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램제트 엔진에서의 화염 전파와 비정상 연소 현상에 관한 수치해석

  • 성홍계
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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    • pp.10-10
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    • 2000
  • 램제트 엔진은 비추력이 높고 추력 레벨은 낮으므로, 2단 추진기관에 적합한 추진 시스템이다. 1단-추진기관의 작동이 끝나고, 2단 램제트 엔진이 점화 후 안정된 연소에 도달되기까지 비행체의 속도는 항력에 의하여, 초당 약 마하수 0.1 정도씩 감소된다. 1단 연소 후 2단 램제트로 전환되는 지연시간이 길수록 1단에서 요구되는 종말 가속도는 증가되므로, 1단이 차지하게되는 부피는 증가되고 비행체의 크기 또한 늘어나게 된다. 따라서 1단에서 2단 램제트로 천이되는데 소요되는 시간을 가능한 짧게 하는 것이 효과적이다. 그러나 램제트 엔진의 특성상 선결되어야할 다음과 같은 여러 문제들이 있다. 첫째, 1단 작동 시 공기 흡입구와 연소실은 차단벽으로 분리되어 있다가, 1단 연소후 차단막이 제거되어 외부공기가 램제트 연소실로 흡입된다. 흡입되는 공기는 흡입구의 형상에 의하여 램 압축되지만 초음속으로 연소실을 통과하게된다. 연료 주입 구에서 공급되는 연료는 연소실에서 유동의 흐름방향(streamline)에 따라서 연소실로 확산되는데, 연소되기 전에는 유속이 빠르게 노즐로 빠져 나가므로 램제트 연료가 재순환 구역(recirculation zone)으로 침투하는데 쉽지가 않다. 둘째, 연소실 입구에서 발생되는 와류 (ring vortex)는 1단 연료의 고온 연소 가스를 연소실로 확산시키는데, 비 균일한 온도 분포를 유발하여 램제트 연료의 점화에너지가 공급되는 시간이 적당하지 않을 경우 균일한 화염 전파에 악영향을 준다. 셋째, 연소실에서의 빠른 유동 조건은 연료가 연소실에 머무를 수 있는 시간을 감소시키며, 연소실 입구에서 강한 전단 응력이 발생되어 화염이 안정화되는데 악 영향을 미치게된다. 본 논문은 공기 흡입구, 연소실 및 노즐을 통합하여 수치해석을 하였으며 열유동/점화/연소등의 미케니즘을 이해하고, 주요 인자들 중 와류의 영향에 초점을 맞추었다.다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..7%), 혈액투석, 식도부분절제술 및 위루술·위회장문합술을 시행한 경우가 각 1례(2.9%)씩이었다. 13) 심각한 합병증은 9례(26.5%)에서 보였는데 그중 식도협착증이 6례(17.6%), 급성신부전증 1례(2.9%), 종격동기흉과 폐염이 병발한 경우와 폐염이 각 1례(2.9%)였다. 14) 식도경 시행회수는 1회가 17례(54.8%), 2회가 9례(29.0%), 3회 이상이 5례(16.1%)였다.EX>$IC_{50}$/ 값이 210 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$로서 효과적

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Pulsed Nd : YAG 레이저조사시 발생되는 연기의 유해효과에 관한 실험실적 연구 (In vitro Investigation of the Harmful Effects of Smoke Plume Produced by Pulsed Nd: YAG Laser Treatment)

  • Kyung-Hun Kim;Keum-Back Shin;Bok Choi
    • Journal of Oral Medicine and Pain
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    • 제20권2호
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    • pp.283-289
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    • 1995
  • 레이저가 의학영역에서 사용된 후 구강내 연조직과 경조직 병소에 대한 임상적 적용에 관한 관심이 커져왔다. 레이저가 조사되는 부위에서는 대부분 연기가 발생한다. 이 경우 병원체가 존재하는 병소에 대한 레이저치료시 발생되는 연기속에 병원체가 포함되어 이Tekas 환자와 술자는 이의 흡입가능성이 크므로 균혈증 및 상기도나 호흡계의 의원성 감염이 유발될 수 있다. 저자는 레이저치료시 발생되는 연기속에 병원체가 포함되어 있는지의 여부를 규명하기위해 각각 10개의 실험군에 통기성 미생물인 Escherichia coli(E.coli)가 배양된 brain geart infusion (BHI) 배지와 E.coli 가 존재하는 치근단 병소를 실험적으로 만든 후 각각 pulsed Nd:YAG 레이저를 조사해 연기를 채취, 배양, 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Pulsed Nd:YAG 레이저를 E. colir 배양된 agar substrate 와 실험적으로 만들어진 치근단부위의 E.coli 현탁액에 조사시 발생된 연기에서 처음 접종된 것과 같은 E.coli가 검출되었다. 2. 감염병소에 pulsed Nd:YAG 레이저를 조사시 발생되는 연기의 유해효과로부터 환자와 술자 및 보조자의 보호를 위해 효과적인 흡입기를 사용이 권장된다.

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액체 램제트 엔진용 소형 연소기 직접 연결식 시험장치의 설계 방법과 시험 데이터 분석 (I) (Design Method and Preliminary Data Analysis of Subscale Direct-Connect Test Facility for Liquid Ramjet Combustor (I))

  • 성홍계;김인식;이규준;김경무;이도형;변종렬;황용석;오석진;한정식
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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    • pp.59-63
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    • 2003
  • 액체 램제트의 연소 현상을 연구하기 위한 소형 직접 연결식 시험 장치에 대한 개념 설계 방법을 기술하였다. 본 시험 장치를 이용하여 수 차례의 시험 결과 시험장치가 정상적으로 작동됨을 확인하였다. 측정된 연소실 압력 데이터에서 약190Hz대의 특정 주파수가 계측되었으며, 이는 연소실의 1L 음향 주파수(1200Hz)와는 차이가 큰 것이다. 불안정 모드를 야기하는 원인으로 dump combustor에서 발생되는 흡입 공기의 vortex street, 쵸크 되지 않은 긴 흡입관에서 발생되는 흡입구의 resonance, 관측창으로 인해 변형된 연소실 형상 등이 그 원인으로 판단된다.

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Cavity를 이용한 화염안정화 기술 리뷰 (Review of the Flame Stabilization Techniques using Cavity)

  • 이태호
    • 한국추진공학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.104-111
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    • 2016
  • 고속으로 흡입되는 공기를 산소원으로 이용하는 공기 흡입추진기관에서 해결해야 할 과제 중에 하나는 화염 안정화이다. 블라프보디와 같이 유동 감속장치를 설치하여 와류에 의한 재순환 영역을 만들어 주는 방법이 대표적인 방법이다. 최근에는 유동 벽면에 캐비티를 설치하여 화염을 안정화 시키는 것이 안정화 영역을 넓이는 효율적인 방안으로 대두되고 있는데, 캐비티에서의 유동 박리와 재접촉, 압력과 진동을 포함하여 길이와 깊이 비 등에 대한 영향 등이 조사 발표되고 있다. 그럼에도 불구하고 공기 흡입추진기관의 연구 개발과 함께, 선행 기술로서 캐비티를 이용한 화염 안정화에 대하여는 아직도 연구조사 되어야 할 과제가 많이 있다.

재냉기를 이용한 고성능 VI(Vapor Injection)사이클 열펌프의 냉방 성능특성에 관한 연구 (Cooling Performance Characteristics of High-Performance Heat Pump with VI Cycle Using Re-Cooler)

  • 이진국;최광환
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제39권6호
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    • pp.592-598
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    • 2015
  • 본 연구에서는 공랭식 VI(Vapour-Injection) 사이클을 적용한 R410A용 고성능 하절기 냉방 열펌프의 성능 특성을 실험적으로 규명하였다. 실험에 사용한 장치는 VI 압축기, 응축기, 유분리기, 판형열교환기, 에코노마이져(economizer), 증발기, 그리고 재냉기(re-cooler)로 구성하였다. 냉방 성능 실험 조건은 다음과 같이 3가지 사이클로 VI 사이클을 적용하고 증발기 출구 냉매와 VI사이클 흡입 냉매가 재냉기에서 서로 열교환 하지 않는 사이클(사이클 A)과 열교환을 하는 사이클(사이클 B), 그리고 VI 사이클도 적용하지 않고 증발기 출구 냉매와 VI 사이클 흡입 냉매와의 열교환도 없는 사이클(사이클 C)로 구분하였다. 분석 결과, 냉방 성능은 증발기 출구 냉매와 VI사이클 흡입 냉매가 서로 열교환하는 VI사이클(사이클 B)이 가장 높았으며 VI사이클을 적용하지 않은 사이클 C가 가장 낮음을 알 수 있었으며, 사이클B의 냉방성능계수($COP_C$)가 평균 3.5로 사이클A보다 8.6%, 사이클C보다 33% 높은 값을 나타내었다.

이젝터를 적용한 팽창기체 흡입 냉동시스템의 성능향상 해석 연구 (Theoretical study on the performance improvement of refrigeration system installed with ejector entraining expansion gases after expansion process)

  • 윤상국
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제38권7호
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    • pp.828-833
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    • 2014
  • 본 연구는 이젝터 팽창기를 적용한 냉동기에서 팽창한 냉매가 액기분리기에 포집된 후, 이 중 포화기체의 일부는 이젝터로 재흡입되고, 포화액체는 증발기에 유입되어 증발된 후 액기분리기의 잔여 기체와 혼합되어 압축되는 공정을 고안하여 특성을 해석하였다. 본 공정의 특성은 이젝터에서 등엔트로피 팽창 후 액체량의 증가로 냉동능력이 증가하고, 압축기에 유입되는 기체의 압력이 상승하게 되어 압축일이 감소함으로써 효율이 증가하게 된다. 냉매 R134a를 적용하는 냉장고 시스템과 본 고안 시스템을 비교한 결과, 이젝터에서 압력이 65% 저하될 때 COP는 27.8%가 증가된 최대값이 되었다. 다른 냉매의 경우 R401A가 75% 압력강하에서 40.1%의 COP 증가를 보였다. 이젝터의 디퓨져에서의 압력 상승율이 20%~60%까지 변화될 때, COP 증가율은 2.6%~3%로 영향이 매우 적었다.

운전기록 모니터링에 의한 발전보일러용 고압 급수가열기 내부 튜브의 파손예측 (Prediction of Internal Tube Bundle Failure in High Pressure Feedwater Heater for a Power Generation Boiler by the Operating Record Monitoring)

  • 김경섭;유호선
    • 플랜트 저널
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    • 제15권2호
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    • pp.56-61
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    • 2019
  • 본 연구에서는 500 MW급 초임계압 석탄 화력발전소의 발전보일러용 고압 급수가열기에서 발생한 내부 튜브의 파손 사례 분석을 통해 운전 기록 모니터링에 의한 발전보일러용 고압 급수가열기 내부 튜브의 파손 예측 방안을 모색하고자 하였다. 이 연구를 통해 고압 급수가열기 내부 튜브 파손 시 쉘 측 수위 조절 밸브 개도와 보일러 급수펌프 흡입 유량의 변화로 내부 튜브 파손을 진단할 수 있는 예측 모형을 제안하였고, 제안된 예측 모형은 급수 계통의 불균형이 일어난 추가 사례를 통해 실증하였다. 이에 따라 본 연구와 유사한 특성의 발전보일러용 고압 급수가열기의 경우에도 쉘 측 수위 조절 밸브 개도와 보일러 급수펌프의 흡입 유량의 정상 운전 상태 값 대비 현재 운전 값 비교는 고압 급수가열기 내부 튜브의 파손에 대한 유력한 예측 진단 방안이 될 수 있다고 판단된다.

크롬(Ⅵ)의 체내 흡수와 소실속도에 관한 연구 (A study on absorbing the Cr (Ⅵ) in the body and clearance)

  • 김현영;이성배;이권섭;정용현;한정희;최종윤;김성화;김무강;이용묵
    • 한국환경독성학회:학술대회논문집
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    • 한국환경독성학회 2003년도 추계국제학술대회
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    • pp.182-182
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    • 2003
  • 1.연구목적 : Cr $O_3$은 금속 도금용, 페인트 둥에 많이 사용되며 독성이 강하여 그동안 근로자 건강장해 및 직업병 사례가 많이 발생하였다. 그러나 산화크롬의 흡입에 의한 연구자료는 매우 부족하다. 이에 흡입챔버를 이용 Rats에 흡입노출을 통하여 유해성을 평가하고 각 장기에 흡수되는 크롬의 농도평가와 회복기간에 따라 각 장기별로 흡수된 크롬의 소실속도 둥을 연구하였으며 더불어 회복기간과 제거율의 상관관계 및 체내 반감기 등을 연구하였다. 2. 연구방법 : Cr $O_3$를 폐내 침착율 및 흡수율이 높은 0.5~5$\mu\textrm{m}$ 크기의 aerosol형태로 SD Rats 수컷에 전신폭로 하였다. 노출농도는 0.00, 0.20, 0.50, 1.25mg/㎥(Cr)으로 하여 1일 6시간, 주 5일, 13주간 반복 노출하였고 회복군은 시험물질 종료일을 기준으로 2주, 8주 경과 후 조직장기와 전혈, 혈장 및 적혈구내, 뇨 중 각각의 크롬농도를 분석하였으며 혈액 및 혈액 생화학적 검사도 병행하였다 3. 연구결과 : 혈액검사에서 0.20, 0.50 mg/㎥ 농도군 실험동물의 RBC와 HGB, HCT 둥은 감소의 경향을 보였으나 농도 의존적이지는 않았다. 신장의 절대중량은 대조군에 비해 유의하게 (p<0.05) 감소하고 폐장의 경우는 대조군에 비해 유의한(p<0.05) 절대중량 증가를 보였다 시험물질 노출 후 혈액 중 전혈, 혈장, 적혈구의 회복기간(x)별 크롬농도(y)의 소실속도 상관계수 (노출농도 0.50mg/㎥군의 경우)는 y = 66.51 $e^{0.057}$x/, y = 67.2 $e^{0.101}$x/, y = 70.01 $e^{0.030}$x/, 반감기는 12.0, 6.86, 23.0 일이고 폐장, 간장, 신장의 회복기간(x)별 크롬농도(y)의 소실속도 상관계수 (노출농도 0.50 mg/㎥군의 경우)는 y = 1808 $e^{0.004}$93x/, y = 12.02 $e^{0.029}$7x/, y = 67.61 $e^{0.029}$2x/ 반감기는 140.6, 23.3, 23.7 일로 평가되었다. 4. 고찰 : 실험동물의 전혈, 혈청, 뇨에서의 크롬농도와 시험물질 노출농도는 밀접한 상관을 가졌으나 농도에 정비례하지는 않았다. 뇨 중 흡수된 크롬의 경우 회복기간 초기 (12시간 내)에 대부분 배설이 일어나는 것으로 나타났다. 폐장이 간장, 신장 등 다른 장기에 비해 높은 축적량을 보였으며 축적된 크롬농도가 높을수록 크롬의 소실속도는 현저히 저하하는 경향을 보였다. 노출농도가 높을수록 각 장기조직 내 크롬의 소실속도 (clearance)는 크게 감소경향이 있었으며 이는 체내 과부하시 자정작용이 감소하는 것으로 판단되었다. 본 연구 결과 SD rat를 이용 반복흡입노출의 경우 생체의 무유해영향농도 (NOAEL)는 0.2mg/㎥이하이며 발암물질을 감안하여 안전계수를 100으로 할 경우 사람에 대한 NOAEL은 0.002mg/㎥이하로 판단되었다. 특히 호흡기와 폐장에 강한 유해성을 나타내는 것으로 확인되었다. 것으로 확인되었다.

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이중 블레이드 팬이 장착된 진공청소기 브러쉬의 유동소음 특성 (Characteristics of Flow-Induced Noise in the Suction Nozzle of a Vacuum Cleaner with a Double-Blade Fan)

  • 박이선;손채훈;오장근
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권2호
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    • pp.205-213
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    • 2011
  • 진공청소기 브러쉬의 소음원인과 소음특성에 관하여 고찰하였다. 먼저, 소음원인을 분석하기위해서 수치해석 결과를 토대로 유동저항을 분석하였다. 그 결과 청소기 브러쉬 소음의 주요 원인은 팬회전에 의한 톤소음이 아니고, 브러쉬 내부의 유체역학적인 특성에 의한 유동저항 증가로 인해서 발생하는 유동소음임을 알 수 있었으며, 그 타당성을 무향실에서 음향파워 측정 실험을 통해서 확인하였다. 다음으로, 소음측정 실험을 통해서 브러쉬의 최적 설계를 통해 저감할 수 있는 최대 소음저감 한계가 4dBA 임을 확인하였다. 팬 블레이드 개수, 공기 흡입구 확장에 따른 소음 특성을 분석하였고, 이로부터 소음저감 한계가 너무 작아서 팬 블레이드 개수, 공기 흡입구 확장에 따른 소음 저감량이 2 dBA 이내로 작은 것을 알 수 있었다.

가솔린 풀 화재에서 인체 호흡량 변화를 고려한 연소가스 농도 측정 결과 분석 (Analysis on the Results of Measured Concentration of the Combustion Gases Considering Respiration Characteristics in Gasoline Pool Fire)

  • 최승일;강정기;유우준
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제33권4호
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    • pp.83-88
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    • 2019
  • 본 연구에서는 가솔린 풀화재 시 호흡량과 호흡주기 변화에 따라서 인체에 흡입되는 연소가스 농도에 관한 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해서 ISO 9705 룸코너 시험기의 1/4 크기인 구획공간을 제작하였으며, 호흡유량 (2, 6, 10) LPM 에 대해서 연소가스를 지속적으로 흡입하는 경우(Infinity)와 호흡주기가 2 s와 5 s인 각각의 경우 일산화탄소와 산소 농도를 측정하였다. 그 결과 구획 공간에서 가솔린 풀화재의 이론 발열량이 5.34 kW인 연소조건에서 산소와 이산화탄소의 경우 모두 호흡주기에 비해서 호흡량이 증가함에 따른 농도 편차가 더욱 높은 것을 확인하였다. 또한, 호흡 주기가 증가함에 따라서 산소 농도의 경우 최소값의 변화가 평균값에 비해서 더욱 크게 나타난 반면 일산화탄소 농도의 경우 평균값의 변화가 최대값에 비해서 더욱 크게 나타났다. 이러한 결과는 화재 시 피난자의 호흡 특성에 따라서 실제 흡입되는 유해가스의 농도를 고려하여야 보다 정확한 피난 특성을 예측할 수 있는 것으로 사료된다.