• 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.

• 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.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.86-92
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• 2014

나로우주센터에 구축되는 연소기 연소시험설비(CCTF)에는 한국형발사체(KSLV-II)에 적용된 터보펌프식 엔진의 가스발생기 시험시 생성되는 연료과잉가스를 연소시키기 위한 후연소시스템이 포함되어 있다. 후연소시스템은 $O_2$와 $CH_4$ 가스를 공급받아 연료과잉가스를 소모시킨다. 본 연구는 연소기 연소시험설비의 상세설계 자료를 바탕으로 후연소시스템의 가스공급시스템에 대해 AMESim 상용프로그램을 이용하여 해석하였다. 그 결과 상세설계에 적용된 레귤레이터, 공급배관, 오리피스크기 등으로 가스사용량을 예측하고, 상세설계의 타당성을 검증하였다.

• 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.

• 플랜트 저널
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• 제15권3호
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• pp.35-41
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• 2019

본 연구는 석탄 연소에서 우드펠릿 전소 보일러로 설비를 개조하여 실제 운영 중인 125 MW급 영동화력 1호기 보일러를 대상으로 2단 연소용 공기의 공급위치와 비율을 조정하여 NOx 및 CO발생에 미치는 영향을 시험하였다. 2단 연소용 공기량이 상대적으로 증가하면, 연료입도가 작아서 낮은 과잉 공기비(1.10)로 연소할 경우 NOx는 약간 감소하고 CO는 급격히 감소하지만, 연료 입도가 커서 높은 과잉공기비(1.33)로 연소할 경우 NOx는 약간 증가하지만 CO는 거의 영향을 받지 않았다. 또한 2단 연소용 공기량이 같아도 공급위치가 주연소기 상부로 편중될수록 NOx 및 CO 발생 농도는 낮게 나타났으며 과잉 공기비가 높은 경우 2단 연소용 공기량에 무관하게 NOx 및 CO의 발생은 매우 낮은 수준을 유지한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.213-216
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• 2009

가스터빈 연소기의 화염 특성을 알기 위하여 분할 연소기 시험을 수행하였다. 점화시험은 여러 가지 연소기 유입 공기속도와 공기과잉율에 따라 토치 점화장치를 이용하여 수행되었다. 또한, 연료를 충분히 공급한 상태에서 점화를 수행한 후 점차 연료량을 감소시켜가며 희박연소한계를 측정 하였다. 실험 결과, 공기과잉율 6에서 안정한 점화를 보였고 이 값은 연소기 공기 유입속도에 따라 점점 증가함을 보였다. 최소 실화한계는 연소기 공기 유입속도 40 m/s에서 약 4였고, 이 값 또한 연소기공기유입속도에 따라 약 10 까지 증가함을 보였다.