• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
• /
• pp.19-23
• /
• 2010

초임계 환경에서 작동하는 액체 로켓 엔진의 케로신 스월 인젝터에서 케로신 물성치에 따른 인젝터 내외에서의 분사 특성을 연구하였다. 케로신의 물성치를 계산하기 위해 surrogate 모델이 적용되었다. 난류 수치 모델은 large eddy simulation을 기반으로 하였으며 SRK 상태 방정식, Chung의 기법을 포함하고 있다. 초임계 환경의 수치 해석 결과는 천이 임계 조건의 결과와 비교되었으며 스월 인젝터 내부의 액막과 중심부 사이의 밀도 및 점성 계수 분포의 차이가 관찰되었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.9-17
• /
• 2022

본 연구는 기존 연구에서 다루었던 기체상태의 CO₂를 송출시 주입관내 상변화 및 유동특성 연구의 계속으로 액체 상태의 CO₂를 송출하여 초임계 상태로 주입시의 연구 결과이다. 지중에 CO₂를 저장하는 기술은 높은 주입성, 저장량 및 경제성으로 기후 변화를 완화하는 효율적인 방법중 하나이다. 심부 대수층에 CO₂를 주입 및 저장하는 실증 프로젝트인 포항분지 CO₂ 지중저장 사업은 미래 대규모 CO₂ 지중 저장 사업에 필요한 기술을 개발하는데 목적이 있다. 이 사업의 설계 단계에서 고려해야 하는 문제 중 하나는 CO₂를 주입시 주입관내 CO₂의 상(phase)변화 및 그에 따른 유동특성의 분석이다. 이러한 문제 해결을 위해 주입량에 따른 압력, 온도 및 열역학적인 물성값 등을 계산하여 주입설비의 송출 조건을 결정한다. 본 연구를 위해 액체 상태의 CO₂를 송출하고 초임계로 변하는 주입관내 상변화 및 유동 특성을 OLGA 프로그램을 사용하여 수치해석적으로 분석하였다. 결과를 통하여 CO₂의 주입 시스템과 저장소의 공저압을 연계하는 주입 송출 조건을 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.475-481
• /
• 2017

본 실험에서는 추진기관 연료의 주 성분으로 사용되는 액체 탄화수소 화합물의 초임계 분사 거동 특성을 분석하기 위해서 고속카메라 이미지를 활용한 실험을 수행하였다. 케로신의 구성성분 중 임계점의 차이가 있는 Decane과 Methylcyclohexane (MCH)를 실험 유체로 선정하였으며, 분석을 위해 Shadowgraphy 기법을 사용하였다. 제트 분사 시 임계온도 조건 하에서 각 유체의 환산압력에 따라 케이스를 나누었다. 아임계 조건의 동일한 인젝터 초기상태에서 기화가 발생하기까지 온도변화량의 차이에 따라 Decane과 MCH는 서로 다른 거동을 보였다. 하지만 초임계 조건에서는 같은 온도변화량이 필요하더라도 임계점 부근에서는 증발엔탈피가 0에 가까워져 기화과정이 아닌 초임계 유체로의 상변화가 일어나고 급격한 밀도변화가 없어 Decane과 MCH 모두 원기둥 형상의 액주가 관측되었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.73-80
• /
• 2013

장거리 극초음속 비행체에 적용 가능한 유일한 냉각방안으로 알려져 있는 흡열연료 적용기술을 개발하기 위하여 흡열반응에 의해 분해된 연료의 분사 및 연소특성에 대한 연구사례를 살펴보았다. 흡열반응을 거친 연료가 연소실에 분사될 때 처해지는 초임계 상태의 분사 특성, 초임계 연료가 초음속 유동장에 분사될 때의 공기혼합 특성 등에 관한 연구사례를 살펴보았고, 연소특성으로서 점화지연시간 및 화염전파 속도에 미치는 영향, 초음속 연소실에서 연소될 때의 연소효율 상승 연구사례 등을 살펴보았다. 국내에서 수행된 흡열연료 관련 연구동향을 살펴보았다.

• 청정기술
• /
• 제14권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2008

초임계이산화탄소를 이용하여 세라믹 사출성형체로부터 파라핀왁스를 제거하였다. 파라핀왁스는 세라믹사출성형 공정에서 바인더로 사용되는 물질이다. 파라핀왁스 제거의 최적조건을 찾기 위해 온도, 압력, 이산화탄소의 유량에 대한 영향을 조사하였다. 온도는 328.15 - 348.15 K, 압력은 15 - 30 MPa 범위에서 조절하였으며, 이산화탄소의 유속을 변화시켜가면서 파라핀왁스의 제거율을 측정하였다. 파라핀왁스의 제거율은 압력의 증가에 비례하였다. 온도는 파라핀왁스의 녹는점인 329.15K 이상일 때 파라핀왁스의 제거가 효과적이었고, 더 높은 온도에서는 더 이상의 효과가 없었다. 이산화탄소의 유량 증가에 따라 파라핀 제거율이 향상되었지만 어느 양 이상이 되면 더 이상 효과가 없었다. 파라핀왁스를 보다 더 효과적으로 제거하기 위해 프로판을 공용매로 사용하였다. 초임계이산화탄소에 프로판을 첨가했을 경우 제거율이 향상되었으며, 사출성형체의 구조나 모양에 어떠한 변화도 없이 파라핀왁스를 완전하게 제거할 수 있었다.

• Korea-Australia Rheology Journal
• /
• 제18권2호
• /
• pp.83-90
• /
• 2006

Supercritical carbon dioxide ($scCO_2$) has advantages of being incorporated in polymer with high solubility and of being recovered easily by depressurizing. $scCO_2$ reduces the viscosity of polymer melt and it is expected to be use as a plasticizing agent. In this work, we studied on the effect of $scCO_2$ on the rheological properties of polymer melts during extrusion process. Slit die attached to twin screw extruder was used to measure the viscosity of polymer melts plasticized by supercritical $CO_2$. A gas injection system was devised to accurately meter the supercritical $CO_2$ into the extruder barrel. Measurements of pressure drop within the die, confirmed the presence of a one phase mixture and a fully developed flow during the measurements. The viscosity measurement of polypropylene was performed at experimental conditions of various temperatures, pressures and $CO_2$ concentrations. We observed that melt viscosity of polymer was dramatically reduced by $CO_2$ addition.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제21권3호
• /
• pp.35-48
• /
• 2016

A micromodel was applied to estimate the effects of geological conditions and injection methods on displacement of resident porewater by injecting scCO₂ in the pore scale. Binary images from image analysis were used to distinguish scCO₂-filled-pores from other pore structure. CO₂ flooding followed by porewater displacement, fingering migration, preferential flow and bypassing were observed during scCO₂ injection experiments. Effects of pressure, temperature, salinity, flow rate, and injection methods on storage efficiency in micromodels were represented and examined in terms of areal displacement efficiency. The measurements revealed that the areal displacement efficiency at equilibrium decreases as the salinity increases, whereas it increases as the pressure and temperature increases. It may result from that the overburden pressure and porewater salinity can affect the CO₂ solubility in water and the hydrophilicity of silica surfaces, while the neighboring temperature has a significant effect on viscosity of scCO₂. Increased flow rate could create more preferential flow paths and decrease the areal displacement efficiency. Compared to the continuous injection of scCO₂, the pulse-type injection reduced the probability for occurrence of fingering, subsequently preferential flow paths, and recorded higher areal displacement efficiency. More detailed explanation may need further studies based on closer experimental observations.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
• /
• 한국분말야금학회 2001년도 춘계학술강연 및 발표대회
• /
• pp.39-40
• /
• 2001

• 자원환경지질
• /
• 제50권4호
• /
• pp.303-311
• /
• 2017

본 연구에서는 국내 $CO_2$ 지중저장 후보지인 장기분지에서 덮개암층으로 대표되는 이암과 응회암 코아에 대하여, 초임계이산화탄소(supercritical $CO_2$; $scCO_2$) 초기 주입압력을 측정하고 90일 동안 지화학 반응 실험 결과에 근거하여 두 암석의 $scCO_2$ 차폐능(sealing capacity)을 평가하였다. 장기분지 $CO_2$ 주입 예정부지 주변에서 수행한 대심도시추코아 중 깊이 800 m 이상 되는 이암과 응회암 코아를 대상으로 $scCO_2$ 초기 주입압력을 측정하였다. 스테인레스 강철로 제작한 고압셀(100 mL 용량)을 이용하여 지중저장 조건(100 bar, $50^{\circ}C$)에서 $scCO_2$-지하수-암석 반응을 실시하여 반응 전/후 광물 변화를 관찰하여 덮개암의 지화학적 안정성을 평가하였다. 덮개암에 대한 초기 $scCO_2$ 주입압력을 측정하기 위하여 원통형 스테인레스강철 고압셀 내부에 암석 코아를 고정시키고, 코아 상부와 하부의 압력 차이(100 - 300 bar)를 이용하여 증류수로 포화시킨 후, 고압셀 외부에 부착된 압력계를 이용하여 코아 내에 포화된 공극수압을 100 bar로 유지시켰다. 지중저장 현장에서 덮개암 내부로 $scCO_2$가 이동하는 경계조건을 모사하기 위하여 고압셀 출구를 $scCO_2$와 증류수로 채워진 대형 고압탱크(5 L 용량; 100 bar, $50^{\circ}C$ 유지)에 연결시켜, 고압셀에 고정된 암석 코아 공극 내로 침투하는 경우 지중저장 조건 하에서 일정량의 $scCO_2$가 코아를 통과할 수 있도록 하였다. 셀 입구에서는 코아의 공극수압인 100 bar보다 높게 유지시켜 $scCO_2$를 주입하되, 주입이 지속적으로 진행되기 시작하는 최소 주입압력($100bar+{\Delta}p$)을 암석에 대한 주입압력으로 측정하였다. 90일 반응 후 응회암과 이암의 큰 광물학적 변화는 없는 것으로 나타나 두 암석 모두 $scCO_2$ 주입 시 지화학적으로 안정한 것으로 나타났다. 응회암의 경우 공극수압과 $scCO_2$ 주입압력 차이(${\Delta}p$)가 15 bar에서 $scCO_2$의 내부 침투가 시작되어 20 bar 이후부터는 지속적인 $scCO_2$ 주입이 이루어졌다. 이암의 경우에는 ${\Delta}p$를 150 bar까지 증가시켜도 $scCO_2$가 주입되지 않아 응회암보다 $scCO_2$ 차폐효과가 약 10 배 높은 것으로 나타나, 장기분지에 $CO_2$ 주입 시 응회암보다는 이암층이 덮개암 역할을 할 것으로 판단되었다.

• 천문학회보
• /
• 제46권1호
• /
• pp.36.2-36.2
• /
• 2021

In the outskirts of galaxy clusters, weak shocks with M_s < ~3 appear as radio relics where the synchrotron radiation is emitted from cosmic-ray (CR) electrons. To understand the production of CR electrons through the so-called diffusive shock acceleration (DSA), the electron injection into the DSA process at shocks in the hot intracluster medium (ICM) has to be described. However, the injection remains as an unsolved, outstanding problem. To explore this problem, 2D Particle-in-Cell (PIC) simulations were performed. In this talk, we present the electron preacceleration mechanism mediated by multi-scale plasma waves in the shock transition zone. In particular, we find that the electron preacceleration is effective only in the supercritical shocks, which have the sonic Mach number M_s > M_crit ≈ 2.3 in the high-beta (β~100) plasma of the ICM, because the Alfven ion cyclotron instability operates and hence multi-scale plasma waves are induced only in such supercritical shocks. Our findings will help to understand the nature of radio relics in galaxy clusters.