• 기술사
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• 제45권6호
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• pp.20-27
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• 2012

World has become interested in the development of new dean energy because of oil prices rise and global warming due to carbon dioxide emissions. This study evaluated the safety of the refueling infrastructure for hydrogen, CNG and HCNG(hydrogen blended natural gas) which recently take center stage as a clean fuel. The risk of fuel was evaluated by 3D computational fluid dynamics program for gas dispersion and explosion. Hydrogen is higher than the CNG explosion overpressure and shows rapid spread. On the other hand, CNG and 30% HCNG showed quite similar characteristics. HCNG slightly rises in risk than the CNG, but HCNG is safe compared to hydrogen.

• 한국가스학회지
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• 제18권1호
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• pp.25-30
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• 2014

수소와 압축천연가스의 혼합연료 HCNG의 가스공급 및 충전을 위해 혼합장치 제작 및 충전실험을 수행하였다. 비율제어방식 개념으로 수소와 압축천연가스는 30 : 70의 비율로 혼합된다. HCNG 충전방법으로는 탱크의 압력을 이용하여 충전할 수 있는 FULL충전, 일정량을 충전할 수 있는 정량충전 방식이 있다. Full충전과 정량충전 결과 모두 혼합비율 30 : 70에 오차 제한범위인 수소$30{\pm}2%$ 조건을 만족시켰다. 탱크에 충전된 HCNG의 조성을 Gas Chromatography로 분석한 결과도 오차제한범위를 만족시켜 충전탱크에서도 30 : 70의 비율을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.223-229
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• 2014

본 연구는 시뮬레이션 툴을 이용해 HCNG 연료의 폭발 특성에 대하여 고찰하였다. 충전소의 대량 가스누출로 인한 증기운 폭발과 저장용기 폭발에 의한 피해 범위를 예측하였다. HCNG 충전소에서 증기운 폭발이 발생할 경우 충전소 내부에 50~200kPa의 폭발압력이 형성되었다. 저장용기가 폭발할 경우 수소의 경우 과압이 미치는 거리는 59m, 복사열이 미치는 거리는 75m로 측정되었다. CNG의 경우 과압이 미치는 거리는 89m, 복사열이 미치는 거리는 144m로 예측되었다. 수소와 CNG를 혼합한 30%HCNG의 경우 과압이 미치는 거리는 81m, 복사열이 미치는 거리는 130m로 예측되었다. 폭발과압 및 복사열이 미치는 피해거리는 CNG가 가장 높게 나타났으며 HCNG는 CNG와 수소의 사이에 위치하였다.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.473-479
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• 2013

본 연구에서는 천연가스 70%, 수소 30%의 조성비를 가진 HCNG연료와 천연가스를 각각 대형천연가스엔진에 공급하여 실험을 수행하였다. 고압축비의 수소-천연가스(HCNG)엔진의 배기특성을 살펴보기 위하여 부분부하조건에서 공기과잉률 변화에 따른 각 연료의 배출가스를 분석하였다. 실험결과 압축비가 증가함에 따라 열효율이 향상되었으며 그로인해 $CO_2$ 배출량은 감소하였다. 낮은 배기가스온도에 의하여 산화가 활발히 이루어지 못해 CO의 배출량이 증가하였다. 동일한 공기과잉률에서 압축비가 증가하면 $NO_x$의 배출량이 증가하였다. 하지만 ${\lambda}$=1.9이상의 영역에서는 MBT 점화시기가 동일해지기 때문에 압축비의 영향을 받지 않았다.

• 한국가스학회지
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• 제15권2호
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• pp.15-20
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• 2011

도심 대기오염을 줄이고자 도입된 CNG 버스는 현재의 배기규제 기준을 만족시켜 도시 대기환경 개선에 많은 기여를 했지만 추가적인 후처리 장치의 도움 없이는 차기 배기기준인 유로6 배기규제를 만족시키기 매우 어렵다. 수소는 매우 활발하고 빠른 반응성을 가지고 있으며 희박가연한계 또한 매우 넓어 기존 연료와 함께 사용 시 개선된 연소 및 배기성능을 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 시내버스용 대형 CNG 엔진에 수소를 일정 부분 CNG와 혼합한 HCNG 연료를 공급하여 희박연소를 시킴으로서 연소 및 배기성능을 개선하는 실험을 수행하였다. 수소혼합비율, 공연비, 점화시기 변화에 따른 연소 및 배기성능을 살펴보고 최적운전조건을 찾아내었으며 산화촉매 성능평가를 통해 11리터 버스용 HCNG 엔진의 상용화 가능성을 검토하였다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.22-27
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• 2013

수소와 CNG를 혼합한 HCNG는 CNG에 비해 연소효율이 높고 보다 친환경적인 연료로 CNG 엔진의 다음 단계의 엔진으로 각광받고 있으며, 수소시대로의 가교역할을 할 것이라 전망된다. 2014년 EURO-6의 도입으로 CNG 및 HCNG 차량에서 발생되는 메탄가스에 대해서도 규제가 이루어질 전망이다. 본 연구에서는 HCNG 엔진의 배기가스 중 메탄가스를 저감하기 위한 메탄산화촉매를 다루었다. 메탄산화촉매의 장시간 운전에 따른 내구성 및 메탄산화 양상 등에 대해 연구했으며, 이 때 촉매의 화학적인 현상을 분석하기 위해 촉매의 중요한 인자인 귀금속 분산도, 비표면적 변화 등을 촉매 활성과 연계하여 연구하였다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.8-14
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• 2013

천연가스에 수소를 첨가하는 수소-천연가스 혼합연료 (HCNG) 엔진 기술은 수소의 빠른 화염속도와 넓은 가연범위를 이용하여 출력 및 배기성능을 최적화하는 기술로서 희박연소 한계를 증가시킴으로써 열효율의 개선은 물론 유해배출물의 저감을 얻을 수 있다. 그러나 과급장치를 사용하는 희박연소 엔진의 경우 전부하 운전조건에서 희박연소 한계의 증가는 충분한 공기량을 공급할 수 있도록 과급용량의 증가가 선결되어야 구현될 수 있다. 본 연구에서는 HCNG 엔진 개발의 일환으로 과급시스템의 변경에 의한 엔진의 출력특성을 파악하고, 과급용량 증대의 적용가능성을 검토하고자 하였다. 터보차저가 과급압력의 증대 보다는 유량이 증가된 영역에서 효율이 높게 설계된 경우 농후한 혼합기 조건에서는 과급압력이 감소되더라도 제원상의 출력을 만족하며 효율적인 운전이 가능하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.106-112
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• 2013

Compression ratio is an important factor affecting engine performance and emission characteristics since thermal efficiency of spark ignition engine can be theoretically improved by increasing compression ratio. In order to evaluate the effect of compression ratio change in HCNG engine, natural gas engine was employed using HCNG30 (CNG 70 vol%, hydrogen 30 vol%). Combustion and emission characteristics of CNG and HCNG fuel was analyzed with respect to the change of compression ratio at each operating condition. The results showed that thermal efficiency improved and $CH_4$, $CO_2$ emission decreased with the increase in compression ratio while $NO_x$ emissions were decreased at a certain excess air ratio condition. Higher thermal efficiency and further reduction of exhaust emissions can be achieved by the increase of compression ratio and the retard of spark timing.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.146-153
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• 2013

CNG buses has contributed to improve air quality in cities. But it is difficult to meet the next emission regulations such as EURO-VI without the help of additional post-processing device. Hydorgen has higher flame speed and lower combustion temperature that make it thermal efficiency increase with leaner operation. Using hydrogen natural gas blend (HCNG) fuel is promising technology which can reduce $NO_x$ and $CO_2$ emissions for a natural gas vehicle. However, fuel flow rate of HCNG should be increased since hydrogen's energy density per volume is much smaller than natural gas. In the present study, the characteristics of fuel supply system and its applicability were evaluated in a heavy duty natural gas engine. The results showed that the potential of fuel pressure regulator and fuel metering valve had enough capacity with HCNG. Employed mixer did not affect the distribution characteristics of mixture.