• 한국추진공학회지
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• 제26권4호
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• pp.54-63
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• 2022

500 kg의 페이로드를 500 km 태양동기궤도에 이송가능한 소형발사체의 상단에 사용될 3톤급 액체로켓엔진을 설계하고 있다. 소형발사체의 1단에는 비행시험으로 검증된 75톤급 엔진을 사용한다. 상단용 엔진은 액체산소와 액체메탄을 연료로 사용되는데, 이 추진제 조합은 공통격벽탱크를 적용하여 무게 감소가 가능하고 비추력도 높다. 상단엔진의 사이클로는 저압으로 운용되어 신뢰성이 높은 팽창식 사이클을 채택했으며, 노즐 확대비 120이상에서 360초를 상회하는 비추력 성능을 보일 것으로 평가되었다. 엔진의 주요구성품인 연소기와 터보펌프는 목표 비용을 맞추기 위하여 적층제조된다. 엔진은 자가증기가압과 롤추력제어를 위하여 가열된 증기메탄을 제공하고, 이러한 기능을 가진 상단 추진기관시스템은 심우주탐사 등 다양한 임무에 확대 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제17권4호
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• pp.189-197
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• 2008

본 연구는 정상 상태의 유동에서 Rayleigh 산란을 이용하여 연료 농도를 측정시 잡음 원인과 대책에 관한 것이다. 실험 장치는 연료 농도 변화를 시간적, 공간적으로 측정함과 동시에 정확한 농도 측정을 위한 보정도 가능하도록 구성하였다. 실험 장치를 우선 보정 용기에 적용하여 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프레온 가스의 산란단면적을 구하였다. 이후 내연기관을 상사한 실린더 헤드, 인젝터, 흡기매니폴드, 투명 실린더로 구성된 정상유동 장치를 구성하였다. Rayleigh 산란을 이용한 농도 측정 시 가장 큰 난점은 Mie 산란에 의한 간섭이다. Mie 산란의 영향을 제거하기 위해 하드웨어 필터로 입자의 수 밀도를 측정 가능한 수준으로 감소시켰다. Mie 산란 입자를 충분히 작게 만든 후 광전자 증배관과 앰프의 시정수에 바탕을 둔 소프트웨어 필터를 개발하여 적용하였다. 그리고 바탕 잡음은 광학적 배열을 조정하고 동시에 핀 홀과 빔 트랩을 적용하여 감소시켰다. 실험 결과 LRS는 연료 농도 계측에 매우 유용하게 이용될 수 있고 소프트웨어 필터는 Mie 간섭을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.884-891
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• 2016

디젤엔진에서는 2차 분사 시스템은 다양한 배기 시스템에 적용이 가능하고, 엔진 제어와 관계없이 독립적으로 제어가 가능하기 때문에 환원제 희석 면에서도 후분사 또는 다른 농후한 환원제 분위기 형성 방법 등에 비해 장점이 많다. 2차 분사 시스템에서는 환원제의 공급 방법에 따라서 촉매의 효율은 달라질 수밖에 없다. 환원제는 일정압력 이상으로 유지 및 최적화가 필요하고, 인젝터의 위치 및 각도의 선정은 매우 중요한 인자이다. 본 논문에서는 2차 분사 조건을 변화시켜 환원제의 농도와 양을 변화시켰다. De-NOx 촉매 시스템에서 최대의 NOx 정화 효율에 적합한 환원제 분사 조건들의 선정이 필요하고, 분무 도달거리, 분무 평균 입경, 분무각, 분사량 등의 분무 특성과 환원제의 균일 분포를 잘 파악하여야 한다. 이와 같은 목적을 위하여 2차 분사에서 충돌판 형상에 의한 분무 및 거동 특성은 가시화 방법과 디지털 화상 처리 기법을 사용하여 분석하였으며, 충돌판 형상의 영향성과 각 형상에 대한 최적 각도 범위를 도출하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권4호
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• pp.334-340
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• 2016

The combustion chamber of a diesel engine is often exposed to a more serious wear and corrosion environment than other parts of the engine because its temperature increases as a result of using heavy oil of low quality. Therefore, repair and built-up welding methods must be performed on worn or corroded parts of the piston crown, exhaust valve, etc. from an economical point of view. In this study, Inconel 718 filler metal was used in repair welding on the groove of a forged steel specimen for a piston crown, along with built-up welding on the surface of another forged steel specimen. Then, the corrosion characteristics of the weld metal zone for the repair welding and the deposited metal zone for the built-up welding were investigated using electrochemical methods in a 35% H₂SO₄ solution. The deposited metal zone indicated better corrosion resistance than the weld metal zone, showing a nobler corrosion potential, higher impedance, and smaller corrosion current density. It is considered that metal elements with good corrosion resistance were generally included in the filler metal, and these elements were also greatly involved in the deposited meta by built-up welding, whereas the weld metal consisted of metal elements mixed with both the filler metal and base metal elements because of the molten pool produced by the repair welding. Finally, it is considered that the hardness of the weld metal was increased by the repair welding, whereas the built-up welding improved the corrosion resistance of the deposited metal.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권4호
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• pp.589-598
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• 2000

A pilot-scale Spray Drying Sorber (SDS) system was set up to evaluate the effect of spray characteristics on the desulfurization yield. The size distribution and the Sauter Mean Diameters of slurry droplets were measured in advance using the optical size measurement system, Malvern 2600. The desulfurization yield of the drying chamber by size was measured for the conditions of inlet gas and spray injection. As a reagent, 10% limestone slurry of $Ca(OH)_2$ was treated with flue gas containing $SO_2$, and the combustion gas analyzer and gas detectors were attached to measure the $SO_2$ concentration. With a flow rate of 144 Nm3/h and a temperature range of $200{\sim}300^{\circ}C$, the experiments were performed for the Stoichiometric Ratio (SR) of 1.0 to 3.0 and droplet mean diameter of 6.5 to $34.3{\mu}m$. In case of smaller spray droplets, the desulfurization efficiency improved due to the increase of total droplet surface area, while the reduction in evaporation time reduced the contact time between the droplets and $SO_2$ gas. In some typical region of droplet diameter, this negative effect, reduction of contact time, became dominant and the desulfurization yield decreases the desulfurization yield in spite of the expansion in absorption area. These results revealed that there exists the optimal size of spray droplets for a given state, which is determined by the compromise between the total surface area of slurry droplets and the evaporation time of droplets. The measurements also indicated that the inlet temperature of flue gas changes the optimal injection condition by varying the driving force for evaporation. The results confirm that the effect of the evaporation time of slurry droplets should be considered in analyzing the desulfurization yield as well as the total surface area, for it is a significant aspect of the correlation with the capabilities of $SO_2$ absorption in wet droplets. In conclusion, the optimal condition of spray can be determined based on these results, which might be applied to design or scale-up of SDS system.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.13-29
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• 2016

본 연구에서는 실제 난지 하수처리장에서 바이오가스를 연료로 사용하여 발전할 때, 가스엔진에서 발생하는 고장 사례에 대한 조사와 분석을 통해 바이오가스 플랜트의 주요 고장원인을 분석하고, 그 대책을 제시하였다. 바이오 가스엔진에 유입되는 바이오 가스 속의 황화수소와 수분 제거설비의 간헐적인 오작동으로 인한 수분이 바이오 가스엔진의 인터쿨러 부식을 초래하였다. 또한 바이오가스 속의 실록산이 이산화규소와 규산염 화합물을 형성하여 피스톤 표면 및 실린더라이너 내벽의 긁힘과 마모 등의 손상을 유발하였다. 연소실과 배기가스 설비에 부착된 물질들은 황화수소와 다른 불순물질이 결합한 것으로 분석되었다. 이러한 원인으로는 바이오 가스 속의 고함량(50ppm이상)의 황화수소가 탈황설비에 장기간 공급되었고, 탈황설비내 활성탄의 파과점 도달에 따른 제거효율 저하 때문에 황화수소가 엔진으로 유입됨으로써 발생한 것으로 사료된다. 또한, 황화수소는 흡착탑의 실록산 제거용 활성탄 기능을 저하시킴으로써 제거되지 않은 실록산 화합물이 엔진으로 유입되어 다양한 형태의 엔진고장을 유발한 것으로 판단된다. 따라서, 황화수소와 실록산, 수분은 바이오 가스엔진 고장의 주요 원인으로 볼 수 있으며, 이 중 황화수소는 고장을 일으키는 다른 물질과 반응하며, 전처리 공정에 중대한 영향을 미치는 물질로 볼 수 있다. 결과적으로, $H_2S$ 제거방법의 최적화가 안정적인 바이오 가스엔진 운영을 위한 필수적인 대책으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.804-815
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• 2019

화석연료의 고갈 및 지구 온난화 등 환경문제에 대응하기 위해 세계는 화석연료를 대신할 에너지에 대한 연구를 진행하였고, 그중 바이오매스가 대체에너지로써 주목받고 있다. 바이오매스는 재생 가능하고 탄소 중립(carbon neutral)적인 특성이 있으나 수분함량이 많고 낮은 에너지밀도를 가지므로 에너지 생산 시스템에 이용하기 위해서는 열화학적 변환 공정이 필요하다. 그중 하나인 가스화는 바이오매스로부터 수소, 일산화탄소, 메탄 등으로 구성된 합성가스(syngas)를 생성시켜 연료로써 이용할 수 있도록 해준다. 그러나 가스화 과정 중에 발생되는 타르와 입자상 물질은 배관, 연소 엔진, 발전 터빈 등에서 막힘 현상을 일으켜 공정 효율을 감소시키는 문제를 야기하므로 제거가 필요하다. 본 연구에서는 가스화 공정에서 발생되는 타르를 비롯한 입자물질에 대해 제거 효율이 뛰어난 필터를 사용하였으며, 타르로부터 필터 눈 막힘 현상을 방지하기 위해 pre-coating 기술을 적용하였다. pre-coating에 사용된 물질로써는 소석회와 활성탄(wood char)을 사용하였으며, 타르 및 입자에 대한 제거효율이 소석회 코팅의 경우 86 %, 활성탄(wood char)의 경우 80 %로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권9호
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• pp.909-916
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• 2015

본 연구는 디젤-과산화수소 에멀젼연료의 충돌분무를 대상으로 과산화수소의 혼합비가 증발분무 거동특성에 미치는 영향을 조사하였다. 에멀젼연료의 증발을 위해 온도조절이 가능한 가열판을 사용하여 온도를 $150^{\circ}C$, $200^{\circ}C$ 및 $250^{\circ}C$로 각각 설정하였고, 연료 분사압력을 400bar, 600bar, 800bar 및 1000bar로 설정하여 분사압력이 에멀젼연료의 증발특성에 미치는 영향을 확인하였다. 에멀젼연료의 혼합을 위 한 계면활성제로 span80과 tween80을 9:1의 비율로 혼합하여 에멀젼연료 전체 체적의 3%로 고정하였고 과산화수소의 혼합비율을 EF(Emulsified Fuel)0, EF2, EF12 및 EF22로 설정하여 디젤연료와 혼합하였다. 또한 에멀젼연료 증발 충돌분무의 가시화를 위해 슐리렌방법을 적용하였다. 본 연구의 결과로서 충돌하는 가열판의 온도와 분사압력이 높을수록 에멀젼연료 증발 촉진으로 연료 기상의 확산이 활발해지는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 실제엔진에 에멀젼연료를 사용할 경우 연료 내 과산화수소 증발에 의한 연소실 온도 저하효과와 함께 보다 신속한 혼합기 형성은 엔진배출물의 감소를 일으키는 것으로 기대된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제11권3호
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• pp.101-107
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• 2002

본 연구에서는 온실의 온풍식 난방시스템 연통에 장착할 수 있는 폐열 회수기의 성능을 개선하기 위하여 각각 상이하게 설계된 3개의 열교환 장치에 대해 열회수 성능을 실험적으로 비교 분석하였다. A형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분한 것으로 판단된다. B형 및 C형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기 흐름방향이 180$^{\circ}$굴절로 저항이 크게 발생되어 송풍팬의 전압 증가에 따른 유속 증가가 미미하며 동일한 열 교환면적에서는 송풍팬의 공기저항 증대로 열 회수 성능이 현저히 개선되지는 못했지만, 직선형보다 B형의 경우 약 5%. C형의 경우 약 13%정도 높은 열 회수효율을 보였다. 송풍팬의 용량은 A형에 사용된 용량인 25m$^3$/min전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍팬 용량 하에서 열회수성능은 헤어핀형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 헤어핀형은 물론 직선형에서도 열교환 파이프의 배치밀도, 파이프 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제11권2호
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• pp.96-106
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• 2017

In this study, measurements of size-segregated particulate matter (PM) emitted from the combustion of rice straw, pine needles, and sesame stem were conducted in a laboratory chamber. The collected samples were used to analyze amounts of organic and elemental carbon (OC and EC), water-soluble organic carbon (WSOC), humic-like substances (HULIS), and ionic species. The light absorption properties of size-resolved water extracts were measured using ultraviolet-visible spectroscopy. A solid-phase extraction method was first used to separate the size-resolved HULIS fraction, which was then quantified by a total organic carbon analyzer. The results show that regardless of particle cut sizes, the contributions of size-resolved HULIS ($=1.94{\times}HULIS-C$) to PM size fractions ($PM_{0.32}$, $PM_{0.55}$, $PM_{1.0}$, and $PM_{1.8}$) were similar, accounting for 25.2-27.6, 15.2-22.4 and 28.2-28.7% for rice straw, pine needle, and sesame stem smoke samples, respectively. The $PM_{1.8}$ fraction revealed WSOC/OC and HULIS-C/WSOC ratios of 0.51 and 0.60, 0.44 and 0.40, and 0.50 and 0.60 for the rice straw, pine needle, and sesame stem burning emissions, respectively. Strong absorption with decreasing wavelength was found by the water extracts from size-resolved biomass burning aerosols. The absorption ${\AA}ngstr{\ddot{o}}m $ exponent values of the size-resolved water extracts fitted between 300 and 400 nm wavelengths for particle sizes of $0.32-1.0{\mu}m$ were 6.6-7.7 for the rice straw burning samples, and 7.5-8.0 for the sesame stem burning samples. The average mass absorption efficiencies of size-resolved WSOC and HULIS-C at 365 nm were 1.09 (range: 0.89-1.61) and 1.82 (range: 1.33-2.06) $m^2/g{\cdot}C$ for rice straw smoke aerosols, and 1.13 (range: 0.85-1.52) and 1.83 (range: 1.44-2.05) $m^2/g{\cdot}C$ for sesame stem smoke aerosols, respectively. The light absorption of size-resolved water extracts measured at 365 nm showed strong correlations with WSOC and HULIS-C concentrations ($R^2=0.89-0.93$), indicating significant contribution of HULIS component from biomass burning emissions to the light absorption of ambient aerosols.