• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제32회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.96-104
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• 2006

In the present paper, the effects of combustion instability on flow structure and flame dynamic with the configurations of burner exit in a model gas turbine combustor are investigated using large eddy simulation(LES). A G-equation flamelet model is employed to simulate the unsteady flame behavior. As a result of mean flow field, the change of divergent half angle(${\alpha}$) at burner exit results in variations in the size and shape of the central toroidal recirculation(CTRZ) as well as flame length by changing corner recirculation zone(CRZ). The case of ${\alpha}=45^{\circ}$ show smaller size and upstream location of CTRZ than that of $90^{\circ}$ and $30^{\circ}$ by the development of higher swirl velocity. The flame length in the case of ${\alpha}=45^{\circ}$ is the most shortest, while that in the case of ${\alpha}=30^{\circ}$ is the longest by the decrease of effective reactive area with the absence of CRZ. Through the analysis of pressure fluctuation, it is identified that the case of ${\alpha}=45^{\circ}$ shows the most largest damping effect of pressure oscillation in all configurations and brings in the noise reduction of 2.97dB, comparing with that of ${\alpha}=30^{\circ}$ having the largest pressure oscillation. These reasons are discussed in detail through the analysis of unsteady phenomena about recirculation zone and flame surface. Finally the effects of flame-acoustic interaction are evaluated using local Rayleigh parameter.

• Composites Research
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• 제18권3호
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• pp.47-52
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• 2005

본 논문에서는 발포 복합재료의 제작을 위한 펄트루전 공정의 최적화에 관한 연구가 수행되었다. 페놀 수지가 기지 재료로 사용된 발포 복합재료는 경량임에도 불구하고 높은 기계적 강도와 열, 화염에 대한 저항력을 지닌다는 장점이 있다. 또한 제조 과정 중의 기포의 핵 생성율과 성장 시간, 생성된 기포의 균일도에 따라서 다양한 특성의 변화를 보이며 이는 공정 중의 가열 온도, 당김 속도, 그리고 포함된 발포제의 양, 초기온도, 경화재의 양 등 여러 요소의 영향을 받는다. 본 연구에서는 주요 공정변수인 가열 온도, 당김 속도 그리고 발포제의 양에 따른 발포 거동을 미세 형상의 관찰을 통해 실험적으로 분석하였다.

• 한국연소학회지
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• 제22권1호
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• pp.32-38
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• 2017

This paper shows the dynamics of the Burke-Schumann flame. To show flame dynamics, this paper measures the flame surface and heat release rate. The flame shape is divided into three types with forcing frequencies. When the forcing frequency is lower than 120 Hz, the upper region of flame is cut. The flame is stagnant with 220 to 280 Hz forcing frequencies. The rest conditions of forcing frequencies make the connected wave shape of flame. The heat release rate is expressed by the flame transfer function. The gain of the flame transfer function is similar with the oscillation magnitude of the flame area except for flame cutting conditions. The flame is cut because the fuel is not supplied to upper flame region.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.48-58
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• 2006

횡단류에 분사되는 액체 제트의 분무 및 연소 특성에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 수치 계산을 위해 3차원의 분무 및 화학반응 유동 해석에 유용한 KIVA 코드를 횡단류에서의 분무 해석에 적합하도록 수정하여 사용하였다. 액주의 분열과 리거먼트 및 액적의 분열 현상을 해석하기 위하여 wave 모델과 KH-RT hybrid 모델이 사용되었다. 침투길이는 유입공기의 속도가 감소하거나 분사속도가 증가함에 따라 증가하였다. 유입공기의 속도가 증가할수록 계산결과의 오차가 크게 발생함을 알 수 있었다. 연소 특성에 대한 수치 해석으로 연소실 내부의 화염전파 형상과 국부지역에서의 온도및 공해 배출량에 대한 결과를 얻었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.211-216
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• 2012

화석 에너지 고갈에 따라 에너지의 합리적 이용이 요구되면서 가용 에너지를 고려한 열에너지의 계단식 활용이 적극적으로 검토되고 있다. 이와 같은 배경에서 1 kW 급의 스털링 엔진을 기반으로 한 열병합발전 시스템이 분산 에너지 시스템을 구축하는 단위로서 제안되었다. 1 kW 의 용량은 가정용에 적합하며, 가정에서 활용하기 위해서는 공간을 작게 차지하도록 하면서도 소음과 유해가스의 배출을 철저하게 차단해야 한다. 이러한 조건들을 충족시키며 효율이 높은 시스템을 개발하기 위하여 슬롯 형태의 예혼합 버너를 제안하였고 버너의 연소 특성을 파악하기 위하여 일련의 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 화염의 형상을 촬영하여 연소부하 및 공기비에 따른 연소 모드를 관찰하였고 배가스를 분석하여 연소 모드에 따른 배기 특성을 연구하였다.

• 에너지공학
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• 제12권4호
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• pp.320-327
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• 2003

IGCC용 가스터빈 연소기의 중발열량 가스 연료 대체성 및 호환성 검토를 위한 전산유체역학적 연구를 수행하였다. 연소기 전산해석 방법은 기존의 상용 CFD코드의 해석체계에 중발열량 가스연료의 화학반응 모델 및 fuel NOx 모델등을 추가적으로 결합하여 구성하였다. 본 해석방법을 이용하여, 천연가스와 IGCC 용 대체가스(석탄가스, 중잔사유 가스) 연소시의 연소기 내부 유동속도, 화학종, 온도 분포들과 화염 형상 및 거동을 비교하였고, 더 나아가 NOx 생성특성과 터빈과의 matching 조건도 분석하였다. 이러한 전산해석결과들을 바탕으로, 본 연구는 중발열량 가스를 대체연료로 사용하는 IGCC용 가스터빈 연소기의 설계 개선 및 재설계 방향을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.161-170
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• 2013

Double cone 버너를 장착한 스월 예혼합 연소기에 대한 유동 및 연소 특성을 분석하여 swirler 모델을 이용한 수치적 모델링 방법을 제시하였다. 버너 출구에서 형성되는 내부 재순환 영역을 근사적으로 구현하도록 swiler의 내 외경을 각각 56 mm, 152 mm로 결정하였으며 이를 토대로 유량, 반경 반향 속도를 결정하였다. 접선 방향 속도의 설정을 위해 swirl 각도와 재순환 각도를 도입하였으며 40 m/s인 경우 유사한 내부 재순환 영역이 형성되었다. 라이너 출구에서 온도와 속도의 오차는 각각 2.8%, 0%로 작았지만, NOx의 경우 67% 가량 감소한 결과를 보였다. Swirler 모델은 EV 버너의 유동 및 연소 특성을 근사적으로 모사하는 모델의 하나로서 정량적 평가 인자에서 오차를 보이지만, 유동 및 화염, NOx 형성 영역의 경향성이 유사하므로 swirler 모델을 채택하여 복잡한 형상의 발전용 가스터빈 연소기의 효율적인 수치해석이 타당할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1427-1430
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• 2014

열차폐 코팅은 고온 화염의 열이 블레이드의 모재에 직접 전달되는 것을 막는 역할을 하며, 세라믹 재질의 탑코팅층과 금속 모재간 결합력을 증가시켜주는 본드코팅층으로 이루어져있다. 이러한 열차폐 코팅 기술로 인하여 블레이드 표면의 온도가 화염온도에 비해 약 $100{\sim}170^{\circ}C$정도 낮아지게 된다. 이러한 열차폐 코팅은 금속모재와 코팅층의 열팽창 계수의 차이로 인해 내부 응력이 발생하게 되며, 블레이드의 형상 및 위치에 따라 발생하는 응력이 다르다. 따라서 본 논문에서는 열차폐코팅의 내구성 시험에 보편적으로 사용되는 코인형 시험편에 대하여 모재의 곡률에 따른 유한요소해석을 수행하고 열차폐 코팅에서 발생하는 내부 응력변화를 고찰하였다. 그 결과 탑코팅에 최저응력이 발생할 때의 곡률을 도출하였고 최저응력에서의 곡률과 차이가 커질수록 발생하는 응력이 커짐을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.129-136
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• 2020

컷아웃스위치(COS: Cut Out Switch 이하 COS)는 전력계통에서 수용가로 전력을 송배전하기 위해 사용되는 변압기의 입력단에 설치되어 사고전류로부터 변압기를 보호하기 위해 설치되는 보호장치이다. COS는 크게 퓨즈링크와 COS몸체 및 접속부로 구성되어 사고전류시 퓨즈링크의 엘리먼트가 용단되어 사고전류를 차단하는 역할을 한다. COS 퓨즈링크가 용단되어 발생하는 강력한 아크가 화염과 소음을 유발시켜 주변지역 거주자에게 불쾌감 및 공포감을 주며, 아크화염으로 인하여 주변기기의 2차 피해를 유발시킬 수 있다. 본 논문에서는 COS 동작 시 발생되는 아크와 소음 및 보호협조의 문제점을 해결하기 위해 폭발형이 아닌 한류형 COS 퓨즈를 개발하였다. 또한 과전류 차단 기능이 없는 한류형 퓨즈의 단점을 개선하기 위해 퓨즈 엘리멘트, 스트라이커와 COS 퓨즈금구 개발을 통하여 과전류 차단성능의 신뢰성을 향상시켰다. COS의 동작 특성 향상은 퓨즈 엘리멘트의 최적 형상 도출, 스트라이커의 원활한 동작을 위한 동작선의 재질과 두께 및 저항 산정, 그리고 스트라이커와 연계된 하부금구류의 구조 개선을 통하여 수행하였다. 본 연구에서 개발한 COS 퓨즈링크는 공인기관의 시험을 통하여 차단성능과 보호협조 성능을 검증하였다. 시험은 본 연구의 한류형 COS와 기존의 폭발형 비한류형 COS의 비교 시험으로 수행하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.53-62
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• 2017

경제 및 산업의 원천 에너지원인 전력은 생산과 소비의 지역적 상이함으로 장거리 수송을 필수로 하며, 다중환상망(Multi-loop) 형식의 송배전계통으로 전력을 공급한다. 실질적 사용에 앞서, 변전소내 변압기를 통해 변전과정을 거쳐 각 사용처의 특성을 고려하여 전력공급이 이루어지고 있으며 변압기는 본체, 권선, 절연유, 부싱등의 구조로 결합되어 있다. 변전소에서 발생하는 변압기화재는 가구와 상업시설등에 전기공급을 중단시키고 각종 안전사고를 발생시키는 1차 손실뿐만 아니라 2차적으로 경제 손실을 야기한다. 화재의 원인은 부싱 하부파손에 따른 절연유 유출과 약 1초 이내 발화점에 도달하는 절연유에 의한 화재의 연쇄반응으로 파악된다. 화재피해의 최소화를 위해 연기감지기, 자동소화설비 등이 구축되어있으나 감지기의 동작 및 소화가스 방출지연 등으로 화재진화를 위한 골든타임 확보의 부재가 문제되고 있다. 이에 본 연구는 초기 화재진화에 따른 골든타임 확보의 중요성에 따라 화재확산을 방지하고 절연유 누출을 차단하는 능동적 메커니즘의 필요에 따라 수행되었다. 따라서 화염에 의해 팽창하는 고온형상 유지물질과 기계적 화염차단장치를 적용한 부싱방화구조체를 개발하였다. 실제 부싱 및 프렌지규격을 적용하여 제작된 변압기모형에 부싱방화구조체를 설치하여 실규모 화재실험을 수행하였다. 초기화염으로부터 3초내에 정확한 위치와 높이에 부싱방화구조체가 작동함을 확인하였으며 이는 실제 변압기화재 시 화염 확대를 효과적으로 차단할 수 있을 것으로 사료된다.