• 에너지공학
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• 제11권2호
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• pp.90-98
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• 2002

본 연구는 선회유동과 연소인자가 9.4L인 터보과급 디젤엔진의 성능과 배기가스특성에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하였다. 일반적으로 디젤엔진의 연소과정에서 선회유동은 분사되고 있는 연료와 흡칩공기의 혼합을 촉진시켜 줌으로써 엔진성능을 향상시키는데 매우 중요한 인자가 된다. 특히 터보과급 디젤엔진에서는 실린더내의 고온.고압가스로 인하여 연비와 NO$_{x}$ 농도는 서로 상반관계를 가지므로 적절한 용량의 과급기선정으로 흡.배기시스템, 분사시스템 및 연소실의 설계 등을 고려할 필요가 있다. 본 연구의 결과로서, 정상유동실험을 통하여 선회비가 증가함으로써 평균유량계수가 감소하고, 반면에 걸프 펙터가 증가함을 알 수 있었다. 또한 엔진실험을 통하여 흡기포트의 선회비 2.43, 분사시기 BTDC 13$^{\circ}$ CA, 압축비 16, 리앤트란트 5$^{\circ}$형 연소실, 노즐분공경 $\Phi$0.28*6 및 과급기 GT40(압축기 A/R 0.58, 터빈 A/R 1.19)의 적용인자가 최적의 성능 및 배기가스를 만족시킬 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.378-383
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• 2013

가솔린엔진의 출력제어를 위해 나비형(butterfly-type) 스로틀밸브가 응용되고 있다. 그러나 기존의 나비형 스로틀밸브는 밸브 후방에서 발생하는 강한 와류현상으로 인해 매우 큰 흡입 유로의 저항을 유발하게 된다. 이러한 유로저항은 엔진의 체적효율(volumetric efficiency)을 떨어뜨려 궁극적으로 엔진의 출력과 효율에 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 CFD수치해석 기법을 이용하여 기존 나비형 스로틀밸브의 문제점 개선을 위해 제안한 벤투리형(venturi-type) 가변스로틀밸브(VGTV)의 공기역학적 작동특성에 관해 알아보았으며, 본 장치의 유량과 저항계수($K_L$)의 변화특성 분석을 통해 가솔린엔진의 체적효율 개선효과를 평가하는데 연구의 목적을 두고 있다. 본 연구를 통해 기존의 나비형 스로틀밸브에 비해 새롭게 제안된 벤투리형 가변스로틀밸브의 유로저항이 평균 49.0%정도 개선된다는 사실을 알 수 있었으며, 이는 엔진의 체적효율과 출력에 매우 큰 영향을 줄 것으로 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.15-21
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• 2015

천연가스 연료는 매장량과 경제성 측면에서 미래 가치가 매우 높기 때문에 여러 가지 이용 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 내연기관을 이용한 발전 분야에서도 그 중요성이 점점 증가하고 있는 실정이다. 천연가스 연료를 이용하는 MW급 발전용 대형 왕복엔진의 경우 연료공급시스템의 고도화 개발이 필요한데 그 중에서도 천연가스 분사기의 개발은 실질적인 천연가스 연료 이용을 위한 핵심이다. 본 연구에서는 천연가스 분사기를 상부에 위치한 솔레노이드의 전자기력에 의해 구동되고 하부의 밸브 바디부 전기자와 이동판이 상하로 움직이는 구조의 분사밸브 형태로 고안 및 설계하였으며 이 시작품의 동특성을 엔진 흡기 모사 조건에서 실험하였다. 전기자의 변위와 지름을 변경해 가면서 실험을 수행하였는데, 그 결과 유량의 선형성이 잘 보장되고 1bar 의 차압에서 2ms 이내의 응답성으로 분사밸브가 열리는 결과를 얻었다. 가스 유량 또한 100Liter/min(@2Hz) 이상으로 충분하기 때문에 본 연구에서 고안한 천연가스 분사밸브는 요구되는 동특성 성능실험을 만족하였기 때문에 MW급 발전용 천연가스 엔진 연료공급시스템에 적합할 것으로 판단된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제46권6호
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• pp.803-810
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• 1999

연구배경 : 호흡부전 환자에서 인공호흡은 조직의 산소화를 유지하고 환자의 호흡일을 경감시키기 위해 적용하며, 환자의 호흡일은 환자의 환기요구량과 인공호흡기의 정해진 양식에 따라 달라질 수 있다. 감속형유량의 압력-조절환기(PCV)는 일정형유량의 용적-조절환기(VCV)에 비해 호흡주기의 초기에 높은 유량의 가스를 환자에게 주입하여 환자의 호흡주기에 잘 적용하므로 두 보조환기양식에 환자의 호흡일이 차이가 있을 것으로 추측할 수 있다. 이에 연구자들은 두 가지의 보조환기양식에서 환자의 호흡일(WOBp)의 차이를 알아보기 위해 다음과 같은 연구를 시행하였다. 방 법 : 호흡부전으로 인공호흡기를 유지하고 있는 10명의 환자(평균연령 $61.7{\pm}7.5$세, 남 : 여=8 : 2)를 대상으로 하였다. 환자에게 먼저 일정형유량의 VCV를 고 일회호흡량($V_{T,\;HIGH}$)(10-12 ml/kg) 또는 저 일회호흡량 ($V_{T,\;LOW}$)(6-8 ml/kg)으로 적용하고 다음에 동일한 일회호흡량($V_T$)이 유지되는 각각의 압력 정도로 PCV를 적용하였으며 인공호흡기의 다른 설정은 일정하게 유지하였다. WOBp는 인공호흡기의 양식을 변화시키고 약 15분 후 환자가 안정된 상태가 되면 인공호흡기 양식을 바꾸기전 1분간 측정하여 그 값의 평균을 구하였다. WOBp 외에 $V_T$, 분당환기량($V_E$), 분당호흡수, 최고기도압(Ppeak), 최고흡기유속(PIFR), pressure-time product(PTP) 등을 측정하여 비교하였다. 결 과 : $V_T$, $V_E$, 분당호흡수는 각각의 $V_T$에 따라 PCV와 VCV 사이에 유의한 차이가 없었으며, Ppeak는 $V_{T,\;HIGH}$에서 VCV에 비해 PCV에서 유의하게 낮았다(p<0.05). PIFR은 각각의 $V_T$에서 VCV에 비해 PCV기에서 유의하게 높았다(p<0.05). $V_{T,\;LOW}$에서 WOBp는 VCV, PCV에서 각각 $1.06{\pm}0.39\;J/min$, $0.80{\pm}0.37\;J/min$이었고, PTP는 각각 $256.4{\pm}107.5\;cmH_2O.S$, $164.5{\pm}74.4\;cmH_2O.S$으로 VCV에 비해 PCV에서 의미있게 낮았다(p<0.05). $V_{T,\;HIGH}$에서 WOBp는 VCV, PCV 에서 각각 $0.40{\pm}0.14\;J/min$, $0.33{\pm}0.14\;J/min$이었고, PTP는 각각 $83.4{\pm}35.1\;cmH_2O.S$, $65.7{\pm}26.3\;cmH_2O.S$으로 VCV에 비해 PCV에서 의미있게 낮았다(p<0.05). 결 론 : 본 연구에서는 보조환기 양식으로서 PCV는 일정형유량의 VCV에 비해 WOBp을 감소시킬 수 있었으나, 환자에 따라 차이가 있어 향후 WOBp를 최적화할 수 있는 방법들에 대한 연구가 더 필요하리라 생각된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제48권4호
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• pp.487-499
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• 2000

연구배경 : 급성호흡곤란증후군은 다양한 원인으로 유발된 폐포와 모세혈관 사이의 투과성 증가로 폐부종이 발생하여 저산소성 호흡부전이 유발되는 증후군으로, 여러 종류의 surfactant의 이상이 관찰되어 외부에서 기관을 통해 surfactant를 공급하는 치료방법이 많이 시도되었다. 본 연구에서는 흰쥐를 대상으로 기판내로 내독소를 주입하여 급성 폐손상을 유발한 다음 기관내로 surfactant를 투여하여 치료효과를 알아보았다. 방 법 : 흰쥐를 각각 5마리씩 네 군으로 나누어 제1군은 기관대로 생리식염수를 30분 간격으로 주입하였고, 제2군은 기관내로 내독소를 주입한 이후 30분 뒤에 기관내로 생리식염수를 주입하였으며, 제3군과 4군은 기관내로 내독소를 주입한 후 각각 30분과 5시간 뒤에 기관내로 surfactant를 주입하였다. 결 과 : 생리식영수만 기관내로 주입한 제1군에 비해서 내독소를 기관내로 주입한 제2군과 3군, 4군에서는 호흡수가 증가하고, 흡기유량이 감소하였으며, 기도저항을 나타내는 지표인 Penh은 제2군에서만 증가되었다. 동맥혈액산소분압은 제 2군에서만 유의하게 감소하였다. 기관내 내독소 투여후 24시간에 얻은 기관지폐포세척액의 단백농도는 제 2군에서만 증가하였다. 기관지폐포세척액내의 세포수는 내독소를 투여받은 제2군과 3군, 4군에서 모두 증가하였고 구성세포는 다형백혈구가 다수를 이루고 있었다. 폐조직검사에서 제2군의 폐포내로 다형백혈구를 위주로하는 염증세포의 침윤과 폐포벽의 비후소견이 관찰되었으며, 제3군 및 제4군에서도 비슷한 염증소견이 관찰되었으나 염증의 정도는 제2군에서 제일 심하였다. 결 론 : 기관내 sufactant 투여는 기관내 내독소 투여로 유발된 흰쥐의 급성폐손상에서 의미있는 치료효과를 나타내었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권9호
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• pp.733-742
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• 2016

연료 경제와 유해 배출 가스 저감을 목적으로 최근 들어 LNG 또는 합성 가스를 사용하는 박용 가스 기관이 주목받고 있다. 예혼합 연소를 하는 오토 사이클로 작동하는 가스 기관을 구현할 경우 EGR 또는 SCR을 적용하지 않고도 Tier III의 규제를 충족할 수 있는 것으로 확인되고 있다. 본 연구에서는 오토 사이클로 작동하는 기관에 대한 시뮬레이션 기술을 산업 기술 현장에 제공하기 위한 목적으로, 실험적으로 접근이 용이한 소형 가솔린 기관을 대상으로 상용 소프트웨어인 BOOST를 이용한 시뮬레이션을 시행하였다. 이 연구는 두 단계로 구성되어 이미 시행한 첫 번째 단계에서는 흡기 및 배기 계통에 대한 최적의 모델링 방법에 관한 연구가 수행되었다. 이번 연구는 이전의 연구에서 선정된 흡 배기 계통의 해석 모델을 적용한 상황에서 실린더 내 과정을 해석하고 최종적으로 주요 성능 인자들을 계산하는 방법을 정립하였다. 이 연구를 통하여 실험에의 의존이 적은 연소 및 열전달 모델과 밸브 유량계수 모델을 선정하고 관련 상수들을 결정하는 방법을 확립하였다. 이들을 이용하여 실린더로 유입되는 공기량, 실린더 내 순간 압력 변화 및 도시평균유효압력을 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제45권2호
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• pp.380-387
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• 1998

연구배경: 압력보조환기법은 기계호흡으로부터 이탈시 최근에 많이 이용되는 인공환기법으로 적절한 압력보조 수준이 이탈 과정에 중요하며 특히 최소압력보조 (minimal pressure support) 수준에서 환자의 환기 상태가 적절하면 치료자는 인공 호흡기로 부터 여탈 및 기관내 관을 발관할 수 있다. 그러나 부적절한 최소압력 보조 수준의 적용은 환기 이탈 기간의 장기화나 이탈 실패를 초래할 수 있다. 본 연구는 이탈기 환자들이 최소압력보조 치의 범위를 알아보고 또한 최대 흡기유량과 총환기계 저항의 곱으로 구한 최소압력보조치의 계산값과 환자의 기관내 관 끝에서 실측한 값 사이의 차이를 비교함으로써 유도식으로 계산된 최소압력 보조 값의 임상적 유용성을 예측하고자 하였다. 방 법: 기저 질환이 호전되어 기계호흡으로부터 이탈이 가능한 환자 16명을 대상으로 폐 감시기 (CP-100 pulmonary monitor, Bicore, USA)를 이용하여 부가된 호흡일을 구한 후 최소압력보조의 수준을 직접 측정하였고, 이들 중 9예에서는 또한 유도식 (peak inspiratory flow rate$\times$total ventilatory system resistance=minimal pressure support)을 이용하여 최소합력보조의 수준을 구하였다. 결 과: 대상환자 16명중 14명에서 측정한 최소압력보조의 실측치는 4~12.5 cm$H_2O$로써 환자에 따라 차이가 심하였다. 대상 환자 중 2명에서 각각 15, 21 cm$H_2O$로써 높게 측정되었으나 기관내 관을 발관 후 내강이 기도 분비물로 심한 폐쇄가 발견되었다. 실측치를 측정한 16명중 9명에서 유도식을 이용하여 최소압력 보조의 계산치를 구하였으며 실측치와 계산치의 비는 평균 0.81로 실측치 보다 높게 나타나는 경향을 보였으나 실측치와 계산치의 상관 계수는 0.88(p=0.002)로 통계학적으로 유의한 상관관계를 보였다. 결 론: 압력보조환기법에 의한 이탈 시도시 최소압력보조 수준의 결정은 유도식을 이용하여 계산된 값을 적용하는 것이 치료자가 임의적으로 일정한 값을 적용하는 것보다 더 나을 것으로 사료된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제42권4호
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• pp.555-568
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• 1995

연구배경: 폐확산능은 산소를 이용하여 측정하는 것이 가장 생리적이지만 폐모세혈의 산소분압측정이 어려워 임상에서는 일산화탄소를 이용하여 측정하고 있으며, 단회호흡(single-breath)폐확산능검사법이 가장 널리 사용되고있는 방법이다. 그러나 총폐용량까지 흡기한후 10초간 숨을 참는 과정을 기침, 호흡곤란 등이 있는 환자로선 수용하기 곤란하므로 이러한 과정없이 낮은 유량의 일회호기만을 필요로 히는 호흡내(intra-breath)폐확산능검사법이 고안되었다. 본 연구에서는 단회호흡법과 호흡내법으로 측정한 폐확산능간에 유의한 차이가 있는지 그리고 차이가 있다면 어떤 인자가 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다. 방법: 특정질환과 무관하게 임의로 73명을 선택하고 유량-용적곡선 검사를 3회 시행한후 노력성 폐활량(FVC)과 1초간 노력성호기량($FEV_1$)의 합이 가장 큰 검사에서 노력성폐활량, 1초간 노력성호기량, 1초간 노력성호기량의 노력성 폐활량에 대한 비($FEV_1$/FVC)를 구했다. 폐확산능은 5분간격으로 각각 3회씩 단회호흡법과 호흡내법으로 측정하였으며, 선형적 상관분석으로 어떤 인자가 두 방법간의 폐확산능의 차[단회호흡법과 호흡내법에 의한 각각의 폐확산능의 차이의 평균치(mL/min/mmHg)]에 영향을 미치는지를 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 결과: 1) 단회호흡법 및 호흡내법 모두 검사내 재현성은 우수하였다. 2) 단회호흡법과 호흡내법으로 측정한 폐확산능간에는 전체적으로 유의한 상관관계가 있었지만, 두 방법의 측정치간에는 의미있는 치아가 있었다($1.01{\pm}0.35ml/min/mmHg$, p<0.01). 3) 단회호흡법과 호흡내법간의 폐확산능의 차이는 노력성폐활량과는 상관관계가 없었지만, 1초간 노력성호기량, $FEV_1$/FVC 및 환기배분의 지표인 메탄농도의 기울기와는 유의한 상관관계가 있었고 다중상관분석결과 $FEV_1$/FVC에 의한 영향이 가장 컸다(r=-0.4725, p<0.01). 4) 단회호흡법과 호흡내법간의 폐확산능의 차이와 $FEV_1$/FVC를 도식화하면 두 방법간의 폐확산능의 차이는 $FEV_1$/FVC가 50~60%인 구간에서 두 군으로 분리됨을 알수 있으며, $FEV_1$/FVC가 60% 이상에서는 두방법간에 유의한 차이가 없으나($0.05{\pm}0.24ml/min/mmHg$, p>0.1) 60% 미만에서는 유의한 차이가 있었다($-4.65{\pm}0.34ml/min/mmHg$, p<0.01). 5) 메탄농도의 기울기가 정상범위인 2%/L이내에선 단회호흡법과 호흡내법의 폐확산능이 모두 $24.3{\pm}0.68ml/min/mmHg$로 측정방법에 따른 차이가 없지만 2%/L를 초과한 경우에는 단회호흡법에 의한 폐확산능이 $15.0{\pm}0.44ml/min/mmHg$ 호흡내법에 선 $11.9{\pm}0.51ml/min/mmHg$로 두 방법간에 유의한 차이가 있었다(p<0.01). 따라서 $FEV_1$/FVC가 60% 미만일때는 호흡내법으로 측정한 폐확산능이 단회호흡법보다 의미있게 낮은 값을 보이는데, 그 이유는 주로 환기배분의 장애로 추정되지만 폐확산능 이 단회호흡법에서 과대평가되거나 폐확산능의 감소가 호흡내법에서 더 예민하게 나타 났을 가능정도 배제할수 없다. 결론: 73명을 대상으로 폐확산능을 단회호흡법과 호흡내법으로 측정해본 결과 호흡내법은 검사의 재현성도 우수하고 폐기능이 정상이거나 제한성 장애, 그리고 경도의 폐쇄성장애가 있는 경우에는 단회호흡법을 대체해서 사용할수 있지만, 중등도 이상의 폐쇄성장애가 있는 경우에는 단회호흡법보다 유의하게 낮은 검사치를 보였다. 호흡내법과 단회호흡법에 의한 폐확산능의 차이가 호흡내법이 단회호흡법에 비해 폐확산능의 감소를 예민하게 나타내주는 것인지 혹은 환기의 불균형에 의한 영향을 많이 받아서인지는 연구가 더 필요할 것이다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제43권2호
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• pp.201-209
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• 1996

연구배경: Auto-PEEP 혹은 intrinsic PEEP은 호기말에 폐용적이 전체 호흡기계의 이완 용적으로 돌아오지 않음으로써, 증가된 호흡기계의 탄성반도압만큼 호기말 폐포내압(alveolar pressure) 이양의 값을 보이는 것을 말한다. Auto-PEEP 이 존재하는 만성폐쇄성폐질환 환자에게 externa1 PEEP을 적용하면 환자의 호흡 일을 줄일 수 있어서, 질환의 급성악화시 혹은 기계호흡으로부터의 이탈시 환자의 자발호흡을 보조하기 위한 요법으로 제시되고 있다. 이에 기계호흡중인 환자에서 auto-PEEP의 존재가 호흡 일에 미치는 영향을 알아보고, externa1 PEEP의 사용이 auto- PEEP에 의해 증가된 호흡 일을 줄이는지를 알아보기 위해 본 연구를 시행하였다. 방법: 호흡부전으로 기계호흡을 하고 있는 환자 15명을 대상으로 연구가 이루어 졌으며, 이들 7명에서 auto-PEEP이 관찰되었고(auto-PPEP군) 8명에서 auto-PEEP이 auto-PEEP군). 양군 간의 환자의 호흡역학적 지표의 차이를 조사하였으며, auto-PEEP이 존재하는 환자들에 대해 3cm $H_2O$의 external PEEP을 적용한 뒤 호흡역학적 지표들의 변화를 조사하였다. 호흡역학적 지표는 상시호흡량(tidal volume, 이하 $V_T$), 분당 호흡수, 분당환기량 (minute ventilation 이하 $V_E$), 최고흡기유량(peak inspiratory flow rate, 이하 PIFR), 최고호기유행peak expiratory flow rate, 이하 PEFR), 최고흡기압(peak inspiratory pressure, 이하 PIP), $T_I/T_{TOT}$, auto-PEEP, 폐 동적탄성 (dynamic compliance of lung, 이하 Cdyn), 호기 기도저항(expiratory airway resistance, 이하 RAWe), 평균 기도저항(mean airway resistance, 이하 RAWm), $P_{0.1}$, 환자에 의해 수행되는 호흡 일 (work of breathing performed by patient, 이하 호흡 일), pressure-time product(이하 PTP)등이었다.