• 대한기계학회논문집B
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• 제38권10호
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• pp.807-815
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• 2014

본 연구는 최근 대형고로에 도입된 PCI 시스템에서 석탄의 탄종에 따른 연소 특성을 파악하기 위해, 고로내 석탄의 연소환경을 잘 모사할 수 있는 층류반응기(LFR)을 이용하여 화염형상을 분석하고, 체류시간별 입자의 온도와 배기가스인 CO와 $CO_2$를 측정하였다. 화염형상의 가시적인 분석뿐만 아니라, 입자온도와 배기가스의 배출특성을 근거로 하여 휘발분 연소와 촤 연소 구간을 구분하였다. 특히 CO는 고로내 발생하는 산화철의 환원반응에 영향을 주는 인자로써, 본 연구에서는 탄종별 CO의 배출시점과 특성에 대한 분석이 이루어졌다. 휘발분 함량이 많은 탄종의 연소 초기 입자온도는 높게 측정되었지만, 휘발분 연소구간이 길어지면서 이후에 연속적으로 시작되는 촤 연소가 지연되었다. 촤 연소구간에서는 연료비가 높을수록 CO발생량이 상대적으로 많고, 적정온도가 유지되었다.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.402-410
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• 2012

본 연구에서는 가솔린 엔진 자동차에서 엔진 폐열 회수를 위한 이중 회로 랭킨 사이클 성능 해석이 수행되었다. 고온(HT)의 엔진 배기가스 열회수를 위해서는 물을 사용하는 스팀사이클이 적용되었고, 엔진 냉각수열과 고온 사이클로부터의 응축열을 활용하는 저온(LT) 사이클은 R-134a를 사용하는 유기랭킨사이클이 적용되었다. 고온 및 저온 열원을 동시에 활용하는 이중 회로 시스템의 특성을 파악하기 위해 에너지 및 엑서지 분석이 수행되었다. 고온 및 저온 사이클에 사용되는 용적형 팽창기의 체적이 차량적용을 위한 시스템 최적화에 매우 중요하며 시스템 최적화를 위해서는 반드시 고려되어야 한다. 목표로 하는 엔진 운전 조건에서 고온(HT) 팽창기와 저온(LT) 팽창기의 체적을 고려하면서 고온(HT) 사이클의 팽창비와 저온(LT) 사이클의 응축온도가 시스템의 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 본 연구에서는 이러한 이중 회로 랭킨 사이클 시스템에 의해 목표 엔진 운전조건에서 엔진 폐열로부터 약 21%의 추가 동력을 얻을 수 있는 것으로 예측되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권12호
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• pp.2255-2261
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• 2000

본 연구에서는 질소산화물 저감기술의 하나인 선태적 촉매 환원법(SCR)을 이용하여 실제 디젤엔진에서의 $NO_x$저감에 관한 실험을 수행하였다. 특히 선택적 촉매 환원법 중에서 금속산화물(metal oxide)과, 페롭스카이트(perovskite)형의 환원촉매를 사용하였으며 ${\gamma}-Al_2O_3$ 담체에 여러 가지 주촉매, 조촉매를 사용하여 배기가스 온도 범위 내에서 높은 $NO_x$제거효율을 가지고 있는 $LaCuMnO_x$을 선택하였다. $NO_x$ 제거를 위한 실험은 실제 디젤엔진에서 배출되는 배기가스를 이용하였으며 공간속도 $3,300h^{-1}$인 상태에서 촉매 반응기 통과전후의 $NO_x$의 변화량을 측정하였다. 그 결과 페롭스카이트 형태의 촉매가 활성화 온도범위가 우수함을 알 수 있었고 $LaCuMnO_x$의 경우에는 촉매 온도범위 $150{\sim}450^{\circ}C$하에서 $NO_x$의 제거효율이 전반적으로 우수하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권2호
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• pp.173-180
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• 2013

벌레 모양 흑연철로 알려진 강화흑연강(CGI)은 주철보다 더 강하고 더 가벼운 것이 요구되는 응용제품에서 인기를 얻고 있는 금속이다. 최근 강화흑연강 디젤엔진 블록에 사용되고 있다. 본 연구에서는 디젤엔진의 배기 매니폴드에 사용되는 것을 고려하여, 873~1273 K에서 1~96 시간 열처리를 실시하여 CGI340의 기계적 특성을 평가하였다. 열처리를 실시한 시험편의 인장강도는 모재에 비하여 전체적으로 낮은 인장강도를 나타내었다. 열처리 시간이 증가할수록 인장강도가 감소하였으며, 열처리 온도가 높고 시간이 길어질수록 더 많이 감소하였다. 초음파 피로시험에 의한 피로한도는 모재는 약 130 MPa, 1173 K(96 hrs) 시험편은 약 100 MPa을 나타내었다. 경도는 열처리 시간이 증가할수록 감소하였으며, 열처리 온도가 높을수록 경도의 분포가 낮아졌다. 그리고 CGI340에 분포하는 구상흑연의 평균경도는 120 Hv, 벌레 모양 흑연의 평균경도는 114 Hv로 기지조직인 페라이트보다 낮은 경도를 나타내었다. 열처리 온도 및 시간에 따라서 구상흑연 및 벌레 모양 흑연에 대한 변화는 일정하지 않지만, 열처리 시간이 길어짐에 따라 기지조직의 결정립이 커지는 것을 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.118-124
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• 2011

To reach the Euro-6 regulations of PM and $NO_x$ for light-duty diesel vehicles, it will be necessary to apply the CDPF and the de-$NO_x$ catalyst. The described system consists of a catalytic configuration, where the CDPF is placed downstream of the diesel engine and followed by a urea injection unit and a urea-SCR catalyst. One of the advantages of this system configuration is that, in this way, the SCR catalyst is protected from PM, and both white PM and deposits become reduced. In the urea-SCR system, the injection control of reductant is the most important thing in order to have good performance of $NO_x$ reduction. The ideal ratio of $NH_3$ molecules to $NO_x$ molecules is 1:1 based on $NH_3$ consumption and having $NH_3$ available for reaction of all of the exhaust $NO_x$. However, under the too low and too high temperature condition, the $NO_x$ reduction efficiency become slower, due to temperature window of SCR catalyst. And space velocity also affects to $NO_x$ conversion efficiency. In this paper, rig-tests were performed to evaluate the effects of $NO_x$ and $NH_3$ concentrations, gas temperature and space velocity on the $NO_x$ conversion efficiency of the urea-SCR system. And vehicle test was performed to verify control strategy of reductatnt injection. The developed control strategy of reductant injection was improved over all $NO_x$ reduction efficiency and $NH_3$ consumption in urea-SCR system. Results of this paper contribute to develop urea-SCR system for light-duty vehicles to meet Euro-5 emission regulations.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.647-655
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• 2021

IMO에서는 선박으로부터 온실가스 감축을 위해 선박의 에너지효율 증진에 관한 논의를 진행하고 있다. 현재, 선박으로부터 발생되는 폐열을 이용한 ORC 발전 시스템을 적용함으로써 선박으로부터 높은 에너지 변환 효율을 기대할 수 있다. 이 기술은 물보다 더 낮은 온도 범위에서 증발하는 프레온 또는 탄화수소 계통의 유기 매체를 작동 유체로 사용한다. 이를 통해 상대적으로 낮은 저온에서 증기(기체)를 생성 및 동력을 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유기 랭킨 사이클인 ORC 발전 시스템에서 냉매와 폐열 사이 열·유동해석(Analysis of Heat flow)을 3D 시뮬레이션 기법을 이용하여 구조물의 내·외부에 흐르는 유체가 온도 변화, 속도 변화, 압력 변화 및 질량 변화를 통해서 구조물에 어떤 영향을 미치는지를 분석하고자 하며, 동 연구는 이 기법을 이용하여 ORC 발전 시스템에서 냉매와 선박 주기관의 배기가스로부터 일어나는 열교환기의 열전달을 해석하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1421-1432
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• 2018

본 연구에서는 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 $600^{\circ}C$에서 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. 선박유로 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)와 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 열분해하여 생성된 수상오일을 MDO에 15~20% 까지 혼합 후 유화시켜 제조된 바이오에멀젼 연료의 연소 특성에 대하여 연구 하였다. 엔진 배출가스 및 온도, 출력을 측정하기 위하여 엔진 다이나모메터를 사용하였다. 바이오에멀젼 연료는 수분이 함유되어 있어서 연소실내의 기화잠열을 빼앗아가 배출가스의 온도를 낮춰주는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료에 함유된 수분이 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 매연을 감소시키는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료의 사용으로 연소실내의 온도 감소는 질소산화물 배출을 저감하는 것으로 나타났다. 바이오오일 함유량이 증가 하면 수분함량도 증가하여 전체 발열량이 줄어들게 된다. 따라서 출력이 바이오에멀젼 연료 사용량에 비례하여 감소하는 특성을 나타내었다. 선박용 연료로 사용되는 중질유는 매연과 질소산화물을 많이 배출한다. 선박용 연료로 바이오에멀젼 연료를 사용하면 매연과 질소산화물 배출을 줄여줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제4권1호
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• pp.59-67
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• 1995

자동단열온실시스템을 개발할 목적으로 실험용 온실의 천정과 벽체를 이중벽으로 제작하여 이중벽 내부에 단열입자를 자동으로 충전 회수할 수 있도록 시스템을 구성하여, 입자의 송풍성능, 투광성, 입자의 마모실험, 온실의 단열성능 및 차광효과를 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 약 2㎥의 입자를 충전 회수하는데 약 1시간 15분이 소요되었으나, 온실의 규모에 적합한 송풍기의 용량, 배기구의 면적, 충전관 및 회수관의 조절로 소요시간을 감소시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 2. 단열입자의 회수 직후에 이중벽온실의 투광성을 객관성 있게 평가할 수 있는 10시에서 15시까지의 평균 투광율은 67%로 나타났다. 3. 입자의 충전 및 회수를 직송방식으로 하였을 때, 입자마모율이 연속 5개월 사용시 20%로 나타나, 입자의 충전 및 회수를 간접방식으로 수행하는 것이 타당한 것으로 분석되었다. 4. 겨울철 야간에 단열입자를 회수한 이중벽 온실의 내부온도는 외기온보다 평균 3.4$^{\circ}C$ 높았으나, 입자를 충전한 단열온실의 내부온도는 단열면적비가 73%일때 외기온보다 평균 6.6$^{\circ}C$ 높았고, 단열면적비가 100%일때 외기온보다 평균 13.5$^{\circ}C$ 높게 나타나 단열온실의 야간단열성능이 우수함을 알 수 있었다. 5. 일사가 양호하고 외기온이 높은 주간에 입자를 충전한 단열온실(단열면적비 100%)의 차광성능을 분석한 결과, 외기온의 평균이 36.9$^{\circ}C$일 때 온실내부온도의 평균은 3$0^{\circ}C$로 외기온보다 평균 7$^{\circ}C$ 낮게 나타나 차광효과가 크다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.533-540
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• 2014

The remanufacturing industry for automotive parts is a major issue which affects the environment protection and CO2 reduction throughout the world. Beside this, remanufacturing technologies of worn-out diesel engines have been developing to make as close to new as possible. In this study, the characteristics of the engine-power output and exhaust emissions of remanufactured diesel engine by hydrogen enrichment are evaluated by measuring the engine and vehicle test. Moreover, with worn-out diesel engine and first generation common-rail engine, we compared by testing their characteristics, resulting in the restoration of engine-power output more than 93%, as well as marvelously reduces the THC and NOx emission. At a guess, high pressure injection of diesel increases fuel atomization characteristics with excellence combustion efficiency, resulting in reduction of THC emission. Also, rapid cooling of EGR decreases combustion temperature, resulting in reduction of NOx emission. Consequently, these remanufacturing for diesel engine enables worn-out diesel engine to have restoration to the original state. Simultaneously achieved 2 goals called that CO2 emission reduction and protection of environment by remanufacturing engine.