• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.692-698
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• 2020

본 논문은 커먼레일 단기통 디젤엔진에서 다단 파일럿 분할 분사 전략이 연소 및 배기가스 배출특성에 미치는 영향을 분석하는 데 초점을 두었다. 실린더 내부 최고 압력과 열발생률은 단일분사 조건에서 가장 높았으며, 파일럿 분사량이 균등하게 분할되어 분사 횟수가 증가할수록 감소하는 경향으로 나타났다. IMEP, 엔진 토크 및 연소 효율은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 낮게 나타나는 특성을 보였으나, 다단 파일럿 분할 분사 전략 적용 시 증가하는 경향으로 분석되었다. COV_IMEP는 연소 효율이 가장 낮은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 높았으며, 이는 연소 안정성이 낮다는 것을 의미한다. 배기가스 중 산소농도는 단일분사 조건에서 가장 낮았고, 이산화탄소는 가장 높게 배출되는 특성을 보였다. 다단 분할 분사 전략 적용 시 저온 연소과정이 진행되기 때문에 일산화탄소의 산화율은 낮아지게 되고 배출수준은 증가하는 특성을 보였다. 탄화수소는 국부적으로 농후한 혼합기가 형성되는 단일분사 조건에서 가장 높은 결과를 보였다. 질소산화물은 다단 파일럿 분할 분사 전략 중 3단 파일럿 분사 조건에서 55.6%까지 감소하는 특성을 보였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.267-275
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• 2023

시멘트 산업은 다양한 가연성 폐기물을 천연자원인 유연탄을 대체하는 연료로 사용함으로써 폐기물 처리 문제 해결에 기여하고 있다. 시멘트 제조공정에서 더 많은 폐합성수지 등 대체연료를 사용하기 위해서는 대체연료를 안정적으로 연소시키고, 특히 NOx와 같은 유해물질의 대기배출을 저감할 필요가 있다. 본 연구는 폐합성수지 등 대체연료의 사용량을 증대시키면서 NOx와 같은 대기배출 유해물질의 발생량을 저감하는 기술의 하나인 다단연소 공정에 대한 사례연구다. 실제 시멘트 제조설비에의 기술 적용 전후 연료 사용량, NOx 배출 등을 비교하여 효과를 평가한 결과, 유연탄의 사용량은 38 % 감소, 폐합성수지 사용량은 122 % 증가하면서 동시에 NOx 배출량은 17 % 저감된 것으로 평가되어 다단연소에 의한 폐합성수지 사용 증대 및 NOx 배출 저감 효과가 유효함을 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제20권3호
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• pp.13-20
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• 2015

The performance of a direct-injection diesel engine often depends on the strength of swirl or squish, the shape of combustion chamber, the number of nozzle holes, etc. This is natural because the combustion in the cylinder was affected by the mixture formation process. Since the available duration to make the mixture formation of air-fuel is very short, it is difficult to make complete mixture. Therefore, an early stage of combustion is violent, which leads to the weakness of noise and vibration. In this paper, the combustion process of a common-rail diesel engine was studied by employing two kinds of pistons. One has several cavities on the piston crown to intensify the squish during the compression stroke in order to improve the atomization of fuel, we call this multi cavity piston in this paper. The other is a toroidal single cavity piston, generally used in high speed diesel engines. To take photographs of flame and flaming duration, a four-stroke diesel engine was remodeled into a two-stroke visible single cylinder engine and a high speed video camera was used.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.201-208
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• 2019

Recently, a fuel reforming plant for supplying high purity hydrogen is being applied to submarines. Since steam reforming is an endothermic reaction, it is necessary to continuously supply heat to the reactor. A fuel reforming plant for a submarine needs a multi-stage burner (MSB) to acquire heat and convert the combustion gas to $CO_2+H_2O$. The MSB has problems that the combustion imbalance occurs during start-up due to the temperature restriction of the combustion gas. This problems can be solved by burning $H_2O$ together with fuel and $O_2$. In this study, the simulation results of MSB were analyzed to determine the optimum flow rate of $H_2O$ supplied to the 6-stage burner. When the flow rate of $H_2O$ was low, combustion was concentrated on the burner#6 in comparison with the burner#1-#5. This combustion concentration improved as the supply amount of $H_2O$ increased. As a results, it was necessary to supply at least 4.9 kmol/h of $H_2O$ (per 1 kmol/h of fuel) to burner#1 in order to maintain the combustion gas temperature of each stage at $750^{\circ}C$ and to convert the final stage burner gas composition to $CO_2+H_2O$.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.148-155
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• 2005

In this study, Development of 300,000kcal/hr high velocity Injection burner with fuel multi-stage was performed using experiments. The characteristics of NOx emission in multi fuel/air staged combustor have been experimentally studied. The design concept of multi fuel/air staged combustor is creation of two separate flame, a primary flame is largest access air combustion and the secondary flame is complete combustion zone, where most of fuel bums. Experiments were performed on an industrial scale in a laboratory furnace and Liquefied Natural Gas(LNG) was used as primary and secondary fuels. Comparison of outlet NOx and outlet Temperature under various air rate and primary/ secondary fuel ratio was performed. The test demonstrated that NOx emission con be reduced by 70% in accordance with operating conditions.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.31-36
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• 2015

A multi-stage turbocharger system has been constructed for HALE UAV internal combustion engine. To boost rarefied intake air up to sea level condition, the turbocharger system should consist of 3 stages including heat exchanger located after compressor outlet to drop compressed air temperature. One dimensional system analysis has been conducted by matching required power between compressor and turbine and adequate turbochargers have been searched for from commercially available models targeting for automobiles. By applying commercial automobile turbochargers to the multi-stage turbocharger system, it is expected that considerable amount of research resources will be saved.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권10호
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• pp.71-79
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• 2006

액체로켓엔진에서 고주파 연소불안정을 제어하기 위하여 다단 접선 유입구를 갖는 스월 인젝터를 분석하였다. 음향흡수자로서 인젝터의 효과를 분석하기위하여 인젝터는 1/4 파장 공명기로 해석하였고, 상온에서 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 이러한 인젝터는 모델 챔버의 고유주파수에 동조시킬 수 있는 고유주파수를 갖게 된다. 다단의 접선 유입구를 갖는 인젝터가 단일 유입구를 갖는 인젝터 보다 인젝터 내부의 air core가 안정되었다. 또한, 다단 접선 유입구를 갖는 인젝터를 사용하였을 때 불안정 모드에 동조되는 인젝터 길이가 계산된 길이와 잘 일치하였다. 이러한 실험 결과로부터 인젝터 내부의 air core가 안정되게 유지된다면, 동조된 스월 인젝터는 모델 챔버의 불안정 모드를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 감쇠율을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제20권4호
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• pp.26-33
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• 2015

American NREL (National Renewable Energy Laboratory) reported that BD20 could reduce PM, CO, SOx and cancerogenic matters by 13.6%, 9.3%, 17.6% and 13% respectively, compared to diesel fuel. BD20 has been being tested on garbage trucks and official vehicles at Seoul City, which is positive on air environment, but negative on combustion by higher viscosity in winter season. This study investigated the combustion characteristics by employing multi cavity piston for improving the deterioration of combustibility caused by the higher viscosity of the biodiesel fuel such as BD20 with the combustion flames taken by a high speed camera and the cylinder pressure diagram. A 4-cycle single cylinder diesel engine was remodeled to a visible 2-cycle engine for taking the flame photographs, which has a common-rail injection system. The test was done at laboratory temperature of about $4{\sim}5^{\circ}C$.

• 연구논문집
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• 통권27호
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• pp.101-108
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• 1997

The characteristics of combustion and emissions in multi-staged oil burner have been experimentally studied for the various range of equivalence ratios, drop sizes and fuel formulations. Malvern system was used to measure droplet size of fuel. Light fuel oil and light fuel oil doped with pyridine($C_5H _5N$) were used to investigate the effects on fuel NOx emission. The emissions of NO and CO in exhaust gas and the flame temperatures were measured by the gas analyzer and thennocouples. NOx emissions were increased by increasing the excess air ratio (range:$lambda=1.1-1.4$) or decreasing the SMD of droplet in single-staged burner. In comparison with the single-staged burner, the emission of NOx in multi-staged burner was reduced by 50% but CO emission was slightly increased. It is found that multi-staged burner has a good capability in reducing thermal NOx resulting from the distributed heat release rate and lower flame temperature in fuel-rich and fuel-lean combustion zone. Moreover, the fuel NOx emission of the multi-staged burner is lower than that of single-staged burner, because multi-staged burner has fuel rich zone where fuel N is converted to $N_2$ more than NO. In 3-staged burner, the percentage of each stage combustion air have strong influence on emission characteristics. It is also found that NOx emission can be reduced by decreasing inner and outer air percentage or increasing middle air flow rate and CO emission is vice versa.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.222-229
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• 2005

공기 중의 이산화탄소가 10% 함유된 연소가스를 5단의 다단 농축 막분리 시스템을 이용하여 분리하는 것을 Aspen plus와 Excel을 이용하여 모사하였다. 분리된 이산화탄소의 농도는 99% 이상, 이산화탄소 제거 효율을 90% 이상으로 하였다. 이때 최적화 변수를 각 단의 압력, 각 단에서의 잔여물 농도로 하였고 각 단의 막 면적의 합과 막 분리시스템의 장치비와 운전비를 고려한 목적함수를 제안하여 최적화를 행하였다. 최적화 결과, 기존 설계에 비해 막 면적 및 총괄 소요비용을 절감할 수 있었으며, 이를 바탕으로 다단농축 막분리 시스템의 설계지침을 얻었다.