• 한국추진공학회지
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• 제11권1호
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• pp.57-63
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• 2007

산화제 과잉 예연소기는 고성능 닫힘형 액체추진로켓 시스템에 적용된다. 이러한 산화제 과잉 연소기는 산화제-연료 혼합비가 약 50이상에서 작동하므로, 예연소기에서 분무특성과 혼합성능이 연소 안정성에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 예연소기에 적용 가능한 분사기를 설계하고, 유량측정 및 가시화 실험을 통해 연료 및 산화제의 분무각을 측정하고, Recess length에 따른 분무특성의 변화를 확인하여 산화제 과잉 예연소기 분사기의 분무특성을 연구하였으며, 이러한 실험결과는 산화제 과잉 예연소기 분사기를 설계할 수 있는 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제21권1호
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• pp.3-25
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• 2012

일반적으로 정부규제를 포함한 여러 제약적 환경에 직먼한 기업은 생산요소 투입단계에서 요소간의 비효율적인 배분으로 인하여 적정 수준 대비 각 요소의 과잉 혹은 과소 사용이 초래된다. 본 논문에서는 국내 화력발전산업을 대상으로 적정 수준의 자본스톡 규모를 전제로 화석연료간의 효율적 배분 여부를 검증하고 각 연료별 과잉 과소 투입량을 산정한 다음 각 연료를 적정 수준으로 투입할 경우 확보할 수 있는 잠재적 $CO_2$ 감축량을 추정하였다. 1987~2008년 기간에 걸쳐 모든 화석연료에 대한 효율적 배분 조건이 기각됨에 따라 화력발전소는 주어진 연료의 시장가격으로 생산비용의 최소화를 달성하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 두 연료간의 효율적 배분 여부를 검증한 결과 석탄과 석유 간, 석탄과 가스 간, 그리고 석유와 가스 간의 조건 모두 기각되었다. 평균적으로 석탄과 가스는 과잉 사용되었으며, 석유는 과소 투입된 것으로 나타났다. 연료간의 배분 효율화를 통하여 연간 평균적으로 1.000만 톤 이상의 $CO_2$ 감축이 가능한 것으로 추정되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.123-126
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• 2011

케로신을 연료로 사용하는 연료 과잉 예연소기는 비평형 연소반응을 하며, 화학평형 해석으로는 정확한 연소가스 물성치 예측이 쉽지 않다. 본 연구에서는 연소 가스 물성치 예측을 위해, 예혼합 대향류 화염 해석을 수행하였다. 케로신 연료의 대표 물성치로 JP10을 선정하였으며, UC San Diego 반응 메커니즘을 사용하여 초임계 조건에서 비평형 연소해석을 수행하였다. 안정적인 화염 확보를 위해 예혼합 추진제의 대향류 화염을 가정하였으며, Huzel의 실험 결과에 비해 온도가 높게 예측 되었다. 이에 따라 비열, 비열비, 분자량 결과에서 차이를 보였으나 화학평형 결과에 비해 실험값과 더 유사한 경향을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.609-615
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• 2015

본 연구는 직접분사식 가솔린엔진에서 공기 과잉률 및 바이오에탄올-가솔린 혼합연료의 혼합비에 따른 연소특성과 배기배출물 특성을 실험적으로 규명한 것이다. 다양한 공기 과잉률 및 혼합비 조건에서 실험을 수행하였으며, 연소실 압력, 열발생률, 연료소비율 등을 통해 연소특성을 분석하였으며, 배기배출물 특성은 미연탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물($NO_x$) 분석을 통해 확인하였다. 혼합연료의 실험결과는 100% 가솔린 및 바이오에탄올 실험결과와 비교하였다. 실험결과 최고연소압력과 열발생률, 제동연료소비율은 혼합비의 증가에 따라 증가하였으며, CO, HC, $NO_x$와 같은 배기배출물은 바이오 에탄올 혼합비율이 증가함에 따라 감소하였다. 혼합연료의 배기배출물 수준은 가솔린 보다 낮게 나타났다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.151.2-151.2
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• 2012

터보펌프 구동에 사용된 가스발생기 생성가스를 연소기로 공급하여 주추력 발생에 사용하는 다단연소 사이클 로켓엔진은 고추력을 요하는 우주 발사체에 널리 사용되고 있다. 다단연소 사이클 로켓엔진에 사용되는 가스발생기를 예연소기라 부르며 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소 사이클 로켓엔진에는 산화제 과잉 예연소기가 사용된다. 예연소기는 터보펌프 구동을 목적으로 하기 때문에 예연소기 생성가스의 횡단면 온도분포는 터빈에 의해 제한되는 온도범위 내에서 균일하여야 하며 넓은 운전영역에서 안정적인 연소가 이루어져야 한다. 산화제 과잉 예연소기는 모든 추진제가 혼합헤드를 통해 분사되는 방식과 추진제를 혼합헤드와 연소실로 나누어 공급하는 방식이 있다. 기술검증을 위해 산화제 일부와 연료를 혼합헤드를 통해 연소실에 공급하여 1차 연소시키고 나머지 산화제를 연소실 냉각채널을 거쳐 연소실 중앙의 분사공을 통해 연소실로 주입하여 기화시키는 형태로 최종적으로 연소압 20MPa, 혼합비 60에서 작동하는 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 연소시험을 수행하였다. 혼합헤드에는 별도의 점화용 분사기 없이 전체 연료 분사기를 통해 점화용 연료인 TEA/TEB 혼합물을 분사하여 점화하였다. 추진제를 2단으로 공급할 수 있도록 고안된 가압식 연소시험 설비에서 10회, 누적 60초 이상의 연소시험이 성공적으로 수행되었다. 연소시험결과 넓은 작동영역에서 안정적 연소특성과 생성가스 온도 분포의 균일성을 확인할 수 있었다. 고온 고압의 산화제 과잉 예연소기 기술 확보를 통해 케로신/액체산소 다단연소 사이클 로켓엔진 개발을 위한 기술적 기반을 마련하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제15권1호
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• pp.11-17
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• 2011

본 연구는 라디칼 착화(Radical Ignition이하 RI) 기술을 적용한 부실직분식 CNG(Compressed Natural Gas) 엔진의 구동특성에 관한 것이다. 실험엔진은 단기통 디젤엔진을 개조하여 사용하였으며, 이는 부실식 디젤엔진처럼 연소실이 주실과 부실로 나누어져 있다. 부실에 분사된 CNG는 스파크플러그로 점화하며, 부실로 부터의 연소가스가 주실 희박 혼합기를 시켜 구동하는 엔진이다. RI 기술은 연소속도를 향상시킬 수 있다. 본 연구는 주로 저부하 RI-CNG 엔진의 성능을 연구하였다. 연료분사기간은 9 ms, 공기과잉률은 1.0, 1.2, 1.4로 하였다. 연료분사시기는 엔진의 배가밸브가 닫히는 ATDC $20^{\circ}CA$ 부터 $120^{\circ}CA$ 사이로, $20^{\circ}CA$ 간격으로 지각시켜 가며 실험하였다. 본 연구는 연료분사시기 및 공기과잉률이 연소최고압력 ($P_{max}$), 연소최고압력시기(${\Theta}_{pmax}$), 도시평균유효압력(IMEP), 사이클 변동계수($COV_{imep}$), 연소속도에 미치는 양향 등을 구하고 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권6호
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• pp.64-70
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• 2005

본 논문에서는 충돌형 분사기를 장착한 연료 과잉 가스발생기에서 수행한 설계점 및 탈설계점 연소시험의 전반적인 결과에 대하여 논하였다. 가스발생기는 충돌형 분사기와 추진제 공급 메니폴드로 구성된 분사기 헤드, 물냉각 채널을 가진 연소실, 혼합을 증가시키는 turbulence ring, 온도 및 압력을 측정하는 링, 그리고 노즐로 구성되었다. 여러 운영조건에서 연소시험은 성공적이었으며 가스발생기 손상은 발생하지 않았다. 체류시간 4～6msec 정도에는 출구온도변화가 거의 없었지만 압력변동에 따라 출구온도는 변하였다. 측정되는 압력, 유량 그리고 노즐목 크기로 계산한 연소효율는 출구에서 측정한 온도의 제곱근에 비례하는 관계식을 저 혼합비 가스발생기에서도 갖고 있었다. 가스발생기의 O/F 비 변화에 가장 민감하게 출구온도가 변화하였으며 이에 대한 관계식을 도출하여 향후 설계 기초 자료로 활용되게 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.341-345
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• 2005

본 논문은 액체로켓엔진용의 약 1.5MW급 터빈을 구동할 수 있고, 액체산소와 케로신을 추진제로 하는 연료과잉 영역에서 작동하는 실물형 가스발생기의 고압연소특성에 대한 것이다. 실물형 가스발생기 개발과정의 개략적인 과정, 연소시험 결과 분석에 따른 혼합비와 온도관계식, 연소가스의 물성치인 분자량 및 비열비 등에 대한 내용을 기술하였다. 혼합비에 따른 온도관계식을 고압에서 새롭게 얻을 수 있었으며 연소가스의 분자량 및 비열비를 수정하고 유량관계식을 통해 이들의 타당성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.45-51
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• 2015

최근 강화되는 연료소비율과 배기 규제에 대응하기 위해 자동차용 엔진에 다양한 신기술들이 적용되고 있다. 직접분사식 희박연소 엔진은 안정적인 성층혼합기 연소를 통해 연료소비율 및 배출가스 개선이 가능하지만 과잉공기 조건에서 상대적으로 높은 수준은 질소산화물의 배출은 해결되어야 할 과제이다. 본 연구에서는 직접분사식 희박연소 LPG 엔진에서 가변 밸브 기구를 이용한 흡기 및 배기밸브 시기의 변경이 엔진의 성능 및 배출가스에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 스로틀링을 하지 않은 부분부하 운전 조건에서 흡기밸브 열림 시기의 진각은 공기과잉률의 증가에 의한 질소산화물 배출 증가에 원인으로 작용하였다. 배기밸브 열림 시기를 진각할 경우 팽창일 감소와 펌핑손실 증가에 의해 연료 소비율이 악화되었다.

• 한국가스학회지
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• 제17권1호
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• pp.7-12
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• 2013

자동차 배기가스 규제가 강화됨에 따라 천연가스에 수소를 첨가하는 수소-천연가스 혼합연료(HCNG)를 기존의 압축천연가스(CNG) 엔진에 적용하려는 많은 연구들이 진행되고 있다. 그러나 수소의 높은 연소 속도로 인한 역화, 조기착화, 노킹(knocking) 등의 이상연소 발생 가능성은 엔진의 가열 또는 열효율 및 출력의 저하를 야기하는 문제점이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 CNG 연료에 수소를 일정 부분 혼합한 HCNG 연료를 기존의 CNG 엔진에 적용하여 희박연소 한계 확장을 통해 연소 성능 개선을 확인하고, CNG와 HCNG 연료의 노킹 특성을 파악하고자 하였다. 공기과잉율의 변화에 따른 노킹 발생 조건을 관찰함으로써 HCNG 연료의 적용성 및 노킹마진을 평가하고자 하였다. HCNG 연료 사용 시 최적운전조건에서 노킹 문제없이 엔진을 운전할 수 있었으나 노킹이 일어날 수 있는 가능성이 높아져 이에 대한 대비가 필요할 것으로 판단된다.