최근 탈석유 에너지 이행의 목표가 분명해지는 가운데 천연가스가 가교연료로서 주목받고 있다. 천연가스는 옥탄가가 높아 압축비를 높여도 노킹이 일어나지 않기 때문에 열효율과 출력을 두루 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 기존 내연기관 하드웨어 시스템에 천연가스 공급 시스템 적용을 비교적 용이하게 할 수 있다. 본 연구에서는 승용 가솔린 직분사 터보 엔진을 천연가스 포트분사식 터보 엔진으로 개조하여 터보가 작동되는 운전 영역에서 대상 엔진의 연소 및 성능을 종합적으로 측정 및 비교하였다.
논문에서는 상용급 가스터빈을 대상으로 해서 셰일가스를 연료로 공급할 때 유동 및 연소특성을 3-D 수치해석적 방법으로 구하였다. 이 때, Standard k-e 난류모델, 2단 메탄산화반응, Finite rate/Eddy dissipation 반응모델, DTRM 복사모델이 사용되었고, 기준조건(도시가스, PR 0.07)에서 출구 측에서 형성되는 온도는 이전 문헌 값과 비슷한 값을 보였다. 위 모델을 바탕으로 해서 연료조건으로 기존의 도시가스 외에 세 가지 셰일가스 조건(도시가스 대비 열량기준 80%, 90%, 105%)을 선정하였고, 각 연료조건에 대하여 세 가지 연료분사조건(PR=0.7, 0.9, 0.11)에 대한 해석을 수행하였다. 해석결과, 모든 셰일가스 연료공급 조건에 대하여 도시가스 대비 온도 혹은 NOx 측면에서 연소안정화를 만족하였다. 또한 모든 조건에 대해서 PR이 증가할수록 출구측 평균온도는 일정했지만 NOx량은 증가하였다. 이는 파일럿비가 증가할수록 상대적으로 확산연소가 증가했기 때문이다.
Cu based amorphous ($Cu_{54}Zr_{22}Ti_{18}Ni_{6}$) powders were deposited onto Al 6061 substrates by cold spray process with different powder preheating temperatures (below glass transition temperature: $350^{\circ}C$, near glass transition temperature: $430^{\circ}C$ and near crystallization temperature: $500^{\circ}C$). The microstructure and macroscopic properties (hardness, wear and corrosion) of Cu based amorphous coating layers were also investigated. X-ray diffraction results showed that cold sprayed Cu based amorphous coating layers of $300{\sim}350{\mu}m$ thickness could be well manufactured regardless of powder preheating temperature. Porosity measurements revealed that the coating layers of $430^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$ preheating temperature conditions had lower porosity contents (0.88%, 0.93%) than that of the $350^{\circ}C$ preheating condition (4.87%). Hardness was measured as 374.8 Hv ($350^{\circ}C$), 436.3 Hv ($430^{\circ}C$) and 455.4 Hv ($500^{\circ}C$) for the Cu based amorphous coating layers, respectively. The results of the suga test for the wear resistance property also corresponded well to the hardness results. The critical anodic current density ($i_{c}$) according to powder preheating temperature conditions of $430^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ was lower than that of the sample preheated at $350^{\circ}C$, respectively. The higher hardness, wear and corrosion resistances of the preheating conditions of near $T_{g}$ and $T_{x}$, compared to the properties of below $T_{g}$, could be well explained by the lower porosity of coating layer.
Cu based amorphous ($Cu_{54}Zr_{22}Ti_{18}Ni_6$) coating was produced by cold spraying as a new fabrication process. The microstructure and macroscopic properties of amorphous coating layer was investigated and compared with those of cold sprayed pure Cu coating. Amorphous powders were prepared by gas atomization and Al 6061 was used as the substrate plate. X-ray diffraction results showed that Cu based amorphous powder could be successfully deposited by cold spraying without any crystallization. The Cu based amorphous coating layer ($300{\sim}400{\mu}m$ thickness) contained 4.87% porosity. The hardness of Cu based amorphous coating represented $412.8H_v$, which was correspond to 68% of the hardness of injection casted bulk amorphous material. The wear resistance of Cu based amorphous coating was found to be three times higher than that of pure Cu coating. The 3-point bending test results showed that the adhesion strength of Cu based amorphous coating layer was higher than that pure Cu coating. It was also observed that hard Cu base amorphous particle could easily deform soft substrate by particle collisions and thus generated strong adhesion between coating and substrate. However, the amorphous coating layer unexpectedly represented lower corrosion resistance than pure Cu coating, which might be resulted from the higher content of porosity in the cold sprayed amorphous coating.
The effects of different spray angles (90°, 85°, 80°) on the microstructure and mechanical properties of a Y2O3 coating layer prepared using the atmospheric plasma spray (APS) process were studied. The powders employed in this study had a spherical shape and included a cubic Y2O3 phase. The APS coating layer exhibited the same phase as the powders. Thickness values of the coating layers were 90°: 203.7 ± 8.5 ㎛, 85°: 196.4 ± 9.6 ㎛, and 80°: 208.8 ± 10.2 ㎛, and it was confirmed that the effect of the spray angle on the thickness was insignificant. The porosities were measured as 90°: 3.9 ± 0.85%, 85°: 11.4 ± 2.3%, and 80°: 12.7 ± 0.5%, and the surface roughness values were 90°: 5.9 ± 0.3 ㎛, 85°: 8.5 ± 1.1 ㎛, and 80°: 8.5 ± 0.4 ㎛. As the spray angle decreased, the porosity increased, but the surface roughness did not show a significant difference. Vickers hardness measurements revealed values of 90°: 369.2 ± 22.3, 85°: 315.8 ± 31.4, and 80°: 267.1 ± 45.1 HV. It was found that under the condition of a 90° angle with the lowest porosity exhibited the best hardness value. Based on the aforementioned results, an improved method for the APS Y2O3 coating layer was also discussed.
Supercavitation is a phenomenon in which the cavity covers the entire underwater vehicle. The purpose of this paper is to compare and analyze the thermal effect on the cavity characteristics by changing the ventilated gas temperature through computational analysis. For this study, a homogeneous mixture model based on the 3D Navier-Stokes equation was used. As a phase change model, it is its own code considering both pressure change and temperature change. A dimensionless number Tm was presented to analyze the numerical results, and as the Tm increased, the cavity length increased by about 3.6 times and the cavity width by about 3.3 times at 393.15 K compared to room temperature. Analyzing these thermal effects, it was confirmed that rapid heat exchange and heat transfer between the gas phase and the liquid phase occurred at the location where the ventilated gas was sprayed, affecting the cavity characteristics. In addition, it can be confirmed that the initial cavity surface becomes unstable as the ventilated gas temperature increases, and it can be confirmed based on the numerical analysis results that the critical temperature at which the cavity surface becomes unstable is 373.15 K.
본 연구에서는 국내외에서 널리 사용되고 있는 액상화 보강 및 지반 보강 공법들에 대해 공법 특성별로 검토하고, 각 보강방안의 경제성 및 보강효과를 분석하였다. 또한 분석 결과를 바탕으로 신설구조물 및 기존구조물의 액상화 보강시 적절한 보강 방안 적용성 평가를 수행하였다. 보강방안 별 경제성, 보강효과를 바탕으로 보강 방안의 적용성을 평가한 결과, 신설 구조물의 보강시에는 대형장비를 적용하여 시공성이 확보되는 다짐계열 공법이 유리하며, 기존 구조물에서는 저유동성 몰탈 주입공법(C.G.S공법) 및 고압분사공법(J.S.P공법)의 적용이 적절할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 고분자 중공사막 모듈을 산기 도구로 사용하여 미세 기포 발생을 도모하였고 영상정보를 기반으로 하는 이미지 분석 기법을 적용하여 발생한 기포 특성을 파악하고자 하였다. 기포의 이미지 분석 결과, 고분자 중공사막 모듈을 통해 수중에 분사된 기포는 산기석을 통한 기포보다 약 30~64% 작은 크기로 발생되는 것을 관찰하였고, 기포의 70% 이상이 0.2~0.82 mm 범위에 분포된 반면, 산기석의 경우는 0.77~1.08 mm의 범위에 속한 기포가 80% 이상이었다. 산기석과 고분자 중공사막모듈을 각각 기포발생 장치로 사용한 부상조를 운영하였을 때 반응조에 잔존하는 플록의 크기는 산기석을 이용했을 때가 고분자 중공사막 모듈의 경우보다 더 큰 것으로 나타났다. 이는 고분자 중공사막 모듈에 의해 발생한 미세기포가 충돌 효율의 증가 때문에 크기가 작은 콜로이드 입자들까지 응집/부상할 수 있는 기회를 제공하였기 때문이다. 따라서 부상공정에 고분자 중공사막모듈을 산기장치로 활용하였을 경우 응집부상 제거효율이 증가할 수 있는 가능성을 보였다. 또한 본 연구에서 사용한 이미지 분석기법은 제공된 영상정보를 기반으로 기포의 기초 특성들과 관련된 정보습득을 위한 분석도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 돼지 반막양근(semimembranosus muscle, SM)으로부터 획득된 수리미 유사물의 최적의 가열조건을 모색하고자 겔 특성에 미치는 다양한 가열온도와 가열시간의 효과를 조사하였다. 가장 현저한 변화는 수세과정에서 SM으로부터 SLM 처리하는 과정중 지방함량(약 1%)의 감소가 발생하였다. 겔의 강도와 인장강도는 가열온도 $75^{\circ}C$에서 20분간 가열했을 때 현저히 증가하였다(p<0.05). SLMG의 겔 특성은 SDS-PAGE의 결과로 살펴보면 가열시간과 온도에 의해 영향을 받은 것으로 나타났다. 가열 20분 후 phosphorylase를 포함한 몇몇의 효소들이 밴드가 사라지기 시작했는데, 46 kDa과 60kDa의 밴드의 소멸은 20분 가열시간 후 관찰되었다. 현미경 사진을 통해 관찰한 결과 가열 15분까지는 섬유 또는 필라멘트들 사이 공간이 밀접하게 나타났으며, 근섬유의 필라멘트들이 사라지지 않고 존재하는 것으로 나타났다. 가열시간 30분에서35분사이에 근섬유와 필라멘트 사이 현저한 변화가 발생하였으며, 가열시간이 증가할수록 SLM의 구조적으로 서로 엉겨 붙는 것이 관찰되었다. 이러한 결과는 가열온도 $75^{\circ}C$와 가열시간 25분에서 가장 우수한 젤을 형성하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 에어로졸 증착법을 사용하여 광촉매 $TiO_2$ 박막을 제조하기 위하여 원심분리기의 회전속도, vibration milling 시간에 의한 입경 변화 등과 같은 운전인자의 영향을 검토하였고, 제조된 고정화 $TiO_2$ 광촉매 박막의 경우와 $TiO_2$ 광촉매 분말을 부유 상태로 존재시킨 경우와의 막투과 특성의 변화를 실험적으로 비교검토 하였다. 원심분리기의 회전속도 1000-3000rpm 에서 얻어진 $TiO_2$ 분말은 저온 분사 성형법(aerosol deposition, AD)으로 $TiO_2$ 박막을 제조하는데 있어서 nozzle powder 막힘 현상과 같은 문제점을 나타내었다. 한편, vibrating milling에 의해 제어된 $TiO_2$ 분말의 평균입경 크기는 vibrating milling 2시간 후 약 420nm로 AD법을 이용한 입자의 증착에 효과적인 것으로 나타났다. XRD 분석 결과, 광촉매에 효과적인 아나타제 상을 잘 유지하고 있는 것으로 나타났으며, 이러한 결과로부터 vibrating milling은 $TiO_2$ 분말을 제어하는데 있어 적절한 전처리 공정임을 확인할 수 있었다. 제조된 $TiO_2$ 박막의 여과 특성으로 $TiO_2$ 분말을 분리막의 표면에 고정화 한 경우가 부유 상태일 경우보다 더 높은 막투과 유속을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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