식이므로 과도 운전에 대한 응답성이 매우 낮은 구조를 형성하고 있다. 본 연구에서는 이러한 인젝터 모듈의 내부 유로에 대한 유동 해석을 통하여 응답성을 개선할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 결론에 따르면 내부 유로의 체적을 감소시킴으로써 가스 연료의 공급 응답성을 개선할 수 있었고, 각각의 인젝터에서 모듈의 출구까지의 거리를 동일하게 하는 방안도 응답성과 연료 공급량의 선형성을 확보할 수 있는 것을 확인하였다. 다만 각 인젝터의 분사 순서 시기에는 큰 영향을 받지 않는 결과를 보였다.