• 한국추진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.50-56
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• 2012

벤트 혼합기는 혼합기 후류에 존재하는 재순환 영역으로 공기를 유입시켜 연료-공기 혼합을 증대시키는 혼합기이다. Stereoscopic PIV기법을 통해 얻은 3차원 속도, 와류, 난류운동에너지를 토대로 계단형 혼합기를 기본 모델로 하여 벤트 혼합기의 성능을 분석하였다. 벤트 혼합기는 두터운 전단층으로 인해 높은 침투거리를 보였으며, 난류운동에너지는 주로 주유동과 제트유동의 경계면을 따라 분포하였다. 이 난류 영역은 혼합영역 내에서 활발히 물질전달을 일으키며, 혼합 증대를 가져온다.

• 한국가스학회지
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• 제11권1호
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• pp.1-8
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• 2007

본 논문에서는 메탈화이버를 이용한 난류예혼합 플랫버너를 제작하여 다양한 연소조건하에서 화염의 안정화범위를 확인하였으며, 연료유량과 공기유량의 변화에 따른 균일가열 능력과 배기가스 특성에 관한 실험을 실시하였다. 그리고 화염의 안정성 평가를 위한 실험을 통해 화염을 공기유량 변화에 따라 청녹염, 복사염, 청염 영역으로 나눌 수 있었고, 이들 영역은 청염>복사염>청녹염 영역 순으로 연소상태가 양호하였다. 공기비에 따른 영향을 살펴보면, 본 실험에서는 연료유량 1과 4l/min에서는 공기비 ${\alpha}=1.5$가 적합하였으며 연료유량 2l/min에서는 ${\alpha}=2.0$이 적합한 것으로 나타났다. 한편 연료유량과 관계없이 공기비 ${\alpha}=1.3{\sim}2.1$범위에서는 연소소음이 발생했다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 춘계학술발표회 초록집
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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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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.81.2-81.2
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• 2010

고체 산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 스택과 기계적 주변 장치인 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 그리고 전기적 주변장치인 EBOP(Electrical Balance of Plant)로 구성되어있다. SOFC는 일반적으로 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동되기 때문에 효율적인 열 이용 및 열 관리가 중요하다. SOFC 시스템의 MBOP에는 상온의 연료가스들을 고온으로 가열하여 스택에 유입 시기키 위한 열교환기 및 촉매연소기 등의 장치들이 필요하며, 효율적인 열관리를 위해서는 고온에서 작동하는 장치들을 한곳에 통합하여 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 SOFC 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Pant) 중 고온부에 해당하는 촉매연소기, 열교환기 및 스택이 통합된 스택 모듈을 제작에 앞서 개념 검증을 위해 열교환기 및 촉매연소기로 이루어진 프로토타입(prototype)의 SOFC 모듈평가 장치를 제작하였다. 열교환기는 Plate형으로 총 6개로 구성되어 있으며, 연료극과 공기극 가스라인에 각각 3개씩 배치하여 스택에 유입되는 연료 및 공기가 촉매연소기에서 나오는 고온의 배가스와 열교환되어 가열되도록 구성하였다. 촉매연소기는 honeycomb 타입의 촉매를 사용하였고, 촉매연소기로 유입되는 연료극 배가스와 공기의 균일혼합과 hot spot을 방지하기 위한 장치를 삽입하여 제작하였다. 제작된 SOFC 모듈평가장치는 시운전을 통해 각 장치의 성능 확인 후 반응면적이 $20{\times}20cm^2$ 인 단전지를 적층하여 연계 운전을 수행하였다.

• 오토저널
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• 제15권3호
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• pp.1-9
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• 1993

디젤 엔진의 연소 과정에서 흡입공기와 분사된 연료의 최적 혼합기 형성이 배기성분, 연료효율 등 엔진의 성능을 향상시키는데 있어 매우 중요한 과제중의 하나이다. 이를 위하여 연료분무 현상에 대한 연구와 더불어 연소실내 공기유동 현상에 대한 연구가 주요 관심대상이 되어왔다. LDV를 이용한 3-D 유속측정 및 각종 CFD Code를 이용한 유동해석등의 방법으로 엔진 실린더 내부의 유동현상을 이해하는데 많은 도움이 되고 있으나 아직도 엔진연소실설계 등 엔진 개발에 있어서는 종래의 방법에 의한 실린더내 와류 강도의 비교평가에 크게 의존하고 있으므로 여기서는 디젤 엔진의 와류를 측정 평가하는 방법으로 Paddle Wheel회전을 이용한 Paddle Wheel식 Swirl Meter방식과 실린더내 흡입공기의 각 운동량을 측정하는 Impulse식 Swirl Meter 방식에 대해 고찰하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.359-363
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• 2005

스크램제트 엔진은 대기중의 공기를 흡입하여 연소실에서 초음속으로 연소하는 방식으로 짧은 시간 동안 연료와 공기가 혼합하고 연소되어야하는 특징이 있다. 연료와 공기 혼합을 증대하는 방법은 여러 가지가 제시되었다. 이중 자유류 마하수 2.5의 단일분사 방법에서의 cavity를 이용한 혼합증대 특성을 알아보기 위해 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 상용코드인 CFD-Fastran의 3차원 Navier-Stokes 방정식과 Menter SST(Shear Stress Transport) 난류모델을 적용하였다. cavity 뒤쪽 0.5 cm 떨어진 곳에 지름 0.1cm의 Jet 분사구를 통해 수직분사를 시켜 cavity의 유무에 따른 혼합특성을 살펴보았고, cavity에 대한 영향을 알아보기 위해 $3\times2\times1\;cm$ 크기의 cavity를 사용했다. 계산된 결과는 동일조건의 실험으로 검증하였고 이를 통해 cavity에 의한 혼합증대 특성을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.99-107
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• 1998

ASE120 엔진 연소기에 쓰이는 벤츄리(venturi)형 예혼합기의 혼합성능을 시험 평가하였다. 이 시험에서는 가스연료 대신 찬공기를 주입하고 혼합공기의 온도를 측정함으로 혼합정도를 계산하였다. DOE 기법을 사용하여 시험변수 matrix를 구성하고 시험결과를 분석하여 최적의 변수조합을 가지는 형상을 도출하였다. 선정된 형상에 대하여 확인시험이 수행되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.175-179
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• 1992

본 연구에서는 LPG 기관을 천연가스 이용기관으로 변경하고자 할 때 발생하는 출력 감소를 보안하기 우하여, 공기연료 혼합비 조절, 점화시기조절, 과급효과 방법에 의한 출력향상 효과를 파악하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.285-288
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• 2008

본 연구는 연료(수소)층과 산화제(공기)층의 사이에 불활성기체(질소)또는 연료(수소)를 평행분사하는 수치해석을 다루고 있다. 수치해석을 위해서 완전 보존되는 비정상 2차 시간정확도법과 2차 TVD방법이 유한 체적법과 사용되었다. 결과는 3가지 종류로 구성되어있다. 첫째는 연료와 산화제의 단일 혼합층이고, 둘째는 연료와 산화제의 사이에 불활성기체를 분사하는 방식이며, 세 번째는 연료와 산화제의 사이에 연료를 분사하는 방식이다. 전체 유동층의 수직두께는 4cm이며 삽입된 중간층의 두께는 1,2,4mm의 세가지 경우에 대하여 계산하였다.