• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.8
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• pp.69-76
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• 2003

For stable combustion and safety of a structure of the propulsion system, a cooling system to the liquid rocket engine should be incorporated. In this study, Eulerian-Lagrangian scheme for two phase combustion, nongray radiation and soot formation effect, and film-wall interaction have been introduced to study the effect of film cooling. After briefly introducing the governing equation, combustion characteristics with change of wall temperature has been investigated by varying such parameters as fuel mass fraction for film cooling, diameter of the fuel droplet, overall mixture fraction of oxygen to fuel. Also, radiative heat flux is compared with the conductive one at the combustor wall.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2007.05a
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• pp.151-152
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• 2007

ACP(Advanced Spent Fuel Conditioning Process)의 금속전환로에 $U_{3}O_{8}$을 공급하기 위하여 20 kgHM/batch의 $UO_{2}$ 펠릿(pellets)을 처리할 수 있는 공기산화로가 개발되고 있다. 그림 1은 산소농도 조절이 가능한 공기산화로이다. 공기산화로 이전의 공정인 슬리팅 장치에서 탈피복된 $UO_{2}$ 펠릿은 공기산화로로 운반되고, $500^{\circ}C$온도에서 공기를 공급하여 일정한 입도범위의 균질한 $U_{3}O_{8}$을 만든다. 그리고 다음공정의 금속전환장치로 이동된다. 본 논문에서는 모의연료의 산화에 대한 정확한 산소농도를 측정하고자 한다. 이를 위해서 갈바닉 센서와 지르코니움 센서가 사용되었고, 그 특성이 비교되었다. 14종의 금속 산화물이 혼합된 모의연료를 제조하여 산화실험이 수행되었으며, 시간변화에 따라 산소농도가 측정되었다. 산소농도 컨트롤러와 산소 센서를 사용한 공기산화로는 산소조절기에 의해 산소농도 100%까지 측정될 수 있다. 그림 2는 공기산화로의 산소농도를 조절할 수 있는 산소농도 측정시스템이다. 유량조절기(Mass Flow Controller)를 사용하여 질소와 산소의 혼합비를 변화시킬 수 있다. 또한 산소농도 측정시스템은 측정된 산소농도 값을 이용하여 $UO_{2}$의 산화시간을 계산하기 위하여 제작하였다. 산화시간 계산방법은 다음과 같다. 산소와 질소의 가스는 각각 40 L의 압력 봄베에 의해서 산소농도를 조절할 수 있는 공기산화로의 산소농도 측정시스템 안으로 유입된다. 유입된 산소와 질소의 배합은 컨트롤시스템 안에 있는 산소 유량조절기와 질소 유량 조절기를 사용하여 조절하며, 일정하게 혼합된 산소농도는 장치의 입구와 출구에서 산소 센서에 의해서 측정된다. 투입된 $UO_{2}$ 펠릿이 $500^{\circ}C$에서 반응하면서 공기산화로의 내부에 있는 산소농도가 감소된다. 이때 초기에 같았던 입력과 출력 농도가 시간의 흐름에 따라 감소되며, 펠릿이 완전히 산화됨과 동시에 출력 산소농도가 입력농도와 다시 같아질 때까지 소요된 구간이 산화시간이 된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.628-631
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• 2017

An experimental study of the combustion characteristics according to the equivalence ratio of hydrocarbon fuel/air premixture excited by ultrasonic standing wave are presented. The image of the propagating flame was acquired using a high-speed camera, and the combustion characteristics of each fuel were closely observed through image processing. it was conformed that ultrasonic standing wave has been found to stimulate the combustion reaction in the stoichiometric ratio.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.16 no.4
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• pp.50-56
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• 2012

Vent mixer can provide main flow directly into a recirculation region downstream of the mixer to enhance fuel-air mixing efficiency. Based on experimental results of three-dimensional velocity, vorticity and turbulent kinetic energy obtained by a stereoscopic PIV method, the performance of the vent mixer was compared with that of the step mixer which was used as a basic model. Thick shear layers of the vent mixer induced the increase of the penetration height. The turbulent kinetic energy mainly distributed along a boundary layer between the main flow and the jet plume. This turbulent field activates mass transfer in a mixing region, leading to the mixing enhancement.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.4
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• pp.82-91
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• 2003

Experiments to investigate the mixing performance of unlike doublet impinging jets are conducted. Reynolds number of simulants used in this study rages from 1.0 to 1.5 Cold flow test is performed to investigate the hydrodynamic effect and spray of the impinging jets are collected locally and calculated by using Rupe's mixing efficiency equation. Momentum exchanges and relative velocity ratio between two jets are taken as the main parameter to represent the effect of enlargement of the orifice diameter. As diameter ratio increases, the corresponding momentum ratio where maximum mixing efficiency occurs and relative velocity at the maximum mixing efficiency ranges 0.6 to 0.7, respectively. Penetration depth can be taken as a prominent parameter to estimate the mixing efficiency.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.11 no.1 s.34
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• pp.1-8
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• 2007

The purpose of this study is to conduct a survey of the flame stability range and the emission characteristics for the optimum design of turbulent premixed flat burner. For that, the flame stability range was selected by the direct photography of the flame. And the mean temperature and CO, HC, $CO_{2}\;and\;O_{2}$ concentration distributions by changing the excess air ratio were measured. As results of this study, the flame stability range turned out to be getting narrower as fuel flow was increased. The blue flame mode was more excellent than any other flame modes in the emission characteristics by excess air ratio change. And the emission characteristics by fuel flow change were best at fuel flow 1l/min. Also, we found combustion noise during experiment of flame stability range. It had nothing do with excess air ratio range.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.05a
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• pp.285-288
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• 2008

The Present Study describes the numerical investigations concerning a fuel(Hydrogen), inert gas (Nitrogen) or supersonic air stream issued between each other. The basic flow configuration consists of a plane, double shear/mixing layer flow. For the numerical solution, a fully conservative unsteady $2^{nd}$ order time accurate sub-iteration method and a $2^{nd}$ order Total Variation Diminishing(TVD) scheme are used with the finite volume method(FVM). The results are consist of three categories ; single shear layer consist of fuel and supersonic air stream, inert gas stream issued between supersonic air and fuel stream, fuel gas stream issued between supersonic air and fuel stream. The numerical calculations has been carried out in case of 1,2, and 4mm thickness of center stream. The width of total gas stream is 4cm.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2003.02a
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• pp.423-428
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• 2003

2-유체 노즐은 연료와 농약액에 응용되는 경우에는 공기와 쉽게 혼합되고 미세한 분무입자를 얻을 수 있어서 매우 유용하다(이상용, 1996). 특히 2-유체 상온 연무노즐은 온실 내에 사용하기에 다른 방식보다 유용한 점이 많아 널리 보급되어 있다. 최근 국내에서는 시설재배가 계속 확대 보급되고 있는 바 이에 상응하는 고효율 방제를 위한 고효율 분무노즐 개발은 필수적이다(Kim,1994). 2-유체노즐은 Bryce (1978), Mullinger(1974), Hurley(1985) 등 많은 연구자에 의해 공기의 보조 및 충돌식 등으로 설계되고 개량되어 왔다. (중략)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1996.04a
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• pp.107-110
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• 1996

연료전지 발전방식중 용융탄산염형 연료전지 발전방식은 동작온도가 $650^{\circ}C$의 고온에서 동작되기 때문에 발전효율이 높고 석탄가스를 연료로 사용할 수 있으며 또한 배기가스를 이용하여 복합발전시스템으로 구성할 수 있는 등 전력사업에 적용가능성이 가장 큰 새로운 발전방식이다. 이와 같은 이유로 전력연구원에서 개발하고 있는 2kW급 용융탄산염형 스택은 전극유효면적이 1,000$ extrm{cm}^2$인 단위전지를 20단 적층한 Co Flow형 MCFC스택으로, 연료로, 연료극에 H2, CO2, H2O 혼합가스를 그리고 산소극에는 공기, CO2 혼합가스를 이용하여 150A 정부하 상태에서 초기성능이 전압 14.28V, 출력 2.142W의 발전 운전시험에 성공하였고 이때 스택의 단위전지 평균전압은 0.714V를 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.133.2-133.2
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• 2010

현재 융융탄산염 연료전지의 공기극으로 다공성의 lithiated NiO를 사용하고 있는데 이 재료의 경우 크게 두 가지의 문제점을 안고 있다. 첫 번째는 Ni이 전해질 내로 용해하는 것이고, 두 번째는 낮은 활성으로 인한 높은 공기극의 분극이다. Ni이 전해질로 용해되는 문제는 Co나 Fe를 코팅하여 공기극 표면에 $Li_x(Ni_yCo_{1-y})1-xO_2$나 $Li_x(Ni_yFe_{1-y})_{1-x}O_2$를 형성시켜 NiO의 전해질 내로 용해되는 것을 억제하는 방법이나 ZnO, MgO, $La_2O_3$ 등의 산화물을 NiO 표면에 코팅하여 전해질과 접촉을 막는 방식으로 해결하는 등 많은 연구가 이루어져 왔다. 하지만 연료극의 비해 상당히 높은 공기극의 분극으로 인해 큰 전압손실이 일어나 용융탄산염 연료전지 성능이 낮아지는 문제의 경우 이를 해결하고자 하는 연구는 상대적으로 많이 진행되지 못한 상태이다. 특히 현재 용융탄산염 연료전지의 장기수명화를 위해 기존의 작동온도인 $650^{\circ}C$ 보다 다소 낮은 온도인 $600{\sim}620^{\circ}C$에서 작동하려는 움직임이 있다. 작동 온도가 내려가면 전해질이 휘발되는 속도가 낮아져 전해질 부족에 따른 운전시간이 줄어드는 문제를 해결할 수 있어 장기 수명화를 위해서는 작동온도를 낮추는 것이 매우 유리하다. 하지만 작동 온도가 내려가면서 양 전극에서 일어나는 전기화학 반응 속도가 느려지기 때문에 각 전극에서의 활성화 분극으로 인한 전압손실은 더욱 커질 수밖에 없다. 특히 연료극의 수소산화반응 속도는 공기극의 산소환원반응에 비해 매우 빠르기 때문에 작동 온도가 내려감에 따라 연료극의 분극이 커지는 것에 비해 공기극의 분극이 급격히 커지게 된다. 따라서 운전온도가 낮아지는 상황에서는 낮은 작동온도에서도 성능감소가 적게 일어나 0.8V 이상 운전(150mA/$cm^2$, 단위전지 기준)이 가능한 공기극의 개발이 매우 필요한 실정이다. 이를 해결하고자 본 연구에서는 고체 산화물 연료전지의 공기극의 재료로 많이 연구되고 있는 혼합전도성 물질의 페로브스카이트 구조의 물질을 기존 NiO 전극에 코팅하여 새로운 공기극을 개발하였다. 페로브스카이트 구조의 물질로 대표적인 LSCF 물질을 사용하였으며 LSCF를 코팅한 공기극을 이용한 단위전지에서 150mA/$cm^2$의 전류를 흘려주었을 때 0.84V의 성능을 1000hr 유지하였다. 이는 기존의 NiO 전극을 사용했을 때보다 15~20mV 높은 값이다. 낮은 작동온도에서도 좋은 성능을 보였는데, 기존의 NiO 전극의 경우 $630^{\circ}C$에서 0.79V의 성능을 보인 반면 LSCF가 코팅된 공기극의 경우 $620^{\circ}C$에서 0.811V의 매우 좋은 성능을 보였다. 이는 LSCF의 산소이온전도성 및 전기전도성이 공기극에서의 분극을 낮추어 성능을 증가시키는 것으로 보인다.