• 대한기계학회논문집A
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• 제39권9호
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• pp.909-916
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• 2015

본 연구는 디젤-과산화수소 에멀젼연료의 충돌분무를 대상으로 과산화수소의 혼합비가 증발분무 거동특성에 미치는 영향을 조사하였다. 에멀젼연료의 증발을 위해 온도조절이 가능한 가열판을 사용하여 온도를 $150^{\circ}C$, $200^{\circ}C$ 및 $250^{\circ}C$로 각각 설정하였고, 연료 분사압력을 400bar, 600bar, 800bar 및 1000bar로 설정하여 분사압력이 에멀젼연료의 증발특성에 미치는 영향을 확인하였다. 에멀젼연료의 혼합을 위 한 계면활성제로 span80과 tween80을 9:1의 비율로 혼합하여 에멀젼연료 전체 체적의 3%로 고정하였고 과산화수소의 혼합비율을 EF(Emulsified Fuel)0, EF2, EF12 및 EF22로 설정하여 디젤연료와 혼합하였다. 또한 에멀젼연료 증발 충돌분무의 가시화를 위해 슐리렌방법을 적용하였다. 본 연구의 결과로서 충돌하는 가열판의 온도와 분사압력이 높을수록 에멀젼연료 증발 촉진으로 연료 기상의 확산이 활발해지는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 실제엔진에 에멀젼연료를 사용할 경우 연료 내 과산화수소 증발에 의한 연소실 온도 저하효과와 함께 보다 신속한 혼합기 형성은 엔진배출물의 감소를 일으키는 것으로 기대된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권5호
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• pp.1330-1343
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• 2020

본 연구에서는 근해에서 선박유로 많이 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)를 물과 함께 혼합하고 여기에 유화제를 첨가하여 물이 10 ~ 20% 첨가된 에멀젼 연료를 만들었다. 그리고, 이 에멀젼 연료의 분산 안정성을 측정하였다. 에멀젼 연료의 분산 안정성은 30℃, 45℃, 60℃에서 10일간 평가하였다. 에멀젼 연료의 안정성은 MDO-10 > MDO-13 > MDO-16 > MDO-20 순서로 물 함량이 적은 순으로 안정한 것으로 나타났다. 한편 제조된 에멀젼 연료가 실제로 엔진에서 사용 가능한지를 엔진 다이나모메터를 사용하여 실험하였다. 유화시킨 MDO 유화물은 선박용 연료로 사용이 가능하였다. 대기오염에 대하여 물이 16% 이상 첨가된 시료들은 50% 이상의 부하 영역에서 매연은 50% 이상 감소하였으며, 질소산화물은 20% 정도의 저감 효과가 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권9호
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• pp.917-922
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• 2015

본 연구는 대체혼합연료의 디젤엔진 적용 적합성 검토를 목적으로 수행되었다. 실험연료로서 디젤과 과산화수소의 혼합연료인 에멀젼연료를 사용하였고, 실험과 수치해석의 주요변수로서 경유와 과산화수소 혼합비를 선택하였다. 에멀젼연료의 증발거동 특성은 슐리렌 방법을 이용한 실험과 실험에서 구한 결과를 바탕으로 상용 프로그램(ANSYS CFX)을 이용한 수치해석을 실시하였다. 본 연구의 주요결과로서 과산화수소의 혼합비가 증가할수록 에멀젼연료의 증발특성인 미세폭발 현상이 활발해짐을 확인하였고, 또한 수치해석으로 디젤연료 계산영역 내부 디젤의 체적분율 계산을 통하여 에멀젼연료의 증발현상을 정량적으로 모사 가능하였다.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권9호
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• pp.763-771
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• 2014

본 연구는 에멀젼연료($diesel/H_2O_2$)의 분무거동특성에 관한 기초 연구로서 에멀젼연료를 제조하여 분무 거동특성에 영향을 주는 연료의 물성치(점도, 표면장력, 밀도)와 연료액적 증발특성을 조사하였다. 또한 에멀젼연료와 디젤연료의 거시적 분무거동특성인 분무선단도달거리, 분무각을 비교 분석하였다. 에멀젼연료의 교반 조건은 디젤 연료와 계면활성제 span 80, tween 80을 각각 9:1로 혼합한 유화제를 제작하여 사용 하였으며 과산화수소의 혼합비율은[EF(Emulsified Fuel)2, EF12, EF22, EF32, EF42, EF52, EF62, EF72, EF82, EF92]로 설정하였고, 분사압력은 400bar, 600bar, 800bar 및 1000bar로 설정하였다. 본 연구의 결과로서 연료의 점도는 과산화수소의 혼합비율이 증가할수록(EF52까지) 점도가 증가하나, 그 이후부터는 점도가 낮아져 기존의 디젤연료와 같은 점도를 가지게 된다. 이는 디젤의 혼합비율이 큰 EF52까지는 교반 시 수중유형(Water in Oil)이 생성되나 과산화수소의 혼합비율이 큰(EF52 이상) 에멀젼연료에서는 유중수형(Oil in Water)이 생성되기 때문이다. 또한 혼합비 변화에 따른 분무거동의 특성(분무선단도달거리, 분무각)의 변화는 크지 않았다.

• 분석과학
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• 제15권5호
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• pp.427-432
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• 2002

중유 및 물이 혼합된 에멀젼 연료의 연소 특성이 평가되어졌다. 에멀젼 연료의 연소가스 중 $SO_x$의 농도는 순수한 중유 연소가스의 57%로 감소되었으며, 에멀젼 연료의 연소 가스 중 $NO_x$의 농도는 순수한 중유 연소가스의 67%로 감소되었다. 에멀젼 연료 연소가스에서의 $SO_x$의 감소는 에멀젼 연료 중 포함되어있는 계면 활성제중의 salt와의 반응에 기인하는 것으로 사료된다. 또한, 에멀젼 연료의 연소 효율은 순수한 중유보다 약 6% 정도 더 높은 것으로 평가되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권4호
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• pp.8-14
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• 2017

본 연구에서는 n-데칸과 물을 혼합한 에멀젼 연료를 제조하고, 연료의 유변학적 안정성을 측정하였다. 에멀젼 연료는 n-데칸과 순수, 유화제로 Span 80을 혼합하여 제조되었다. 연료 내부 물 부피비 및 연료온도 증가는 연료의 상분리를 촉진시키는 요소로 확인되었다. 연료의 물 부피비, 온도 및 제조시간 경과에 따른 유변학적 변화를 관찰하였을 때, 물 부피비가 증가할수록 연료의 비뉴턴 유체거동이 확인되었으며, 온도가 높아질수록 연료 내부 물액적 응집으로 인한 점도감소가 관찰되었다. 낮은 물 부피비에서는 연료 제조시간에 따른 점도변화가 크지 않았으나, 혼합비가 3:7 인 경우 3시간 이후부터 점도의 점진적인 감소가 관찰되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1064-1069
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• 2014

에멀젼연료(Emulsified fuel)와 EGR(Exhaust Gas Recirculation)는 디젤엔진으로부터 발생하는 NOx를 저감시키는 효과적인 방법들이다. 일반적으로, EGR 방법은 열적, 화학적 그리고 희석효과의 세 가지 다른 경로에 의하여 디젤 엔진의 연소에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그중 특히 열적효과는 흡기 중의 이산화탄소와 수분에 의한 열용량의 증가와 관련되어 있다. 한편, 물의 증발열과 마이크로 폭발(Micro-explosion)을 이용하는 에멀젼연료는 디젤엔진의 배기 배출물을 저감시키는 효과적인 방법으로 인식되어 왔다. 본 연구에서 저자는 함수율 20%의 에멀젼연료와 EGR율 30%의 사용에 의한 연소와 배기 배출물 특성에 대하여 연구하였다. 그리고 연료 분사 패턴 제어의 효과에 대하여 조사하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권2호
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• pp.243-249
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• 2010

디젤기관에 있어서 PM과 NO의 동시저감을 위한 에멀전연료의 적용은 급속도로 발전되어져왔다. 하지만, C중유 에멀젼연료의 연소계측 해석은 다른 연료에 비하여 복잡한 연소형태 때문에 어려움이 많다. 본 연구에서는 높은 압력과 온도의 정적연소실에서 에멀젼 C중유를 분사 연소시켜, 연소해석에 대한 실질적인 근거를 제시한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권3호
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• pp.237-243
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• 2015

본 논문은 에멀젼연료(Diesel/$H_2O_2$)에 있어 과산화수소의 혼합비가 혼합연료 액적증발 및 분무거동 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 연료혼합을 위한 계면활성제는 span 80, tween 80을 9:1로 혼합하여 에멀젼연료 총 부피의 3%로 고정 혼합하였다. 또한 과산화수소의 혼합비율은 계면활성제의 혼합비를 고려하여 EF (Emulsified Fuel)0, EF2, EF12, EF22, EF32 및 EF42로 설정하였다. 에멀젼연료 액적의 증발특성을 관찰하기 위해 가열판에 액적 방울을 투하시켜 액적이 증발하는 현상을 산란광 및 쉴리렌기법을 통하여 촬영하였다. 또한 혼합비 변화에 따른 혼합연료의 분무거동특성을 해석하기 위하여 혼합연료 EF0~EF22를 선택하여 $150^{\circ}C$로 유지된 정적용기에서 증발자유분무 거동해석 실험을 실시하였다. 그 결과 과산화수소의 혼합비율이 EF0보다 높은 EF22 에멀젼연료의 자유분무성장이 연료 속에 혼합된 과산화수소의 증발촉진으로 인하여 보다 신속하였다.