• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.185-190
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• 2001

Numerical Study with detailed chemistry has been conducted to investigate the flame structure and NOx formation characteristics in oxygen-enhanced$(CH_4/O_2-N_2)$ and oxygen-enhanced-EGR$(CH_4/O_2-CO_2)$ counter diffusion flame with various strain rates. A small amount of $N_2$ is included in oxygen-enhanced-EGR combustion, in order to consider the inevitable $N_2$ contamination by $O_2$ production process or air infiltration. The results are as follows : In $CH_4/O_2-CO_2$ flame it is very important to adopt a radiation effect precisely because the effect of radiation changes flame structure significantly. In $CH_4/O_2-N_2$ flame special strategy to minimize NO emission is needed because it is very sensitive to a small amount of $N_2$. Special attention is needed on CO emission by flame quenching, because of increased CO concentration. Spatial NO production rate of oxygen-enhanced combustion is different from that of air and oxygen-enhanced-EGR combustion in that thermal mechanism plays a role of destruction as well as production. In case $CH_4/O_2-CO_2$ flame contains more than 40% $CO_2$ it is possible to maintain the same EINO as that of $CH_4/Air$ flame with accomplishing higher temperature than that of $CH_4/Air$ flame. EINO decreases with increasing strain rate, and those effects are augmented in $CH_4/O_2$ flame. Complementary study is needed with extending the range of strain rate variation.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.51-59
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• 2002

In this study, cycle simulation was performed to investigate the effect of EGR on combustion characteristics and emissions including NO and soot using a two-zone model in a DI diesel engine. The NO formation was well predicted for different EGR rate and temperature using a two-zone model. The oxygen in the inlet charge was replaced by CO$_2$ and H$_2$O with EGR. The reduction in the inlet charge oxygen resulted in very large reduction in NO level at the same inlet charge temperature. The effect of EGR was to reduce the burned gas temperature. When EGR was increased from 0% to 15%, the peak flame temperature was decreased by 50$\^{C}$ and it caused about 57% NO reduction. EGR caused increase of the overall inlet charge temperature which offset some of benefit of lower flame temperature resulting from O$_2$ displacement. Cooling the EGR was confirmed to provide additional benefits by lowering NO emission. It also reduced soot emission.

• 한국분무공학회지
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• 제16권3호
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• pp.119-125
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• 2011

Due to the oxygen contents in biodiesel, application of the fuel to compression ignition engines has significant advantages in terms of lowering PM formation in the combustion chamber. In recent days, considerable studies have been performed to extend the low temperature combustion regime in diesel engines by applying biodiesel fuel. In this work, low temperature combustion characteristics of biodiesel blends in dilution controlled regime were investigated at a fixed engine operating condition in a single cylinder diesel engine, and the comparisons of engine performances and emission characteristics between biodiesel and conventional diesel fuel were carried out. Results show that low temperature combustion can be achieved at $O_2$ concentration of around 7~8% for both biodiesel and diesel fuels. Especially, by use of biodiesel, noticeable reduction (maximum 50% of smoke was observed at low and middle loads compared to conventional diesel fuel. In addition, THC(total hydrocarbon) and CO(Carbon monoxide) emissions decreased by substantial amounts for biodiesel fuel. Results also indicate that even though about 10% loss of engine power as well as 14% increase of fuel consumption rate was observed due to lower LHV(lower heating value) of biodiesel, thermal efficiencies for biodiesel fuel were slightly elevated because of power recovery phenomenon.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.152-158
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• 2016

연소기기에서 연소반응과정이 일어날 때 연소로 내 고온의 온도 분위기에서 공기 중의 산소와 질소가 반응하여 질소산화물이 발생하게 된다. 발생한 질소산화물을 저감하기 위하여 화력발전소나 폐기물 소각로는 촉매를 이용한 탈질설비를 설치하고 있는데 이에 따른 설치와 유지비용이 많이 소요된다. 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위한 여러 가지 방법 중에 배기가스 재순환 방법이 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 냉간 유동에서 배기가스 재순환 유동 특성을 살펴보았고 코안다 노즐의 공기 측 간격 변화와 공기 유량 변화에 따른 배기가스 재순환 유량 특성을 살펴보았다. 본 연구의 버너 형상은 배기가스 재순환 흡입구와 출구는 원통 버너의 중심을 향하지 않고 접선 방향으로 설치되어 있어서 버너 내부에서 선회 유동이 형성 되었으며 이에 따라 원통 내부의 중심부분에 역류가 일어나는 특성을 관찰하였다. 또한, 코안다 노즐의 공기 측 간격은 0.5mm일 때는 배기가스 재순환 유량이 공기량 보다 약 2.5배 이었고 1.0mm일 때는 약 1.5배로 나타났으며 같은 공기 측 간격에서 공기량을 증가하면 배기가스 재순환 유량은 약간 증가하는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제34권2호
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• pp.153-161
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• 2018

Ozone absorbs ultraviolet light which is harmful to life. However, the recent increase of ambient ozone level due to climate change is becoming the cause of stimulating human eyes, affecting respiratory system, and damaging crops. In this paper, a study was conducted at the Taehwa Research Forest (TRF) of Seoul National University with the purpose of analyzing the characteristics of forest air chemistry based on the measurement of BVOCs emitted from forests and investigating the correlation of BVOCs with ozone generation. The results showed that levels of isoprene and MVK (Methyl Vinyl Keton)+MACR (Methacrolein) were high in summer, but level of monoterpene was high in spring. Ozone level was high from the middle of May to the middle of June, which was before the rainy season. Comparison of the correlation between ozone and isoprene during the measurement period at the TRF showing limited NOx showed that the $R^2$ was correlated with a low value of about 0.4. However, when the isoprene was actively produced from 6:00 AM to 6:00 PM, correlation analysis showed that $R^2$ was about 0.9, while monoterpene started to increase in the afternoon, and decreased level of ozone at night. Correlation analysis showed negative correlation. Forests have two characteristics: not only the formation of ozone but also the decomposition of ozone.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.1005-1012
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• 2011

본 연구에서는 혁신적인 연소시스템의 최적 연소조건을 도출하기 위해 반응기 내부 유동 특성, 온도분포, 속도분포 및 체류시간 등에 대해 전산유체역학(CFD)을 이용한 3차원 모사를 수행하였다. 연료 투입량 1.5 ton/hr, 체류시간 1.25초, 공기비 2.1의 조건에서 연소시킬 때 로의 출구의 면적가중(area-weighted) 평균온도는 $1,077^{\circ}C$로 나타나 에너지 회수 및 유해가스 처리에 적합한 온도임을 알 수 있었다. 배가스는 연소실 중앙부위에서 강한 선회류를 따라 최고속도 약 40~50 m/s로 덕트를 통해 배출되므로 연소실의 중심부에 강한 난류가 형성되어 연소 속도 및 연소 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 본 시스템의 경우, 불완전 연소를 방지하고 또한 thermal NOx의 생성도 억제하기 위한 적정 조업조건은 공기비 1.9~2.1, 연료 투입량 1.25~1.5 ton/hr 정도인 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제17권3호
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• pp.27-39
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• 2009

본 연구는 가연성폐기물, 음식물폐기물 및 하수슬러지를 혼합하여 연료로 제조하여, 연소장치에서 다양한 연소조건에 따라 배출되는 배연가스를 분석하여 연소특성을 조사하였다. CO가스성분은 연소과정에서 불완전연소 부분을 평가하는 가스성분으로서, 연소장치의 실험조건이 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때 가장 낮게 발생하였다. $CO_2$는 시료가 완전 연소되어 최종적으로 발생되는 부산물로서 연소조건이 가장 최적상태인 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때 가장 높은 농도가 발생하였다. $SO_2$ 발생은 시료 중에 황 함유량이 높은 S.1에서 높게 나타났다. NOx는 질소성분이 높은 S.1시료와 온도 $800^{\circ}C$의 조건에서 공기비 m=2의 조건에서 NOx의 발생이 높게 나타났다. HCl가스는 연소과정에서 산소의 촉매 반응을 통해서 분진이나 금속촉매물질과 반응하여 다이옥신류를 발생시키는 전구물질로서 분석결과에서 보면 시료의 Cl함유량이 많은 시료와 동일한 시료에서 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때가 가장 낮은 HCl의 농도가 발생되었다. $NH_3$는 시료의 혼합비율과 온도조건보다는 공기비 2일 때 연소시작 3분 후에 가장 낮게 나타났으며, 연소온도 보다는 공기비가 $NH_3$의 생성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. $H_2S$ 발생은 시료의 황 함유량이 높은 S.1시료와 하수슬러지나 음식물쓰레기 혼합 비율이 높은 경우 높게 나타났다. 연소실험에서 혼합비율에 따라서 제조된 S.1과 S.2의 시료를 연소한 결과 CxHy농도 무연탄 연소시 발생농도와 비슷하게 나타남으로서, 성형하여 제조된 연료는 보조연료 및 주연료로서 가치가 있는 것으로 평가되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권2호
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• pp.188-193
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• 2015

일반적으로 선박용 디젤엔진의 아산화질소($N_2O$)배출률은 이산화황($SO_2$)배출률과 밀접한 상관성을 갖고 있고, 선박에서 사용되는 연료의 다양성은 $N_2O$배출특성에 영향을 미친다고 받아들여져 왔다. 최근의 연구보고에 의하면 연료 연소에서 발생한 충분한 일산화질소(NO)가 존재할 경우, 배기의 $SO_2$배출률이 $N_2O$생성에 미치는 영향은 NO의 영향보다 막대하게 크다. 그러므로 $SO_2$성분으로부터 기인하는 $N_2O$생성은 NOx저감을 위한 배기가스 재순환(EGR) 시스템에서 중요한 인자로 작용한다. 본 실험적인 연구의 목적은 $SO_2$유량 증가를 갖는 디젤엔진의 흡기가 배기의 $N_2O$배출률에 미치는 영향에 대하여 조사하는 것이다. 실험에 사용된 테스트 엔진은 2600rpm에서 12kW의 출력을 갖는 4행정 직접분사식 디젤엔진이고, 운전조건은 75% 부하에서 실시되었다. 0.499%($m^3/m^3$)의 $SO_2$표준가스는 흡기의 $SO_2$농도를 변화시키기 위해 사용되었다. 결과적으로 황 성분을 포함하지 않는 연료는 $SO_2$를 배출시키지 않았고, 흡기 중에 $SO_2$표준가스의 증가에 따른 배기의 $SO_2$배출률은 $SO_2$흡입률과 비교하여 거의 같은 비율이었다. 또한, 흡기의 $SO_2$유량 상승은 $N_2O$배출률을 상승시켜 배기 중의 $N_2O$는 흡기의 $SO_2$혼합기에 의해 생성되었다. 결국 황 성분을 함유한 연료는 연소 중에 $SO_2$를 형성하고 배기 중의 $N_2O$는 연소실에 존재하는 NO와 $SO_2$의 반응에 의해 발생된다고 할 수 있다.

• 한국대기환경학회지
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• 제22권5호
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• pp.604-613
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• 2006

The chemical composition of $PM_{2.5}$ such as ${SO_4}^{2-},\;{NO_3}^-,\;Cl^-,\;{NH_4}^+,\;Ca^{2+},\;K^+,\;Na^+,\;Mg^{2+}$, OC, and EC and the concentrations of reactive trace gases including $O_3,\;CO,\;NOx,\;SO_2,\;and\;H_2O_2$ were measured at Gosan in Jeju Island during March $13{\sim}30$, as a part of the Atmospheric Brown Clouds-East Asian Regional Experiment 2005(ABC-EAREX2005). The average mass concentrations of $PM_{2.5}$ was 27.3 ${\mu}g/m^3$, of which OC showed the highest concentration as 4.22 ${\mu}g/m^3$ and nss ${SO_4}^{2-}$ was the second highest as 3.34 ${\mu}g/m^3$. During that period, average concentrations of CO and $O_3$ was about 300 ppbv and 56 ppbv, respectively. For the whole experiment, the correlations of CO with ${SO_4}^{2-}$ and EC were very good, which suggests that CO can be used as tracer for the formation of fine aerosols. Several pollution and dust episodes were identified by the enhancement of CO, OC, EC, nss ${SO_4}^{2-},\;or\;Ca^{2+}$ concentrations or their ratios. In conjunction with factor analysis, air trajectory analysis, and comparison with emission inventories, these results indicate the spring aerosols collected at Gosan was strongly influenced by Asian outflows.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7433-7438
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• 2015

암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법에서 $V_2O_5/TiO_2$ 촉매를 사용하여 황산화물에 대한 비활성화 특성을 연구하였다. 반응온도와 황산화물 농도를 변경시키면서 촉매의 활성변화를 측정하였다. 촉매의 활성은 황산화물의 농도와 반응시간이 증가할수록 감소하였다. 또한 황산화물에 대한 촉매의 활성감소 정도는 반응온도 $250{\sim}300^{\circ}C$의 범위에서 반응온도가 증가할수록 크게 감소하였다. BET, XRD, SEM, TPD분석을 통해 비활성화된 촉매의 물리화학적인 특성을 조사하였다. 분석결과, 비활성화현상은 황산화물이 존재하는 상태에서 미반응 암모니아, 수분 등이 반응하여 황산암모늄이 생성되기 때문이다. 황산암모늄은 촉매의 기공을 막으며 활성물질에 침적된다.