• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.49-55
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 다단 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존에 모두 경사면에 공급되는 연료를 콘부분으로 일부 할애하는 방식으로 다단연소 방식을 구성하였으며 콘에서 분사되는 연료공급은 축방향과 콘 경사면 방향으로 하였다. 다단연소 연소특성을 이해하기 위하여 콘에서의 연료 분사 방향과 연료 분배율 변화에 대한 NOx와 CO의 배출 농도 그리고 벽면 온도분포를 측정하였다. 그 결과 총 연료에 대한 콘으로의 분배율이 3%인 경우 콘에서의 연료 분사방향에 관계없이 노즐내의 예혼합 영역에서 연료가 공기와 균일하게 혼합됨으로서 연소영역의 고온점 감소에 의하여 NOx 배출 농도가 감소된다. 그러나 콘에서 축방향으로 분사되는 연료분배율이 8%로 증가하는 경우 노즐 내부 예혼합 영역으로의 화염 역화로 인하여 NOx의 배출농도가 오히려 증가하게 된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.206.2-206.2
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• 2010

현재 RPF 생산공정에서 생산된 RPF는 약 7,500~8,500kcal/kg 의 높은 열량을 지니고 있다. 이러한 특성으로 연소시 소각로 내부의 온도가 부분적으로 급격히 상승하여 적정온도조절이 어렵고, 로내 장치들의 내구성이 저하되는 등 문제가 발생하고 있다. 또한, RPF에 포함된 비교적 높은 농도의 염소 함량(0.8~1.8% wt)으로 인해 다량의 대기오염물질이 발생되는 단점이 나타나고 있다. 따라서, 이러한 문제점들을 개선하기 위해 RPF의 개질이 필요하며 본 연구에서는 슬러지와 RPF를 혼합하여 열량, 성형성, 염소함량등을 고려하여 최적의 혼합비율을 선정하였다. J하수처리장에서 발생하는 하수슬러지를 이용하여 5, 15, 25, 30, 35%를 RPF 성형공정에 혼합하여 실험하였다. 5% 혼합시 발열량은 약 6,300~6,800kcal/kg, 염소농도는 0.8~1.6%(wt), 15% 혼합시 발열량은 5,500~6,000kcal/kg, 염소농도는 0.7~1.4%(wt), 25% 혼합시 발열량은 5,200~5,900kcal/kg, 염소농도는 0.6~1.1%(wt), 30% 혼합시 발열량은 5,000~5,700kcal/kg, 염소농도는 0.6~1.0%(wt), 35% 혼합시 발열량은 4,800~5,200kcal/kg, 염소농도는 0.4~0.6%(wt)으로 나타났다. 각 혼합비율에서 관찰된 성형성은 5~25% 혼합까지는 성형된 RPF와 유사하게 일정한 크기 및 강도를 유지 할 수 있었으나, 25% 이상 혼합시 분말형태의 가루가 많이 발생되며 강도가 약해져 쉽게 부스러지는 문제점등이 나타났다. 연료의 개질 형태나 성형성등을 고려하였을 때 슬러지 혼합비율이 약 15~25% 정도가 최적 혼합비율인 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.59-62
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• 2007

연료전지는 수소를 이용하여 전기를 생산하는 발전 시스템으로 운전 중 수소 누출과 폭발의 위험성을 항상 수반하고 있다. 따라서 안전성의 확보를 위해 연료전지 시스템 내부에서 수소 누출 시 유e동 특성으로 인한 특정 부근 농도 정체와 환기의 영향을 파악하는 것이 필요하다. 실험 장치와 전산유체역학 프로그램을 사용하여 챔버 내 수소의 유통 특성과 환기구에 따른 환기의 영향을 확인하였다. 수소의 누출 속도와 양에 따라 유동장의 형태는 크게 변하였으며 환기구의 위치와 크기는 특정 부근의 농도정체와 챔버 내 전체적인 수소 농도에 영향을 미침으로서 안정성을 확보하는 중요한 인자임을 알 수 있었다. 예측 결과를 실제 실험 모델과 비교하여 그 타당성을 검토하였으며 차후 가정용 연료전지 모듈의 환기구 설계에 적용할 수 있다.

• 분석과학
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• 제21권3호
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• pp.159-166
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• 2008

본 연구에서는 water/oil 유화연료를 제조하여 제조된 연료의 점도, 밀도, 최적의 조사시간, 유화 안정성 등의 유화연료 특성 및 배기배출물 특성인 NOx, THC, CO의 농도와 smoke density를 측정하였다. 유화연료는 경유, 물, 유화제를 첨가한 후 homogenizer와 초음파 발생장치를 일정시간 조사하여 제조하였고, 배출가스 시험은 2476 cc diesel engine을 사용하여 engine dinamo meter로 실험하였다. 유화연료에서 함수율이 증가할수록 밀도가 증가하였으며, 점도는 함수율 60%까지는 W/O type이 형성되어 증가하다가 70%에서는 O/W type이 형성되어 감소하였다. 배출가스 시험결과 함수율이 증가할수록 NOx 농도와 smoke density는 감소하고, THC와 CO 농도는 증가하였다. 출력감소 시험 결과 함수율이 증가할수록 배출온도와 출력이 감소하였다. 위의 결과로부터 압축착화 디젤기관에 유화연료를 사용하는 것은 NOx와 smoke를 제거하는 효과적인 방법이라고 사료되어진다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2000년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.682-684
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• 2000

에너지 절약과 환경 공해분제 그리고 최근에 부각되고 있는 지구온난화 문제 등을 해결하기 위해 고효율 발전시스템인 연료전지가 주목을 받고 있다 연료전지는 연소과정 없이 화학에너지를 전기 화학적으로 직접 전기로 변환시키는 시스템으로 효율이 높고 공해 물질의 배출이 거의 없기 때문에 매우 이상적인 발전장치이다. 연료전지 발전시스템의 철거 제어기 설계를 위해 필요한 운전 조건 즉 운전온도 압력 등의 운전조건과 연료 농도 공급량이 전지의 성능에 미치는 영향에 대한 특성을분석하였고 이들을 정리하여 최적제어를 위한 기본방식을 얻기 위해 이용하였다 실재 스택에 적용하기 위한 관련 측정시스템과 제어기는 dSPACE-1103과 ControlDesk를 사용하여 구성하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.231-234
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• 2005

수소 기반의 에너지 사회는 중소규모 분산 발전과 연료 전지 자동차에서 시작될 거라는 예측이 지배적이다. 가정용 고분자 연료전지 시스템은 상업화에 가장 가까운 소규모 분산 발전 시스템중의 하나이며, 에너지기술연구위원에서는 가정용 고분자 연료전지에 수소를 공급하기 위한 천연가스 수증기 개질시스템의 개발을 진행해 왔다. 효율 향상과 제작의 용이성, 그리고 소형화에 초점을 맞추어 개발된 prototype-I은 $2.0Nm^3/hr$의 순수 수소 생산 용량을 가지고 있으며, 수증기 개질기와 수성가스 전이 반응기 수중기 생성 장치, 그리고 반응열 공급에 필요한 버너 등을 이중 동심원관에 통합한 형태이다. 수중기 개질과 수성가스 전이 반응을 거쳐 나오는 개질 가스의 조성은 $72.3\%\;H_2,\;4.8\%\;CH_4,\;0.7\%\;CO,\;22.2\%\;CO_2$이며, 이때 S/C 비율은 2.5였다. 고분자 연료 전지 공급 시 요구되는 CO 농도가 10ppm 이하이기 때문에, 본 시스템에는 선택적 산화 반응기를 2단으로 설치하여 CO. 농도를 10ppm 이하로 낮추어주었다. 전체 시스템의 열효율은 LHV 기준으로 $68\%$. Prototype-I의 운전을 통해 설계 개선안을 도출하였으며, 이를 적용해 제작한 prototype-II가 시험 운전 중이다,. 통합된 개질 시스템에서는 각 단위 반응기사이의 열교환을 최적화하여 단위 반응들이 적정 온도 범위에서 일어나도록 유도하는 것이 중요하다. Prototype-II는 수증기 개질 반응기와 WGS 반응기, 수증기 생성 장치 사이의 열교환율을 향상시켜 농도를 $2.5\%$로 감소시키면서 CO의 농도는 $1\%$이하로 유지하였다. 이 결과를 바탕으로 얻어진 메탄 전환율은 $87\%$이고, 열효율은 LHV 기준으로 $75\%$이다. 아울러 개선점을 적용한 선택적 산화 반응기를 제작하였다. 개질 가스와 산소의 혼합을 유도하고, 반응기 온도의 제어를 통해 선택적 산화 반응의 속도와 선택성을 향상시키고자 한다. 시스템의 운전을 통해 메탄 전환율과 열효율의 개선을 진행할 예정이다.

• 한국안전학회지
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• 제19권3호
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• pp.124-129
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• 2004

초 록 : 확산화염 시뮬레이션에 대해 수치법을 검증하고 변형률과 연료농도가 화염반경과 두께의 변화에 미치는 영향을 조사하기 위해, Fire Dynamics Simulator (FDS)를 사용하여 무중력의 비예혼합 메탄-공기 대향류 화염을 축대칭으로 모사하였다. 연료 중 메탄의 몰분율 $X_m=20,\;50,\;80\%$와 각각의 몰분율에서 세 가지 변형률 $a_g=20,\;60,\;90s^{-1}$의 $1000^{\circ}C$ 기준 화염반경과 화염두께를 조사하였다. 변형률이 클수록 화염반경은 증가하였으나 화염두께는 거의 선형적으로 감소하였다. 또 화염반경은 메탄농도가 높을수록 감소하였으나, 변형률의 영향만큼 메탄농도에 민감하지 않았다. FDS와 OPPDIF로 각각 구한 무차원 화염두께가 잘 일치하므로, 넓은 범위의 연료농도와 변형률에서 FDS가 대향류 확산화염의 화염구조를 잘 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.92-97
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• 2016

본 연구는 필드모델에서 소모된 연료에 기초하여 화학적 화염높이를 산정하기 위한 방법을 검토하고자 한다. 높이 방향으로 HRRPUL의 누적값과 연료농도에 따른 계산 알고리즘을 FDS 해석결과에 적용하였으며 평균화학적 화염높이는 알고리즘을 적용한 순간화염높이의 시간평균을 통해 산정하였다. 연료농도에 기초한 평균화염높이는 HRRPUL의 누적값에 의해 계산된 화염높이와 10% 이내의 상향예측범위에서 일치된 결과를 보였다. 이러한 연구는 전산화재해석모델에서 정량적인 화염높이를 산정하고 보다 상세한 화재거동특성을 이해하는데 기여하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.308-315
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• 2013

물혼합 에멀젼 기술은 물의 급속한 분리에 의하여 불안정한 연소를 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있는데, 본 연구에서는 연료펌프입구까지 혼합연료를 순환시킴으로써 물의 분리를 최소화하는 하이브리드형 혼합장치의 성능을 분석하였다. 원통형 실험용 보일러에 버너를 부착하였으며 연료와 물의 유량을 조절하고 흡기유량을 제어하면서 배기농도와 화염온도를 계측하였다. 실험결과 배기농도와 화염온도를 유사하게 유지하는 경우 연료 소모율이 12% 저감되었으며, 흡기 유량과 디젤유 유량을 동일하게 유지하는 경우 질소산화물이 45.5%, 일산화탄소가 98.5% 스모크가 97.2% 감소하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권2호
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• pp.179-185
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• 2007

미생물연료전지는 유기성 폐기물을 처리하면서 동시에 전기에너지를 얻을 수 있다는 측면에서 커다란 장점을 가지고 있다. 대부분의 유기성폐기물들이 발효과정을 거치면서 고농도의 VFAs가 생성되므로 미생물연료전지가 이들 VFAs로부터 전기를 얻을 수 있는지 알아보는 것은 아주 중요하다. 따라서 본 연구에서는 acetate, propionate, butyrate 및 실제 폐수인 식품가공폐수로부터 미생물 연료전지를 이용하여 전기발생 여부를 알아보았으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 미생물연료전지를 이용하여 VFAs(acetate, propionate, butyrate)와 식품가공폐수로부터 전기를 얻을 수 있었고 투여한 acetate 농도에 비례하여 cathode로 전달되는 전자(Coulomb)는 비례하였다. 낮은 농도의 acetate에서 발생파워와 acetate 농도 사이에는 비례관계를 보였다. 이는 미생물연료전지가 낮은 농도의 유기물을 측정하는 센서로서의 가능성을 보여준다. acetate에 순화된 산화전극에 butyrate를 넣었을 때 순화의 시간이 필요하였으며 일정 순화시간 후 voltage가 증가하였다. 그러나 propionate를 넣었을 때는 순화시간 없이 급격하게 voltage가 상승하였다. 따라서 미생물연료전지의 생성파워가 향상된다면 유기성 폐기물을 처리하면서 실생활에 이용할 수 있는 전기로 변환하는 장치로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.