• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.229-237
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• 2005

A new burner configuration for a compact fuel-cell reformer with a high-temperature air combustion concept was numerically studied. The burner was designed for a 40 $Nm^3/hr$ hydrogen-generated reformer using natural gas-steam reforming method. In order to satisfy the primary requirements for designing a reformer burner (uniform distribution of temperature along the fuel processor walls and minimum heat losses from the reformer), the features of the present burner configuration included 1) a self-regenerative burner for an exhaust-gas-recirculation to apply for the high-temperature air combustion concept, and 2) an annular-type shield for protecting direct contact of flame with the processor walls. For the injection velocities of the recirculated gas of 0.6-2.4 m/s, the recirculated gas temperature of 1000 K, and the recirculated oxygen mole fraction of 4%, the temperature distributions along the processor walls were found uniform within 100 K variation. Thus, the present burner configuration satisfied the requirement for reducing temperature gradients along the processor walls, and consequently demonstrated that the high-temperature air combustion concept could be applied to the practical fuel reformers for use of fuel cells. The uniformity of temperature distribution is enhanced as the amount of the recirculated gas increases.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권6호
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• pp.465-473
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• 2008

Type II compressed natural gas(CNG) storage vessels for automobiles have been acknowledged for their excellence and have recently become established in local regions. Their supply is not only to automakers in Korea such as Hyundai Motors but they are being increasingly exported. Although the available products have undergone safety evaluations and are certified by an authorized institution they are still short of the optimal design that is possible for such storage vessels. This research investigates the shape and thickness of the dome with the aim of optimizing the type II CNG storage vessels by using a finite element analysis technique. CNG storage vessels can be largely divided into 3 parts namely, the hear part, the cylinder part and the dome part. The head part is designed by means of a hot spinning process and this method is safer than that used in the design of the dome part even though its shape is similar. The thickness of the liners and reinforcing materials was optimized based on the requirements of the cylinder and dome parts. In addition, the shape of the dome, which is most suitable for Type II CNG storage vessels, is proposed by a process of review and analysis of various existing shape, and then conducting a structural stability evaluation to ensure the optimal design plan.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.473-479
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• 2017

환경오염과 인체의 유해성 및 지구온난화로 인하여 자동차의 파워트레인의 변화가 심화되고 있으며 전기자동차의 시장점유율이 상승하고 있다. 또한, 화석연료를 기반으로 하는 내연기관 자동차의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 이 연구의 목적은 CNG 버스에서 배출되는 유독성 가스를 저감하는 NGOC의 $CH_4$와 NOx 저감 능력 향상을 위하여 조촉매 $CeO_2$ 담지량에 영향을 파악하는 것이다. 3종의 천연가스산화촉매(NGOC)를 Fresh 조건과 $700^{\circ}C$ 12hr 열적 열화 조건으로 촉매를 제조한 후 유해가스 저감 성능을 평가하였다. $CeO_2$는 일반적으로 산화 환원반응성이 좋아 촉매활성에 좋다고 알려져 왔으며, 안정적인 물질인 $CH_4$와 NOx 저감 능력에 미치는 영향을 연구하는 것은 의의가 있다. 6wt% $CeO_2$가 담지된 Fresh $1Pt-3Pd-1Rh-3MgO-6CeO_2/(Al+Z)$ NGOC는 $CH_4$에 대한 선택도가 큰 Pd의 분산도가 제일 높았고 유해가스 저감 성능도 향상되었다. $700^{\circ}C$ 12hr 고온조건에서 내구성이 낮은 지지체 zeolite의 화합물 결정이 일부 파괴되면서 zeolite의 결정체인 $Al_2O_3$가 떨어져 나와 응집되었다. 6wt% $CeO_2$가 담지된 NGOC는 귀금속의 분산도 저하가 가장 작았고, $CeO_2$의 열적인 내구성으로 인하여 유해가스 저감 성능이 가장 높았다.

• 한국실천공학교육학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.9-14
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• 2011

국내 천연가스 공급계통에 있어서 냉열 에너지의 동력 회수에 관한 엑서지 해석 방법을 개발하므로, 에너지 시스템의 유효이용 방안 모색과 함께 엑서지 해석의 효용성을 증명한다. 현재 운영 중인 (1) 가열기에 의한 가열-PVC 감압 공급 시스템, (2) 감압과정에 팽창기를 도입하는 가열-팽창일-PVC 감압 공급 시스템, (3) 가열기 없이 팽창기를 도입한 팽창기-PVC 감압의 경우에 대해 엑서지 해석을 수행한다. 시뮬레이션은 NG 공급 시스템에 팽창기를 도입을 모델링하고, 유입 NG의 압력과 온도, 출구 NG의 압력과 온도에 대해 이루어 졌다. 팽창기로부터 얻을 수 있는 전력생산량은 팽창기 입출구의 NG 압력비가 클수록 많아진다. 그러나 압력비가 커면 온도의 하강이 심해져, 팽창기 입구에서의 가스 가열이 필요하며 이에 따른 연료소비량도 압력비 증가와 함께 상승한다. 엑서지 해석은 시스템 내 에너지 손실 위치와 양을 알 수 있다. 해석결과 가열-PVC 감압의 공급 시스템에서 PCV에 의해 소멸되는 엑서지가 가장 높았으며, 이 소멸 엑서지는 팽창기 설치를 통해 동력을 회수하므로 줄일 수 있다. 팽창기 입구에서 NG의 온도 증가는 엑서지 회수율을 향상시킬 수 있지만, NG의 열손실로 인해 팽창기의 기계 엑서지 효율은 감소한다. 이들 결과로 부터 엑서지 해석의 효용성을 알 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.26-34
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• 2011

스월러를 가진 천연가스 연료분사기가 장착된 희박 예혼합 연소기에서 화염구조의 일부분인 재순환 영역의 형성이 연소불안정에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 연구를 진행하였다. PIV 계측기법으로 연소장에서의 화염의 안정화 그리고 불안정한 영역에서 유동장을 확인해본 결과 스월러에 의한 재순환 영역은 화염의 안정화 및 난류의 강도뿐만 아니라 재순환영역 형성의 크기에 따른 화염 재점화에도 영향을 미쳐 연소불안정 발생의 원인이 되는 열방출 섭동과 매우 밀접한 관계가 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.658-663
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• 2010

석유자원의 고갈에 따라 전 세계적으로 석유대체자원인 석탄, 천연가스 및 바이오매스로부터 합성 연료 및 화학물질을 제조하기 위한 피셔트롭스 반응에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 이러한 피셔트롭스 반응은 주로 스케일 업이 비교적 용이한 고정층 반응기를 사용한 기상반응이 적용되고 있으나, 촉매 기공에서의 확산제어 및 왁스의 생성에 따른 촉매의 비활성화 등의 문제점에 기인하여 최근 들어 초임계 유체를 이용한 반응이 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 피셔트롭스 반응에 관한 담지 촉매 및 반응매체에 관한 좀 더 심도 있는 영향을 고찰하기 위해 다양한 담지촉매를 제조하여 피셔트롭스 반응에 관한 기상반응과 초임계 반응을 비교, 고찰하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.445-452
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• 2011

스월러를 가진 천연가스 연료분사기가 장착된 희박 예혼합 연소기에서 화염구조의 일부분인 재순환 영역의 형성이 연소불안정에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 연구를 진행하였다. PIV 계측기법으로 연소장에서의 화염의 안정화 그리고 불안정한 영역에서 유동장을 확인해본 결과 스월러에 의한 재순환영역은 화염의 안정화 및 난류의 강도뿐만 아니라 재순환영혁 형성의 크기에 따른 화염 재점화에도 영향을 미쳐 연소불안정 발생의 원인이 되는 열방출 섭동과 매우 밀접한 관계가 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.106.2-106.2
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• 2010

동식물성 기름과 메탄올의 전이에스테르화 반응에 의해 생산되는 바이오디젤은 환경친화성과 지속가능성이 인정됨에 따라 그 생산량이 급격히 증가하고 있어 대두유, 유채유, 팜유 등의 원료유 부족과 가격 상승, 수급 불안정 등의 문제가 대두되고 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 유리지방산 함량이 높은 저가유지 자원(폐식용유, 폐돈지, 폐우지, soapstock, trapped grease)과 새로운 오일 작물을 이용한 생산 기술 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비활용 해외 열대작물 씨앗에서 착유한 식물성 오일을 정제하여 바이오디젤 원료유를 생산하는 과정에서 발생하는 폐기물(폐유, 폐수)의 경제적 처리 방안으로 유화유 제조 원료(벙커C유, 물)와 유화유 제조 첨가제(무기계, 유기계)로 활용 가능성을 검토하였다. 열대작물 오일의 물성 분석 결과 고형물, 수분, 인지질(phospholipid), 유리지방산(free fatty acid) 함량이 기존 원료유보다 매우 높게 나타났다. 인지질은 바이오디젤 제조 반응후 에스테르와 글리세린의 층분리를 방해하고 유리지방산은 염기촉매와 결합하여 지방산염을 생성해 생산 수율을 감소시킨다. 고형물과 수분 역시 촉매반응에 악영향을 가지나 여과와 감압증발에 의해 쉽게 제거가 가능하다. 유리지방산은 산촉매 에스테르화 반응에 의해 제거가 가능하다. 인지질은 탈검(degumming) 과정을 통해 제거하며 탈검은 수용성 탈검, 산 탈검, 세정 공정으로 구성된다. 착유한 원료유의 고형물을 제거 후 물과 수세하여 수용성 인지질을 수화하여 층 분리해 제거하고 상층의 오일은 추가적인 산 탈검을 수행한다. 그 뒤 세정을 통해 사용된 탈검제인 산과 추가적으로 수화된 인지질을 제거하게 된다. 이러한 3단계의 탈검 과정에서 하층으로 오일과 물이 폐기물로서 배출되며 본 연구에서는 배출 폐기물을 다시 층분리하여 오일층과 물 층으로 구분하여 유화유 제조에 사용되는 벙커C유, 물, 그리고 기존 유기계 및 무기계 유화제의 대체 가능성을 조사하였다. 유화 연료유는 기름과 물을 균일한 분산상으로 혼합한 연료유로 연소시 오일계 성분의 미연분을 감소시켜 연료 효율 제고와 배출가스 성상을 개선하기 위해 개발되어 왔다. 본 발표에서는 다양한 종류의 상용 첨가제 및 바이오디젤 원료유 생산 폐기물을 활용해 유화 연료유를 제조하였으며 각 유화유의 장시간의 상(phase) 안정성을 비교하였다. 바이오 폐기물 중에는 천연 계면활성제(surfactant)인 인지질이 다량 함유되어 있어 기존의 무기계 및 유기계 유화제보다 상 안정성이 우수하게 나타났으며 바이오디젤 원료유 생산 공정의 폐기물인 폐유과 폐수의 활용이 가능한 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제19권1호
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• pp.8-15
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• 2010

새로운 발전설비의 건설부지 확보의 어려움을 극복하고 친환경적인 에너지시스템으로 분산형 초소형 가스터빈이 주목받고 있다. 분산형 초소형 가스터빈 발전시스템은 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 첫째는 친환경성으로서 NOx < 9 ppm, 소음 < 65 dB, 둘째는 다양한 연료를 사용할 수 있으며 천연가스 뿐만 아니라, 디젤, 저발열량 신재생에너지원료, 등유이다. 셋째는 작은 면적대비 높은 출력을 얻을 수 있고 컴팩트한 건설이 가능하다. 1998년부터 미국에서 개발되어 캘리포니아 및 일본등에서 활발히 적용되고 있다. 기존의 대용량 발전시스템이 주로 바닷가 근처에 건설되었다면 본 시스템은 수요자 인근에 설치되어 열과 전기를 동시에 공급하고 있으며 다양한 적용처에 에너지를 공급한다. 최근들어 국내에서는 신재생에너지의 개발, 보급이 아주 중요한 이슈로 떠오르고 있는 가운데, 이러한 소형 분산전원의 적용성이 많이 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 분산형 가스터빈의 최적 현장 적용을 위하여 필수적인 계통연계를 통한 병열운전 모델링과 실증시험 및 평가과정을 분석하여 에너지 품질을 정립하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.141-147
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• 2010

LNG 천연가스로서 저장과 운반이 용이한 액체로 변형이 가능하며, 청정연료로 각광받게 되어, 석유에너지의 의존도를 낮추고 에너지사용의 다변화를 위해 1986년 인도네시아로부터 처음 도입된 이래로 산업의 성장과 더불어 그 수요량이 지속적으로 증가하고 있다. LNG는 천연가스의 부피를 영하 약 $-162^{\circ}C(-260^{\circ}F)$까지 냉각시켜 1/600까지 줄일 수 있으므로, 저장 및 운반에 있어서 매우 효율적이다. 현대의 LNG 저장탱크는 철근 콘크리트 이중벽과 내부 니켈방호벽 및 벽사이의 효율이 높은 단열재로 구성된 완전 방호식이 적용되고 있다. 단열재는 극저온의 온도가 LNG 탱크 외벽으로 전달되는 것을 차단하며, 바닥슬래브, 외벽 및 상부에 설치된다. LNG 저장탱크의 단열재의 배치에 따라 콘크리트 외조에 작용하는 온도분포에 차이가 나므로, 본 연구에서는 기 건설된 완전 방호식 LNG 저장탱크 바닥판 단열재의 배치에 대해 검토하고, 이를 바탕으로 단열시스템 개선 방안을 제안하고자 한다.