• International Journal of Automotive Technology
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• 제6권5호
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• pp.437-444
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• 2005

Unburned hydrocarbon (UBHC) emissions from gasoline engines remain a primary engineering research and development concern due to stricter emission regulations. Gasoline engines produce more UBHC emissions during cold start and warm-up than during any other stage of operation, because of insufficient fuel-air mixing, particularly in view of the additional fuel enrichment used for early starting. Impingement of fuel droplets on the cylinder wall is a major source of UBHC and a concern for oil dilution. This paper describes an experimental study that was carried out to investigate the distribution and 'footprint' of fuel droplets impinging on the cylinder wall during the intake stroke under engine starting conditions. Injectors having different targeting and atomization characteristics were used in a 4-Valve engine with optical access to the intake port and combustion chamber. The spray and targeting performance were characterized using high-speed visualization and Phase Doppler Interferometry techniques. The fuel droplets impinging on the port, cylinder wall and piston top were characterized using a color imaging technique during simulated engine start-up from room temperature. Highly absorbent filter paper was placed around the circumference of the cylinder liner and on the piston top to collect fuel droplets during the intake strokes. A small amount of colored dye, which dissolves completely in gasoline, was used as the tracer. Color density on the paper, which is correlated with the amount of fuel deposited and its distribution on the cylinder wall, was measured using image analysis. The results show that by comparing the locations of the wetted footprints and their color intensities, the influence of fuel injection and engine conditions can be qualitatively and quantitatively examined. Fast FID measurements of UBHC were also performed on the engine for correlation to the mixture formation results.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.72-81
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• 2023

수소 가스터빈은 미래 항공 추진 기관과 무탄소 발전 동력원으로 이산화탄소 배출 문제에 대응할 수 있는 유망한 기술이다. 100% 수소를 연료로 사용하는 가스터빈을 위해서는 기존 탄화수소 연료와 다른 수소의 특성을 고려하여 효율과 안정성이 높은 혁신적인 연소기 시스템을 설계할 필요가 있다. 마이크로믹스는 연료와 공기를 강하게 혼합하여 반응이 빠르게 종료되도록 함으로써 질소산화물을 저감하고 안정성을 높이도록 하는 연소기 설계 방식이다. 본 논문에서는 수소 전소 기술로서 마이크로믹스 방식 연소기의 원리와 설계 방법을 살펴보고, 연구용 30 kW 마이크로믹스 수소 연소기 설계안을 소개한다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.350-358
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• 2021

본 연구결과에서 연소로 내 온도가 848.27 ~ 1,026.80 ℃ 범위로써 평균 976.61 ℃으로 나타났으며, 온도증가에 따라 NOx 농도는 증가하는 경향으로 나타났다. 요소 사용량은 291.00 ~ 693.00 kg d^-1로 평균 542.34 kg d^-1로 나타났으며, 요소 사용량의 증가에 따라 NOx 농도는 감소하는 경향으로 나타났다. 체류시간이 3.38 ~ 9.17 s로 평균 약 5.22 s로써 설계시 고려한 2 s이내 보다 약 2.61 배 크게 나타났다. 이는 SRF 투입량 허가조건인 1,950 kg h^-1 대비 평균 SRF 투입량이 약 55.71%인 1,086 kg h^-1로써 연소실 면적은 일정하나 SRF 연소량의 감소에 따라 배가스량 감소에 따른 체류시간이 증가하는 것으로 판단된다. O₂/CO 비는 847.05 ~ 14,877.34로 평균 3,111.30으로 나타났고, O₂/CO 비 증가에 따라 NOx 농도는 다소 증가하는 경향으로 나타났다. 온도증가와 O₂/CO 비의 증가에 공기 중 질소 성분과의 연소반응이 증가하여 NOx 농도가 다소 증가하였으며, 요소 투입량 증가와 체류시간이 증가할수록 배가스의 NOx와의 반응량이 증가하여 처리 후의 NOx 농도는 다소 감소하는 경향으로 나타났다. TMS 자료에 의한 굴뚝 출구에서의 NOx 농도는 7.88 ~ 34.02 ppm으로 평균 19.92 ppm으로써 배출허용기준 60 ppm 이내로 배출되었다. NOx 배출계수는 1.058 ~ 1.795 kg ton^-1으로써 평균 1.450 kg ton^-1으로 나타났다. 본 연구결과 NOx 배출계수는 기타 고체연료인 최대 배출계수 5.830 kg ton^-1 약 24.87%로 나타났으며, 기타 합성수지류와 기타 사업장폐기물의 배출계수인 1.817 kg ton^-1, 3.322 kg ton^-1 대비 각각 79.80%, 43.65%로 나타났다. 기 유사 연구결과인 NIER 고시(2005-9)의 RDF 배출계수인 1.400 kg ton^-1과 유사하게 나타났으며, 최대로 나타난 SRF의 경우인 배출계수 13.210 kg ton^-1에 비해 약 10.98%로 나타났다. 따라서 NOx의 배출계수는 편차가 크게 나타났다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.128-136
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• 2007

It is well known that two representative methods satisfy EURO-IV regulation from EURO-III. The first method is to achieve the regulation through the reduction of NOx in an engine by utilizing relatively high EGR rate and the elimination of subsequently increased PM by DPF. However, it results in the deterioration of fuel economy due to relatively high EGR rate. The second is to use the high combustion strategy to reduce PM emission by high oxidation rate and trap the high NOx emissions with DeNOx catalysts such as Urea-SCR. While it has good fuel economy relative to the first method mentioned above, its infrastructure is demanded. In this paper, the number distribution of nano PM has been evaluated by Electrical Low Pressure Impactor(ELPI) and CPC in case of Urea-SCR system in second method. From the results, the particle number was increased slightly in proportion to the amount of urea injection on Fine Particle Region, whether AOC is used or not. Especially, in case of different urea injection pressure, the trends of increasing was distinguished from low and high injection pressure. As low injection pressure, the particle number was increased largely in accordance with the amount of injected urea solution on Fine Particle Region. But Nano Particle Region was not. The other side, in case of high pressure, increasing rate of particle number was larger than low pressure injection on Nano Particle Region. From the results, the reason of particle number increase due to urea injection is supposed that new products are composited from HCNO, sulfate, NH3 on urea decomposition process.

• 한국가스학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-6
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• 2013

$NO_x$ 배출허용기준이 강화되는 배출가스 규제에 대응하기 위한 대안으로서 제시되는 천연가스-수소 혼합연료 (HCNG)는 수소의 빠른 화염속도와 넓은 가연범위를 이용하여 후처리 장치 없이 규제치를 만족할 수 있어 디젤엔진에 비해 저공해성이나 가격경쟁력 측면에서 유리한 장점이 있다. 열효율 측면에서도 우수성을 인정받는 HCNG 연료는 수소 혼합율은 물론 운전영역별 운전전략에 따라 연소특성이 달라진다. 본 연구에서는 대형 천연가스 엔진에 수소혼합율 30%의 HCNG 연료를 적용하여 운전영역별 안정적인 연소특성 및 배출가스 특성을 살펴봄으로써 상용화 가능성과 운전전략을 포함한 기술 개발방향에 대해 검토하고자 하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제16권3호
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• pp.159-164
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• 2011

This study examined the emission characteristics of impure gas-like hydrogen sulfide and siloxane contained in landfill gas (LFG) and investigated the effect of impure gas on LFG utility facilities. As a result of an LFG component analysis from eight landfills in the same environment, hydrogen sulfide averaged 436 ppmv (22-1,211 ppmv), and the concentration of total siloxane averaged 7.95 mg/$m^3$ (1.85-21.18 mg/$m^3$). In case of siloxane concentration by component, the ratio of D4 (average 3.79 mg/$m^3$) and D5 (average 2.64 mg/$m^3$) indicated the highest level. Different kinds of scales were found on the gas air heater (GAH) and inside the boiler. The major component of scale from the GAH was $Fe_2O_3$ of 38.5%, and it was caused by hydrogen sulfide. Other scale was found on the bottom and the wall of the boiler and the scale was silicon dioxide of 92.8% and 98.9%. The silicon dioxide scale was caused by combustion of siloxane. As a result of a scanning electron microscopy analysis, the structure of the silicon dioxide scale from the boiler was an immediate filamentous type. Consequently, as silicon dioxide scale is bulky, such bad effects were worsening, as an interruption in heat conduction, increase in fuel consumption, damage to the boiler by overheating, and clogged emission pipeline could occur in LFG utility facilities.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권6호
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• pp.1057-1062
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• 2008

기존 2탑 유동층 공정의 단점을 극복하기 위해 두 개의 기포유동층, 고체분사노즐, 상승관 및 고체재순환관으로 구성된 신개념 2탑 유동층 공정을 적용한 3 kW 매체순환식 가스연소기를 개발하였다. 본 연구에서는 3 kW급 매체순환식 가스연소기에서 고체순환속도에 미치는 고체분사노즐 유속, 유동화속도, 고체층 높이, 고체유입구의 단면적, 층 온도 등의 영향을 고찰하였다. 고체순환속도는 고체층 높이가 증가하고 고체유입구의 단면적이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었으며 유동화속도와 온도의 영향은 크지 않았다. 장기연속운전 가능성을 검토하기 위해 50시간까지 고체순환 장기연속운전을 실증하였다. 두 유동층과 고체재순환관의 압력강하 값이 안정적으로 유지되어 고체순환이 원활하고 안정적으로 유지되는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.420-427
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• 2017

최근 화석연료의 고갈, 지구온난화 그리고 환경오염이 세계적인 공공의 문제로 대두됨으로써 신재생에너지에 관한 연구들이 많이 진행되고 있다. 이러한 신재생에너지들 중 바이오연료는 다루기 쉬울 뿐만 아니라, 낮은 가격과 풍부한 자원성이 미래에 화석연료를 대체할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 바이오연료 중 본 연구에서 사용한 급속 열분해유는 폐목재나 억새, 갈대와 같은 비식용작물에서부터 추출되었고, 이는 무한한 자원성 때문에 디젤엔진에서 디젤유를 대체할 신재생에너지로 주목받고 있다. 하지만 열분해유는 낮은 세탄가, 높은 점도, 높은 산도 그리고 낮은 발열량으로 인해 디젤엔진에 직접적으로 적용하기가 어렵다. 따라서 이러한 낮은 물질적 특성을 개선하기 위해서 본 연구에서는 에탄올과 같은 알코올계 연료와 혼합하여 투입하였다. 알코올계 연료인 에탄올이 열분해유의 저장 및 보관성에도 도움을 줄뿐 아니라 점도를 낮춰주어 엔진에 적용하기 수월하게 만들기 때문이다. 열분해유-에탄올 혼합연료를 파일럿 분사한 디젤유 이후 분사하여 연소시켜 이때의 연소 및 배기특성에 대해 고찰해 보았고, 그 결과로 미연탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 경향을 띄지만 NOx와 PM이 현저히 줄어든 결과를 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.80-89
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• 2017

하수슬러지 고형연료 및 우드펠렛의 전소 및 혼소 실험을 위해 내경 0.1 m, 높이가 1.2 m인 기포 유동층 반응기를 적용하였으며, 장치는 유동층 반응기, 연료 공급장치, 사이클론, 냉각기, 그리고 가스분석기로 구성되었다. 층 물질의 평균입자크기는 $460{\mu}m$이며, 최소 유동화 속도는 $0.21ms^{-1}$이다. 실험에 사용된 연료는 국내산 하수슬러지 고형연료 및 캐나다산 우드펠렛을 적용하였으며, 우드펠렛 기준 혼합율 20, 50, 80%로 고위발열량을 기준으로 산정하였다. 실험 고정변수는 당량비 1.65, 산화제 $100Lmin^{-1}$, 반응기 온도 $800^{\circ}C$, 유동화수 4로 설정하였다. TGA 분석 결과, 하수슬러지의 고형 연료의 연소성이 우드펠렛이 비해 상대적으로 좋지 않았다. 연소시 반응기 온도는 $800{\sim}900^{\circ}C$ 사이로 유지되었으며, 유동층 반응기에서 하수 슬러지 고형연료의 낮은 연소성으로 인해 CO가 상대적으로 높게 측정되었다. 뿐만 아니라 $NO_X$와 $SO_X$는 하수슬러지 고형연료 내의 질소함량으로 인해 우드펠렛에 비해 높게 측정되었으며, 혼소율이 증가될수록 CO, $NO_X$, 그리고 $SO_X$의 배출이 감소하였다. 혼소에 따른 회분의 거동 및 퇴적 경향에서 모든 조건에 대해 슬래깅/파일링의 가능성이 높은 것으로 분석되었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.502-509
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• 2010

A test facility which can simultaneously measure turbocharger operating condition variables and vibro-acoustic emission in the situations that are quite similar to real internal combustion engine operating conditions has been introduced. Using this facility, a new method sweeping from full open throttle to deep surge region along constant speed curves can be utilized instead of the stationary method that has been traditionally used to obtain turbocharger compressor maps. Data covering an extensive range of the compressor performance map have been collected and analyzed. An experimental study is performed to define a noise diagram that correlates vibro-acoustic measurements to aerothermodynamic operating conditions. An instrumentation set in the facility allows the automatic definition of the operating point on the turbine and compressor map of the turbocharger. Also, radiated sound pressure and casing vibration data corresponding to the point are obtained by a microphone in the vicinity of the compressor casing and an accelerometer on the casing. The major source(s) of noise at specific operating point on the map can be easily identified with these maps. Also, acoustic characteristics of a given turbocharger at the vicinity of the surge as well as in the surge are also defined. Finally, the possibility to define mild surge region of a turbocharger using vibro-acoustic measurements is studied.