• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.740-746
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• 2017

함정의 추진기와 발전기에 의해 발생하는 고온의 폐기가스와 연돌 주변 금속표면에서 방사되는 적외선 신호는 적 위협 무기체계의 표적이 되어 함의 생존성을 감소시키는 주 원인이 된다. 폐기가스와 연돌의 적외선 신호는 함정에 적외선 신호저감 장치(Infra-Red Signature Suppression system, IRSS)를 설치하여 감소시키고 있다. IRSS는 폐기가스에 난류 유동을 형성하는 이덕터, 폐기가스와 주변 공기가 혼합되는 믹싱 튜브, 외기와의 압력차를 이용하여 공기 필름을 형성하는 디퓨져 세 부분으로 구성된다. 본 연구는 적외선 신호저감 장치를 국내 독자기술로 개발하기 위한 기초 연구로 국외 선진 기술사에서 개발하여 국내 함정에 설치된 IRSS의 모형시험 조건을 분석하고 이를 기반으로 열 유동해석 연구를 수행하였다. 열 유동해석에서는 상용 수치해석 프로그램을 사용하였으며, 다양한 난류 이론 모델을 고려하여 결과를 비교 분석하였다. 해석의 주요 결과로는 이덕터 입구와 디퓨져 출구에서의 폐기가스 온도 및 속도, 그리고 디퓨져의 금속표면 온도를 구하였으며 모형시험의 계측 결과와 잘 부합함을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.269-276
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• 2014

본 연구는 수은연속측정시스템의 가장 중요한 구성 요소의 하나인 산화수은을 원소수은으로 환원시킬 수 있는 건식 환원촉매시스템 개발을 목적으로 수행되었다. 산화-환원 표준전위를 기준으로 산화수은의 원소수은으로의 환원반응을 자발적으로 일으킬 수 있는 촉매 대상물질로 Fe, Cu, Ni 및 Co 4종류의 전이금속이 선택되었다. 이들 전이금속 촉매들은 산소가 없는 반응가스 조성에서 산화수은의 원소수은으로의 환원반응에 대해 높은 활성을 보였다. 그러나 산소가 존재하는 경우 환원 활성이 크게 감소하는데 이는 산소에 의해 해당 전이금속이 산화수은 환원 활성이 낮은 전이금속산화물로 변환되기 때문이다. 반응가스에 산소가 존재하여도 수소를 공급하면 산화수은 환원 활성이 크게 증가되는데 이는 산화수은의 환원반응이 진행되는 고온에서 산소와 수소 사이의 연소반응에 의해 산소가 소모되기 때문으로 확인되었다. Fe를 환원촉매로 하고 배기가스에 수소를 공급하는 산화수은 환원촉매시스템은 $SnCl_2$ 수용액을 사용하는 습식화학 환원기술에 필적할 수준의 활성을 나타내기 때문에 상업적으로 적용 가능한 산화수은 환원시스템으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제17권4호
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• pp.189-197
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• 2008

본 연구는 정상 상태의 유동에서 Rayleigh 산란을 이용하여 연료 농도를 측정시 잡음 원인과 대책에 관한 것이다. 실험 장치는 연료 농도 변화를 시간적, 공간적으로 측정함과 동시에 정확한 농도 측정을 위한 보정도 가능하도록 구성하였다. 실험 장치를 우선 보정 용기에 적용하여 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프레온 가스의 산란단면적을 구하였다. 이후 내연기관을 상사한 실린더 헤드, 인젝터, 흡기매니폴드, 투명 실린더로 구성된 정상유동 장치를 구성하였다. Rayleigh 산란을 이용한 농도 측정 시 가장 큰 난점은 Mie 산란에 의한 간섭이다. Mie 산란의 영향을 제거하기 위해 하드웨어 필터로 입자의 수 밀도를 측정 가능한 수준으로 감소시켰다. Mie 산란 입자를 충분히 작게 만든 후 광전자 증배관과 앰프의 시정수에 바탕을 둔 소프트웨어 필터를 개발하여 적용하였다. 그리고 바탕 잡음은 광학적 배열을 조정하고 동시에 핀 홀과 빔 트랩을 적용하여 감소시켰다. 실험 결과 LRS는 연료 농도 계측에 매우 유용하게 이용될 수 있고 소프트웨어 필터는 Mie 간섭을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제28권4호
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• pp.166-171
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• 2017

수소 가스는 연소과정에서 오염물질의 배출이 없는 친환경 에너지원이다. 그러나 연소 및 폭발성이 매우 강해 매우 위험한 특징을 갖고 있다. 원자력 발전소의 중대 사고 발생시 핵연료의 산화 과정에서 다량의 수소 가스가 발생하며 원전 격납 건물의 2차 사고의 원인으로 작용함으로 원전의 안전을 확보하기 위하여 수소 가스의 검출 기술은 매우 중요하다. 본 논문은 수소 가스의 원격 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 개발에 관한 것이다. 소형의 이동 가능한 라만 라이다 시스템을 설계 및 개발하였으며, 수소 가스의 농도를 정량적으로 계측하기 위한 계측 알고리즘을 개발하였다. 개발된 수소 가스 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 수소 가스 검출 능력을 검증하기 위하여 수소 가스의 농도를 조절할 수 있는 가스 챔버를 이용하여 낮에 야외 환경에서 수소 가스 검출 실험을 실시하였다. 그 결과 20미터 거리에서 최소 0.67 Vol.%의 수소 가스 농도의 검출이 가능하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.217-224
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• 2012

비도로용 차량의 경우 대부분 디젤엔진을 사용하여 엔진의 특성상 PM과 NOx의 배출이 많은 단점이 있다. 승용 및 상용 디젤 차량의 경우 CRDI 및 후처리 장치를 적용하였고 후처리 장치로 DOC/DPF를 장착함으로써 PM은 약 90% 이상 저감 가능하다. 상반관계인 NOx는 EGR 사용을 통해 1차적으로 NOx 배출량을 감소시키고 LNT, LNC, Urea-SCR 등의 DeNOx 시스템으로 NOx의 배출량을 보다 현저히 저감시켜 배기규제를 만족시키고 있다. 본 연구에서는 tier 4 interim 배기규제를 만족하기 위해 56kW급 오프로드 차량으로 연구를 진행하였다. NOx의 감소를 위해 WGT와 전자 제어방식의 HPL EGR 시스템을 적용하였고 CO와 THC, PM 배출가스를 줄이기 위해 DOC와 DPF를 사용하였다. EGR 시스템을 적용하기 위해 각 조건에 대한 기본 실험을 실시하여 EGR map을 작성하였다. 작성된 map을 NRTC 모드에서 시험하여 map의 적용성을 검증하고 tier 4 interim 배기규제 만족여부를 파악하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제24권1호
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• pp.72-82
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• 2008

Benzene is a very harmful and toxic compound known as human carcinogen by all routes of exposure. Owing to the risky feature of benzene, several countries such as Japan, UK and EU have established the ambient air quality standard and protect from that risk of it. Korea also has designated it as one of the criteria air pollutants and established the concentration limit ($5\;{\mu}g/m^3$) in the air and is going to apply the standard from 2010. Benzene is emitted from various sources such as combustion plants, production processes, waste treatment facilities and also automobiles. Mobile source is known as one of the major emission sources of benzene. In this study, we estimated the domestic emissions of benzene from mobile source and compared the results with those of advanced countries. Mobile source was divided into 2 categories, Le., on-road source and non-road source. The total emissions of benzene from mobile source were estimated as 3,106 tons/yr and 1,612 tons/yr was emitted from on-road source and 1,494 tons/yr was from non-road source. Emission ratio of benzene from on-road source showed that 80.0% was from passenger cars, 10.1% was from taxis, 7.2% was from light-duty vehicles, 2.5% was from heavy-duty vehicles and 0.2% was from buses. In the case of non-road source, the distribution showed that 66.3% was from construction machineries, 14.5% was from locomotives, 11.7% was from ships, 7.1% was from agriculture equipments and 0.5% was from aircrafts. The cold-start emissions were estimated as 942 tons/yr and this value was almost 1.5 times greater than that for hot engine emissions (608 tons/yr). In addition, the fuel-based distribution was 65.9%, 31.1% and 2.8% from gasoline, LPG and diesel vehicles, respectively. The emission ratio from mobile source occupied 65% and 30% of total benzene emissions in USA and UK, respectively. In case of Korea, the emission ratio of benzene from mobile source occupied 29% (15% from on-road source, 14% from non-road source) which showed similar value with UK.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.65-70
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• 1996

엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.41-46
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• 2019

LNG는 주된 기화기인 해수를 이용하는 해수식 기화기를 이용하여 가스 상태로 소비자에 공급되고 있다. 그러나 겨울철 해수 온도가 $5^{\circ}C$이하로 저하되면 수중 연소식 기화기를 사용하게 되며 이 때 막대한 LNG 기화 소요 비용이 발생하게 된다. 이를 절감하기 위하여 현재의 해수식 기화기의 1단 해수공급을 2단으로 공급하는 공정을 고안하여 그 효과를 분석하였다. 해석 결과, 6m 전열관의 외부에 해수를 2단으로 3m씩 가열할 때 온도가 $1.8^{\circ}C$가 저하되어 해수 온도 $2.5^{\circ}C$까지도 LNG의 기화온도를 $0^{\circ}C$이상으로 배출할 수 있는 것으로 해석되었다. 인천 생산기지에 이 공정이 적용된다면 연간 동계 운전비용 절감량은 LNG 11,770 Ton, 절감액은 117.6억 원으로 분석되었다. LNG를 전량 수입하는 국내 여건에서는 해수 2단 공급 공정을 적용한다면 막대한 에너지와 비용을 절감할 수 있는 매우 효과적인 공정이 될 수 있음을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.1-7
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• 2018

화석연료를 사용하는 내연기관에서 배출되는 가스는 환경오염, 지구온난화와 인체에 유해하여 많은 사회적인 문제를 야기시키고 있다. 최근에는 신재생에너지의 수요가 증가하고 있으며, 정부의 정책적인 지원과 연구개발 또한 활발하다. 가정에서 많이 사용되는 태양열에너지 시스템의 집열부는 열매체로 프로필렌글리콜 부동액이 물과 50% 고정된 값으로 혼합되어 영하온도에서도 집열부에 열을 전달한다. 그러나 집열부 내의 열매체에 누수가 발생되면 태양열시스템 특성상 보충수를 태양열 집열부에 공급하는데, 이로 인하여 보충수 내의 급수로 인하여 부동액 농도가 낮아지게 된다. 이에 따라 태양열 집열부위의 온도가 저하되어 동파를 야기하게 되는데 태양열에너지 시스템 정비 보수를 위해서 비용 부담이 증가하여 많은 문제점을 증가시킨다. 이 연구는 태양열에너지 시스템에 발생되는 동파 방지를 위하여 온도 저하에 따라 자동으로 부동액 농도를 제어가능한 장치를 개발하는 것이다. 물 성분이 프로필렌글리콜보다 전기전도도가 크며, 온도가 저온으로 내려갈수록 저항값이 증가하였다. 프로필렌글리콜 농도 제어 목표값 40, 50 및 60% 값은 39.6, 50.7 및 60.1%의 프로필렌글리콜 농도값으로 보정을 통하여 제어를 해야 한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.1-9
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• 2008

이산화탄소는 다른 어떤 가스계 소화약제보다도 화재를 안전하게 진압하는 소화약제로서 다양한 방호구역과 화재에 대하여 널리 사용되고 있다. 성능위주설계 개념에 따라 이산화탄소 소화설비는 설계 단계에서 해당 방호구역의 발생 가능한 화재시나리오에 따라 소화성능을 확인할 필요가 있다. 본 연구에서는 $100m^3$의 체적을 갖는 기계실의 석유 유출(설계)화재시 개구부의 크기가 $CO_2$ 소화설비의 소화성능과 유동장의 유동특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. 소화완료 시간은 개구부의 면적 크기에 비례하여 증가하였고, 3가지 화재모델의 소화완료 시간 모두 $CO_2$ 소화설비의 성능기준에 부합하였다. 개구부의 질량 유동율은 화재 열방출과 $CO_2$ 소화약제 분사의 복합적인 작용에 의해 영향을 받았다. $CO_2$ 소화약제 분사 완료 후 방호구역의 산소농도는 화재모델 모두 연소한계산소농도 보다 적었다.