• 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.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.78-84
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• 2011

이 연구에서는 목구조 건축의 화재안전 성능설계기법 개발에 선행하여 목재의 연소특성 자료를 확보하고자 목재의 탄화속도를 측정하였다. $400{\times}400$ mm 단면 북미산 미송을 대상으로 목재 두께와 목리방향에 따른 가열실험결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 동일단면에서 목재의 두께가 늘어날수록 탄화속도는 점차 감소하는 것으로 나타났다. 일정 두께 이상의 탄화층은 단열층의 역할을 하여 목재연소를 지연시키는 것으로 판단된다. 2) 목재 두께(20, 40, 80, 120 mm)를 달리하면서 최대 l 시간까지 표준화재에 노출시켜 목재 깊이 (10, 20, 30, 40 mm)별 탄화속도를 비교해본 결과 화재노출면으로부터 30mm 깊이까지는 탄화 속도가 증가하나 40mm에서는 탄화속도가 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 단열층으로서 역할을 할 수 있는 탄화층의 최소두께는 적어도 30mm 이상인 것으로 판단된다. 3) 목재 가열면이 목리방향(방사단면)인 경우보다 목리직각방향(횡단면)인 경우 탄화속도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 화재에 노출되면서 목재조직의 수축으로 인한 갈라짐과 터짐 등으로 인해 생긴 틈새로 목재 내부로의 열 유입이 더 잘 일어나기 때문으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권2호
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• pp.1-8
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• 2017

샌드위치패널은 건축물의 내 외벽 및 지붕구조에 사용되며 양면의 불연성재료와 단열용 심재로 구성된 복합자재이다. 뛰어난 단열성능과 경량 및 시공의 우수한 특성 대비 화재 시 패널간 결합부위를 통해 화염이 내부로 유입되어 심재가 쉽게 용융되며 급격한 화염확산으로 인명 및 재산피해를 발생시킨다. 현행 건축법은 건축물 마감재료에 대하여 소규모 시험편에 대한 화재시험방법으로 연소성능을 파악하며 규정한 성능기준에 합격한 제품을 사용하도록 한다. 외벽 마감재료의 경우 불연 준불연 성능확보 재료를 사용하거나 화재확산방지구조를 설치하도록 규정한다. 본 연구는 외벽 마감재료에 국한되어 적용하고 있는 화재확산방지 구조를 샌드위치패널 건축물에 적용하여 수평 수직 화재확산의 위험성의 차이를 확인하고자 하였다. 이에 샌드위치패널에 대하여 ISO 13784-1 시험방법을 통한 실물화재실험과 금속구조물을 이용하여 패널간 화염확산을 차단하는 시공을 통해 화염확산방지 적용 여부에 대한 연소거동과 그 효과를 측정하였다. 실험 결과 패널 조인트 부위의 화염확산방지구조 시공은 패널 내부의 화염확산을 지연하며 이에 따른 플래시오버 시간이 지연되어 복합자재 건축물의 화재안전확보에 중요한 요인으로 작용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.16-27
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• 2019

실리콘 화합물인 Sodium silicate, 3-aminopropyltrimethoxysilane 졸, 3-(2-aminoethylamino) propylmethyl-dimethoxysilane 졸, 3-(2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane 졸로 표면 처리한 편백목재 시편의 연기 및 연소가스 발생에 대한 시험을 하였다. 실리콘 화합물 졸로 각각 편백목재 시험편에 붓으로 3회 칠하였다. 콘칼로리미터(ISO 5660-1)를 사용하여 연기 및 연소가스를 분석하였고 연기는 새로운 연기위험성 평가 방법을 적용하여 평가하였다. 실리콘 화합물로 처리한 목재시험편의 연기성능지수(SPI)는 편백목재보다 1.66~8.42배 증가하였고, 연기성장지수(SGI)는 11.8~88.2% 감소하였다. 연기강도(SI)는 편백목재보다 1.0~50.5% 감소되었고, 연기 및 화재 위험성이 낮아짐을 예측할 수 있었다. 실리콘화합물로 처리한 시험편의 세 번째 최대일산화탄소(CO_peak)농도는 공시편보다 22.5~33.3% 감소되었다. 그러나 미국직업안전위생관리국(OSHA) 허용기준(PEL)인 50 ppm보다 1.48~1.72배 높은 치명적인 독성을 발생시키는 것으로 측정되었다. 편백목재 자체는 일산화탄소 생성 농도가 높았지만 실리콘 화합물은 일산화탄소를 감소시키는 역할을 하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.933-940
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• 2009

본 연구에서는 분무화염의 기초적인 물리현상을 해명하기 위하여 층류 대향류장에 형성된 분무 화염에 2차원 직접 수치계산(Direct numerical simulation, DNS)을 적용하여, 당량비 및 연료종이 분무화염 구조에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 기상에 대해서는 질량 보존식, 운동량 보존식, 에너지 보존식을 오일리안(Eulerian) 법으로 계산하였으며, 액적에 대해서는 화염중의 모든 개개의 유적을 라그란지안(Lagrangian) 법으로 추적하였다. 액체 연료로는 n-데칸 ($C_{10}H_{22}$)과 n-헵탄($C_7H_{16}$)을 이용하였으며, 연소반응 모델에는 총괄반응식을 이용하였다. 당량비가 증가함에 따라 착화가 빠르며, 고온영역도 넓게 분포하고 있다. 그러나, 최대 온도치는 당량비가 증가함에 따라 한번 증가한 후 감소하는 경향을 나타내고 있다. 당량비가 클수록 최대 온도가 감소하는 것은 분무화염 내부의 군연소 거동에 의한 냉각효과 때문이라고 생각된다. 또한, n-헵탄은 n-데칸과 비교하여 증발속도가 빠르기 때문에 넓은 고온 영역을 형성하지만 최대 온도는 거의 같은 값을 나타내었다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.425-432
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• 2014

이 논문은 촉매막반응기(catalytic membrane reactor)에서의 중요한 두 요소인 수소선택도와 수소투과량 및 Ar sweep 유량과 압력이 수성가스전이반응의 성능에 미치는 영향에 대하여 1차원 반응기모델과 반응속도식에 근거한 연구결과를 나타내고 있다. 연소전 이산화탄소 포집의 한 방법으로서, 촉매막반응기를 사용하여 원통부분에서는 고압/고농도의 이산화탄소를 관부분에서는 고순도의 수소를 동시에 얻을 수 있는지에 대한 가능성을 검토하였다. 또한, 고농도의 이산화탄소와 고순도의 수소를 동시에 얻기 위해 필요한 수소투과량, 수소선택도, Ar sweep 유량 및 압력에 대한 지침을 나타내었다. 그 결과 $1{\times}10^{-8}molm^{-2}s^{-1}Pa^{-1}$의 수소투과량과 10000의 수소선택도를 가진 막을 장착한 촉매막반응기에서는 8 atm의 압력과 $6.7{\times}10^{-4}mols^{-1}$의 Ar sweep 유량의 조건하에서 약 90%의 농도를 가진 이산화탄소와 100%의 순도를 가진 수소가 동시에 얻어짐이 밝혀졌다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.405-411
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• 2015

최근 저탄소 녹색성장 및 그린에너지 개발 정책에 힘입어 외연기관의 일종으로 스털링엔진에 대한 관심이 고조되고 있다. 스털링엔진은 크게 ${\alpha}$, ${\beta}$, ${\gamma}$-type의 3가지 방식으로 구분되어지며 그 중 ${\gamma}$-type 엔진의 설계가 용이하고 다양한 적용이 가능하다는 특징이 있음에도 실린더와 크랭크간의 접속거리 문제로 인하여 ${\alpha}$, ${\beta}$-type에 비하여 용적을 크게 차지하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위한 한 방안으로 주로 ${\alpha}$-type에 적용하는 Yoke crank를 응용하면 용적을 줄임과 동시에 실린더의 병렬화에도 유리하다. 금번 연구에서는 기존의 Ross Yoke crank 설계기법에서 개선하여 ${\gamma}$-type 스털링엔진의 Yoke crank 설계를 더욱 단순하고 효율적으로 적용할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.296-304
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• 2017

본 연구에서는 산불발생 시 화염행동을 예측하기 위하여 강원도 삼척시를 대상으로 산림가연물의 연소특성 DB를 구축하고, 연소특성 DB로부터 GIS를 이용하여 산불위험지도 및 위험도등급화 지도를 작성하였다. 맵핑을 위한 표준화 대상변수로는 자연발화온도, 착화시간, 화염지속시간, 총열방출량, 총연기방출량을 사용하였다. 또한, 총괄위험도 등급화는 착화위험변수(자연발화온도, 착화시간)와 확산위험변수(총열방출량, 화염지속기간, 총연기방출량)를 이용하였다. 연구결과, 강원도 삼척시의 산불위험도등급은 1~5등급(5단계)으로 등급화하였으며, 1등급에 가까울수록 산불위험성이 높은 구역으로 구분하였다. 삼척시의 착화위험등급은 1등급과 5등급으로 구분되어 2단계로 나타났다. 또한, 확산위험등급은 1등급, 2등급, 4등급, 5등급으로 구분되어 4단계로 나타났다. 총괄위험등급은 1등급, 2등급, 3등급으로 구분되어 3단계로 나타났으며, 산불위험등급이 가장 높은 1등급의 구역은 산불발생위험등급과 산불확산위험등급의 영향을 받는 것으로 나타났다. 1등급에 해당하는 구역은 삼척시의 우발리와 미로면 지역으로 나타났다. 이 지역은 산불발생 시 발열량이 높게 나타나는 소나무와 참나무 군락지로 산불발생 시 화재하중이 크게 작용하여 산불확산이 빠르게 진행될 것으로 사료된다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.36-42
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• 2021

쓰레기 매립지에 발생하는 매립지가스(Landfill gas)를 대기 중으로 방출할 경우에 매립지가스에서 많은 부분을 차지하고 있는 지구온난화 지수(global warming potential)가 높은 메탄가스를 배출하게 되어 기후변화에 악영향을 주게 되고, 매립지가스에 함유되어 있는 메탄을 내연기관의 연료로 활용하여 연소하여 발전을 하게 되면 이산화탄소 형태로 대기 중으로 배출하게 되어 온난화 지수를 낮추는 데도 기여를 할 수 있게 된다. 따라서 매립지가스를 내연기관을 이용한 발전용 연료로 사용하기 위해서 엔진의 열효율을 높이는 것이 중요하기 때문에 기존의 믹서 방식 기술을 이용한 연료공급 방식보다는 실린더별로 흡기포트에서 전자 제어 인젝터를 이용하여 기체 분사를 하는 방식의 연료공급 시스템을 사용하는 것이 필요하게 된다. 따라서 전자 제어 기체 분사 방식 기술을 이용하기 위해서는 매립지가스의 사용 조건에 따른 질량 유량을 정확히 측정하는 것이 중요하게 된다. 이를 위하여 본 연구에서는 매립지가스를 기체 분사할 경우에 분사량을 측정 및 계산하는 연구를 수행하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.492-500
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• 2019

본 연구에서는 $9.2MW_e$의 상용규모 순환유동층 보일러에서 화학첨가제 사용에 따른 미세입자 저감에 대한 영향을 확인하였다. 또한 화력 발전소에서 화석연료의 연소 중 발생하는 미세입자를 포집하기 위하여 간단하고 효과적인 포집설비를 개발하였다. 연소 배가스 중 PM 10이하의 입자를 감소시키기 위하여 화학첨가제를 사용하였으며, 사용한 화학첨가제는 borax solution을 사용하였다. 포집된 미세입자 중 PM 10이하의 입자 거동을 확인하기 위하여 입도분석기와 SEM 분석을 통해 확인하였다. Borax solution은 배가스중에 용융된 미네랄을 흡수하여 미세입자를 성장시키는 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 결과적으로 borax solution을 사용함으로써 $10{\mu}m$ 이하의 미세입자가 감소되었음을 확인할 수 있었다.