• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.25 no.3
• /
• pp.113-126
• /
• 2021

In order to develop active cooling systems for a hypersonic cruise vehicle, a series of studies need to be preceded on regenerative cooling technologies by using endothermic reaction of liquid hydrocarbon aviation fuels. Among them, it is essential to scrutinize fluid flow/heat transfer/endothermic pyrolysis characteristics of supercritical hydrocarbons in a micro-channel, as well as to acquire thermophysical properties of hydrocarbon fuels in a wide range of temperature and pressure conditions. This study, therefore, reviewed those technologies and analyzed major findings in related research areas which have been carried out worldwide for the development of efficient operational regenerative cooling systems of a hypersonic flight vehicle.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.8 no.2
• /
• pp.248-255
• /
• 1999

Catalytic cracking of pyrolysed waste lubricating oil over solid acid catalysts (HY zeolite, ${\beta}$-zeolite, HZSM-5) has been carried out in a micro-fixed bed system. The feed oil for catalytic activity tests has been prepared by thermal cracking of waste lubricating oil under the reaction conditions of 480$^{\circ}C$, 60 min. Optimum reaction conditions for the maximum light oil yields($\_$21/) were WHSV(weight hourly space velocity)=1 at 375$^{\circ}C$. The amounts of total and strong acid sites appeared to be the largest in ${\beta}$-zeolite as determined by NH$_3$, TPD. It is seen that the catalytic activity order, in terms of the light fuel oil ($\_$21/) production, were HY zeolite)${\beta}$-zeolite>HZSM-5. Also, coke formation followed the same order. The highest activity in HY zeolite may be attributed from the fact that it has supercages facilitating the easy diffusion of larger molecules and also the effectiveness of the acid sites for cracking within the pore. This fact could be confirmed by the coke formation characteristics.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.25 no.2
• /
• pp.98-109
• /
• 2021

Fundamental parameters describing overall operational characteristics of active cooling systems of a hypersonic flight vehicle are mainly classified into endothermic hydrocarbon fuels, regenerative cooling channels, and materials and system structures. Of primary importance is the improvement of endothermic performance of hydrocarbon aviation fuels in a series of studies developing efficient regenerative cooling systems. In a previous study, therefore, an extensive technical analysis has been carried out on thermal decomposition characteristics of liquid hydrocarbon fuels. As a subsequent study, catalytic cracking and steam reforming technologies have been reviewed to find a way for the improvement of endothermic reaction performance of hydrocarbon aviation fuels.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.37 no.4
• /
• pp.383-391
• /
• 2009

The detonation wave characteristics of JP-7 and oxygen mixture is investigated by one-step induction parameter model (IPM) obtained from a detailed chemistry mechanism. A general procedure of obtaining reliable one-step kinetics IPM for hydrocarbon mixture from the fully detailed chemistry is described in this study. The IPM is obtained by the reconstruction of the induction time database obtained from a detailed kinetics library. The IPM was confirmed by the comparison of the induction time calculations with that from detailed kinetics. The IPM is later implemented to a fluid dynamics code and applied for the numerical simulation of detonation wave propagation. The numerical results show the detailed characteristics of the detonation wave propagation in JP-7 and oxygen mixture at affordable computing time, which is not be possible by the direct application of the detailed chemical kinetics mechanism of hydrocarbon fuel combustion.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.243-243
• /
• 2012

화석연료를 대체할 새로운 청정 에너지원의 요구가 높아지고 있는 현 시점에서 고효율, 무공해, 무소음 등의 장점으로 인해 친환경적 에너지원으로 연료전지의 수요가 증가하고 있다. 연료전지 분리판으로 고밀도 흑연을 종래에 가공하여 제작하였는데, 가공이 어렵고, 비용이 크게 들며, 대량생산이 어렵다는 등의 문제로 스테인리스강을 위주로 한 금속 분리판 개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는, 낮은 가격, 고속 증착, 우수한 가공성, 높은 기계적 강도 및 전기전도도, 화학적 안정성 및 내식성을 충족시키기 위하여 스테인리스 강박(0.1 mm이하)에 보호막으로 CrN을 선택하였다. 저가격화를 위하여 새로운 증착원인 스퍼터-승화형 소스의 가능성을 유도 결합 플라즈마에 Cr 봉을 직류 바이어스 함으로써 시도하였다. 10 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 400 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 120 W (615 V, 0.19 A) 인가하였을 때 10분 동안의 증발양이 0.35 gr으로 측정이 되어 그 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 OES(Optical emission spectrometer)를 이용하여 RPS로 방전시킨 고밀도 ICP를 측정한 결과 842.4 nm, 811.4 nm, 772.3 nm 등의 파장에서 높은 intensity를 갖는 peak을 찾을 수 있었고, 이 peak 들은 Ar 중성의 peak임을 확인할 수 있었다. ICP+DC bias로 Cr rod를 가열하는 공정에서의 plasma를 OES로 측정한 결과 Ar 중성의 peak은 감소하고, 520.5 nm, 425.5 nm, 357.7 nm 등의 파장에서 높은 intensity를 갖는 peak을 찾을 수 있었으며, 이 peak들은 Cr 중성의 peak임을 확인할 수 있었다. OES 측정 data를 토대로 공정 중의 rod type Cr target의 교체 주기를 예측할 수 있고 공정 중 실시간 감시가 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.189-201
• /
• 1999

범용 열가소성 플라스틱(polyethylene(PE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polyethylene-terephthalate(PET), acrylonitrile-butandiene-styrene(ABS))과 폐윤활유의 동시처리 열분해반응 실험을 수행하였다. 반응실험은 40$m\ell$ 용량의 회분식 미분반응기(microreactor)를 이용한 실험과 1리터 용량의 autoclave를 이용한 실험의 두 가지로 구분하여 행하였다. 전자의 경우는 통계적 실험적계획법(statistical experimental design)의 하나인 회전계획실험(rotatable design experiments)으로서 오각형 실험계획(pentagonal experimental design)에 의거한 반응변수 실험을 수행한 후 반응표면(response surface)을 회기분석법에 의하여 분석함으로써 최대의 오일 수율을 얻을 수 있는 최적 반응조건을 추적, 결정하였다. Autoclave 반응실험의 기본적인 목적은 실제 연속공정에 있어서 열분해 반응기 거동을 모사하기 위한 전초단계로서 충분한 시료의 확보를 통하여 이 때 생성된 연로유의 체계적인 분석(비등점분포특성, 진공증류, 기체분석, 원소분석, 발열량, 비중 등)을 행함으로써 연료유 수율 및 품질을 모사하고자 하였다. 미분반응기 실험에 있어서 주 범용열가소성수지인 PE, PP 그리고 PS는 각각의 최적반응조건하에서 거의 100%에 가깝게 오일로 전환되었지만 응축수지인 PET와 그래프트공중합수지인 ABS의 오일수율은 각기 78% 및 90%로서 상대적으로 낮게 나타났다. Autoclave를 이용한 실험의 경우 혼합플라스틱을 폐유에 대하여 40wt% 혼합하여 열분해하였을 때, 80wt% 오일, 15wt% 코우크, 그리고 나머지 5wt%는 탄화수소기체(C1-C6)로 전환되었다. 진공증류(252$^{\circ}C$,2 torr) 결과, 기/액-분리도는 3으로서 이는 생성오일의 75wt%가 경질연료유(가솔린, 등유, 경유)로 회수 가능하였다.

• Clean Technology
• /
• v.28 no.4
• /
• pp.331-338
• /
• 2022

The objective of this study is to prepare bead-type and pellet-type Pt (1 wt%)/Kieselguhr catalysts as hydrogenation catalysts for the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) included in pyrolysis fuel oil (PFO). The optimal reaction temperature to maximize the yield of saturated cyclic hydrocarbons during the PFO-cut hydrogenation reaction in a trickle bed reactor was determined to be 250 ℃. A hydrogen/PFO-cut flow rate ratio of 1800 was found to maximize 1-ring saturated cyclic compounds. The yield of saturated cyclic compound increased as the space velocity (LHSV) of PFO-cut decreased. The difference in hydrogenation reaction performance between the pellet catalyst and the bead catalyst was negligible. However, the catalyst impregnated by Pt after molding the Kieselguhr support (AI catalyst) showed higher hydrogenation activity than the catalyst molded after Pt impregnation on the Kieselguhr powder (BI catalyst), which was a common phenomenon in both the pellet catalysts and bead catalysts. This may be due to a higher number of active sites over the AI catalyst compared to the BI catalyst. It was confirmed that the pellet catalyst prepared by the AI method had the best reaction activity of the prepared catalysts in this study. The majority of the PFO-cut hydrogenation products were cyclic hydrocarbons ranging from C₈ to C₁₅, and C₁₁ cyclic hydrocarbons had the highest distribution. It was confirmed that both a cracking reaction and hydrogenation occurred, which shifted the carbon number distribution towards light hydrocarbons.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
• /
• v.35 no.4
• /
• pp.1421-1432
• /
• 2018

Water soluble oil was obtained from the pyrolysis of coconut waste as a biomass at $600^{\circ}C$. It was studied that the combustion characteristics of bio-emulsion fuel by mixing and emulsifying 15~20% of water soluble oil which obtained from pyrolysis of coconut waste as a biomass and MDO(marine diesel oil) as a marine fuel. Engine dynamometer was used for detecting emissions, temperature, and power. The temperature of combustion chamber was decreased because the moisture in bio-emulsion fuel deprived of heat of evaporation in combustion chamber. While combustion, micro-explosion took place in the combustion chamber by water in the bio-emulsion fuel, MDO fuel scattered to micro particles and it caused to smoke reduction. The temperature reduction of combustion chamber by using bio-emulsion fuel reduced the NOx emission. The increasing of bio-oil content caused increasing water content in bio-emulsion fuel so total calorific value was reduced. So the characteristics of power was decreased in proportion to using the increasing amount of bio-emulsion fuel. Heavy oil as a marine fuel exhausts a lot of smoke and NOx. We expect that we can reduce the exhaust gas of marine engine such as smoke and NOx by using of bio-emulsion fuel as a marine fuel.

• Journal of the KSME
• /
• v.33 no.12
• /
• pp.1031-1042
• /
• 1993

연소현상에 대한 이해를 증가시키기 위하여 화염을 이용한 많은 실험적 연구가 이루어져 왔다. 특히 연소 모델의 개선과 증명을 위하여는 화염에서의 성분 농도 측정이 필수적이며, 최근에 들어 측정 가능해진 래디컬성분의 측정은 연소해석분야에 많은 진전을 가져왔다. OH, H 및 O는 연료의 분해 (decomposition) 및 연소 산화물생성 이외에도 CO와 NO 같은 공해물질의 형성등 연소과정에서 매우 중요한 래디컬들이며, 특히 화염영역에서의 OH의 전파(transport)는 화염의 점화 및 안정성 (stability)에도 큰 영향을 미친다. OH래디컬은 연소과정에서 가장 중요한 성분 중 하나이며, 또한 스펙트럼이 비교적 잘 알려져 있어 레이저 유도 형광의 적용이 용이하므로 화염에서의 OH농도 측정에 LIF(laser induced fluorescence) 또는 PLIF(planar laser induced fluorescence)가 널리 사용되고 있다. 따라서 LIF 및 PLIF의 원리 및 연소분야에서의 응용을 OH농도 측정을 중심으로 소개하고자 한다.

• Plant Journal
• /
• v.11 no.3
• /
• pp.46-52
• /
• 2015

200MWe 순환유동층보일러인 A화력발전소는 정부정책에 의해 국내 무연탄만을 연료로 배정받아 운영되었다. 하지만 무연탄에 대한 민간수요 증가에 따른 정부의 정책변경에 따라 유 무연탄 혼탄을 2000년대 후반부터 시행하고 있다. 하지만 기동시 석탄 투입온도는 여전히 무연탄 전소시의 기준온도인 $600^{\circ}C$에 석탄을 투입하고 있는 실정이라 기동시간 지연의 한 원인으로 작용하고 있고 기동 중 소요되는 경유의 과다소비라는 고질적인 문제점을 안고 있다. 이에 본 연구에서는 A화력에서 사용되는 석탄에 대한 공업분석과 원소분석을 통하여 비교적 휘발분이 많고 반응성이 좋은 러시아산 유연탄(Suek) 연소에 따른 경유에서 석탄으로의 연료교체시 경제적인 시점을 예측하였다. 실험결과 러시아산 유연탄 (Suek) 연소시 투입가능온도는 연소전환율이 90%이상이 되는 연소최대온도($426^{\circ}C$)가 기술적, 경제적으로 가장 적합한 것으로 예상하였다.