• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.275-282
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• 2010

동축공기 수소 난류 확산화염에서 선회류가 NOx에 미치는 영향을 연구하였다. 공기와의 혼합을 증가시키기 위해 동축공기관에 스월러의 각도를 30, 45, 60, $90^{\circ}$로 바꾸어가며 화염길이와 질소산화물 배출수준을 측정하였다. 연료 속도를 85.7~160.2 m/s, 동축공기 속도는 7.4~14.4 m/s로 조절하였다. 실험을 통해 동축 공기 속도 증가에 따라 화염길이와 질소산화물 배출수준은 증가하였고, 회전류 증가에 따라 감소함을 관찰하였다. EINOx에 미치는 동축공기와 회전류 영향을 상사하기 위하여 far-field 개념의 유효직경($d_{F,eff}$)을 도입하여 동축공기와 선회류에 의한 혼합효과를 표현하였다. 질소산화물 배기배출지표는 화염체류시간(${\sim}{\tau_R}^{1/2.8}$)과 전체 신장률(${\sim}{S_G}^{1/2.8}$)에 영향을 받았다.

• 융합정보논문지
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• 제11권7호
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• pp.111-117
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• 2021

본 연구는 LFG(Land Fill Gas)의 주성분인 메탄(CH₄) 60%와 이산화탄소(CO₂) 40%로 구성된 매립지가스를 활용하여 정적연소 환경에서 연소의 초기 불안정성을 해결할 수 있는 실험적인 연구결과를 제안하는 것이다. 실험조건은 공기과잉율 0.9~1.6, 초기연소를 위한 압축압력 3bar, 실험주변온도 25℃, 실험용 연료가스 메탄, 예연소실 화염 분출구 직경 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5mm로 설정하였다. 실험결과 M3.0 모델에서 초기화염의 확산성이 매우 증가된 특성을 확인할 수 있으며, 이와 같은 증가의 특성은 공기 과잉률이 0.9, 1.0, 1.2에서 오리피스의 효과가 극도로 향상하게 되었다는 점을 알 수 있었다. 결과적으로, 본 실험을 통하여 M3.0으로 설계된 예연소실 화염 분출구 치수를 LFG에 적용할 경우 기존의 점화 플러그 특성 보다 부분적인 연소의 성능을 높일 수 있다는 점을 확인할 수 있었다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.180-187
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• 2011

본 논문은 다중이용업소와 목조건축물에 자주 사용되는 미송합판에 방염처리를 하여 유사 화재를 구현하고, 그 화염 세기에 따른 방염의 실효성을 실험한 것이다. 방염처리를 하면 화재 시 가연물의 초기착화시간을 지연시켜 화재성장속도를 늦출 수 있고, 원활한 소화활동을 가능하게 해준다. 하지만 어느 정도 화재가 진행되어 화염이 거세지면, 45도 연소시험을 통한 방염기준을 충족하여도 그 성능을 기대하기 어렵다고 한다. 따라서 45도 연소시험 시 사용되는 65mm의 불꽃보다 큰 화염상태(초기착화 이후의 상태)에서 방염처리한 내장재(미송합판)의 방염성능이 유지되는지의 여부를 실제로 입증하고 그 근거를 뒷받침하기 위하여 본 연구를 시작하게 되었다. 실험에서는 화재의 규모(화염의 세기)를 달리하여 각기 다른 종류의 방염제로 방염 처리한 미송합판의 착화 시 화염온도, 복사열 유속 그리고 착화지연시간을 파악하였으며, 45도 연소시험과 관련하여 방염성능을 분석하였다. 45도 연소시험의 경우 실험에 사용한 방염 처리 합판은 방염성능 기준을 만족하는 것으로 나타났으며, 소규모 유사 화재로 직경 10cm 연소용기를 사용한 연소실험에서는 방염 처리한 합판의 착화지연시간이 평균적으로 대규모 유사 화재실험보다 길어 어느 정도는 방염효과를 갖는 것으로 나타났다. 하지만 대규모 유사 화재로 1단위 유류화재 연소용기를 사용한 연소실험의 경우 열방출율이 커 형성된 탄화막이 무분별하게 박리되고 발화가 일어나 착화지연시간의 차이를 구별하기 어려웠기 때문에 방염효과를 기대할 수 없었다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권4호
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• pp.70-80
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• 2019

화염 가시화가 가능한 모델 연소실에서 형상과 리세스 길이가 다른 6종의 동축 와류형 분사기를 이용한 연소실험을 수행하였다. 실제 추진제 대신 기체메탄과 기체산소를 사용하여, 분사기 설계와 실험 조건이 화염구조와 연소 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 실험조건뿐 아니라 리세스 길이 및 오리피스 직경과 같은 분사기 형상은 연소 안정성에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 연소불안정의 발생에 따라 열방출 패턴의 형상이 달라지는 것이 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.309-319
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• 2011

질소 희석된 프로판 부상화염에서 열손실에 의한 자기진동을 기초로 화염안정화선도를 도출하기 위하여 노즐직경 0.3 mm, 1.0 mm에서 실험적 연구를 수행하였다. 예혼합화염에서 확산화염으로의 전도 열손실에 의한 자기진동 및 매연 복사에 의한 자기진동을 관찰하였다. 0.1 Hz보다 낮은 주파수 성향을 띄는 열손실에 의한 자기진동은 제안된 메커니즘에 의해 잘 묘사되었고 반면 매연복사에 의한 자기진동은 O(0.1 Hz)의 주파수 범위를 나타내었으며 제안된 메커니즘은 항온항습실 실험을 통해 입증하였다. 질소 희석된 프로판 부상화염에서 관찰된 열손실에 의한 자기진동의 특성화는 관련된 변수 및 스트라훌 수에 의해 잘 묘사되었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.166-170
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• 2010

토치 점화 장치의 연소 특성을 파악하기 위하여 6개의 각기 다른 토치 점화 장치를 설계하였다. 토치 점화장치의 체적이 메탄의 연소특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 토치점화 장치의 높이(h)와 오리피스 직경(De)는 10mm와 6mm로 고정하고, 입구 직경(D)을 12mm에서 22mm까지 2mm씩 증가시키며 토치 점화 장치를 설계하였다. 초기 화염 생성 및 전파는 질량 연소율과 연소 촉진율로 분석하였다. 질량 연소율과 연소 촉진율을 계산하기 위하여 정적 연소실 내의 평균 압력을 측정하였다. 또한 shadow graph법을 이용하여, 초기 화염 생성과 화염 전파과정 전 영역을 가시화하였다. 토치 점화 장치를 사용한 경우에는 일반적인 스파크 점화와 비교하여 질량 연소율의 기울기가 증가하였고, 연소 촉진율도 개선된것을 확인하였다. 토치 점화 장치의 체적이 증가할수록 연소가 개선되었으며, 넓은 점화 표면을 제공하였다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.130-140
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• 2014

공정효율 및 배기배출물 개선을 위해 로터리 킬른 버너 개발에 대한 연구는 지속적으로 이루어져 왔다. 본 연구에서는 COG(Coke Oven Gas)를 연료로 사용하는 철광석 소결용 로터리 킬른의 다공노즐버너 개발을 위해 일차공기 노즐 직경, 버너 당량비, 버너 중앙노즐과 주위노즐의 당량비 변화에 따른 화염 및 배기배출 특성에 대한 수치해석 연구를 수행하였다. 일차공기 노즐 직경이 증가함에 따라 각 동일 당량비에서 화염길이는 길어지고 $NO_x$ 배출도 증가하였으며, 버너 당량비가 증가함에 따라 화염길이와 $NO_x$ 배출이 증가하는 결과를 보였다. 버너 중앙노즐의 당량비 변화에 따라 $NO_x$ 배출에는 차이를 보였으며, 화염길이 및 킬른 내부 온도에는 큰 차이가 없었다. 본 연구를 통해 $D_2/D_1$가 1.33, 버너 당량비가 1.25이고 버너 중앙 노즐이 Rich인 조건이 킬른 내부 온도분포 및 $NO_x$ 배출량 기준을 만족하는 적절한 설계조건임을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.22-28
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• 2021

발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 성능 개선 및 검증을 위하여 기존 노즐에서 연료 분사 특성을 개선한 노즐(분사구 직경 증가, 분사구 수 감소, 총 분사면적 유지)을 이용하여 고압 및 다중화염 조건에서 실험 연구를 수행하였으며 배기가스 특성을 기존 노즐과 비교하였다. 실험 결과로는 노즐의 연료 직경을 크게 한 경우 연소용 공기로 연료의 침투 거리가 증가하기 때문에 콘 내부에서 연료와 공기의 혼합특성이 개선되어 상압뿐만 아니라 압력 상승 시 NOx 배출 농도는 감소하며 다중 화염의 경우 화염간 연소영역의 중첩이 감소하게 되어 NOx 배출은 감소하지만 화염 안정성은 저하된다. 연료 분사구를 개선한 노즐의 발전 플랜트 실증 결과는 실험 결과와 같이 기존 노즐에 비하여 NOx 농도가 낮게 배출되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.28-38
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• 2019

액체로켓엔진용 동축 와류형 분사기에서의 화염 구조와 연소 동특성간의 관계를 파악하기 위해 기체메탄과 기체산소를 사용하여 연소실험을 수행하였다. 리세스 길이/오리피스 직경과 같은 분사기 형상과 당량비/산화제 질량유량과 같은 유동조건을 변화시키며, CH* 라디칼과 압력섭동을 동시에 측정하였다. 분사기 형상은 추진제 유속과 혼합에 영향을 주기 때문에 이에 따른 화염 구조의 변화를 알 수 있었다. 주파수 분석 결과 유동조건과 분사기 형상에 따라 연소 동특성이 변화하였으며, 특정 리세스 길이/유동조건에서 연소불안정이 발생함을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.111-116
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• 2003

가로, 세로, 높이가 각각 100cm, 60cm, 45cm로 내용적이 $270\ell$인 폭발 용기를 이용하여 불균일 농도 상태의 LPG-공기 혼합가스의 폭발특성을 측정하였다. 폭발은 vented-explosion과 closed explosion의 조건에서 실시하였다. 실험의 변수로는 점화원의 위치, 노즐직경 및 유속으로, 시료가스를 주입하는 노즐의 직경과 유속을 변화시키면서 용기 내에서의 불균일 혼합정도를 조절하였다. 폭발압력은 strain형 압력센사를 사용하여 측정하였고 폭발화염의 거동은 비디오카메라로 측정하여 분석하였다. 실험결과 유속과 가스 주입 시간이 용기 내 가스 혼합에 중요한 요소임을 알 수 있었으며, 불균일 정도가 심화될 수록 폭발압력과 압력상승속도가 감소하였으나 용기 내 폭발화염의 체류시간은 크게 증가하였으며 이로 인하여 가스 폭발 후 화재로의 전이 위험성이 증가함을 알 수 있었다.