• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.641-646
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• 2016

화석 연료의 연소 과정에서 발생하는 그을음 입자의 형상은 작은 구형입자들이 군집체를 이루고 있는 프랙탈 형상을 하고 있기에 기존 Rayleigh나 Mie 탄성 광 산란 이론으로 분석하는 것에는 한계가 있다. 본 논문에서는 Rayleigh-Debye Gans(RDG) 산란 이론을 적용하여 프랙탈 차원을 가지는 미세 입자의 형상을 효과적으로 해석할 수 있는 과정을 자세히 묘사하였다. 이소옥탄 확산 화염에서 발생하는 그을음 입자를 열 영동 채취법을 이용하여 채집한 후, 투과전자현미경을 이용하여 그을음 입자의 형상을 관찰하였다. RDG 산란 이론을 적용하여, 그을음 입자의 프랙탈 형상을 조사 하였고, 그을음 개별 입자의 직경, 입자 수밀도 및 부피 분율을 산출하였다. 이러한 결과들은 그을음의 성장 과정에서는 뚜렷한 증감 경향을 보이진 않았으나, 그을음 산화 과정에선 전부 뚜렷하게 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서 RDG 산란 이론을 이용하여 도출한 그을음 군칩체의 프랙탈 차원은 약 1.82로 이는 기존의 유사연구 결과와 동일하며, 화석연료의 종류에 상관없이 생성된 모든 그을음 입자에 동일한 값을 갖는 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권8호
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• pp.1583-1594
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• 1992

본 연구에서는 동층류 축대칭 확산화염에서 이전까지의 화염해석 방법들을 면 밀히 고찰하여 층류 확산화염 방식의 연소문제를 해결하는데 있어서 접근이 용이하고 타당성을 가지는 화염해석 방법을 찾아내는데 있으며 매연 입자에 관한 생성및 산화모 델을 총체적으로 연결하여 실험결과와의 비교를 통해 적절한 모델인수를 결정하며 복 사효과와 열영동효과를 고려하여 화염해석과 화염내의 매연입자의 분포를 예측하는데 있다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.241-249
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• 1999

Soot particle temperatures in co-flow diffusion flames have been measured using a two-color pyrometry at the pressure of 0.2 MPa(2 atm). The measured soot particle temperatures along with the integrated soot volume fractions are analyzed to understand soot formation characteristics. At 0.2 MPa, the addition of small amount of air into ethylene do not change the soot particle temperature in soot formation regions. This result showed that the increase of soot formation with addition of air is mostly due to the chemical effect of the added air, such as the increased role of C3 chemistry during the early stage of soot inception process. The addition of sufficient air into ethylene, however, changes soot particle temperatures and the understanding of soot formation characteristics becomes complicated. Measured soot particle temperatures also showed that there is no significant temperature effect for the synergistic effect of ethylene/propane mixture on soot formation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권10호
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• pp.1326-1338
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• 1997

Electrical characteristics of soot particles in a LPG diffusion flame were studied for the control of soot particle coagulation. When a DC voltage was applied between two electrodes installed parallel to gas flow, ionic wind effect caused soot deposition on the cathode, implying that most of the soot particles were positively charged. Soot deposit on the cathode linearly increased and was saturated with respect to the strength of the applied voltage. The possibility of applying an AC voltage to enhance the particle coagulation was then investigated and the efficiency of the size control was checked with transmission electron microscope photographs. For the amplitude of 2 kV AC field, primary (spherical) soot particle size decreased from 30 ~ 40 nm to around 20 nm when the frequency of the applied AC voltage was 60 Hz and higher. Collisions between the soot particles in such a selected AC condition could lead to the formation of much bigger agglomerates of roughly 1-5 .mu.m in size.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권8호
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• pp.2626-2636
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• 1996

A study of soot deposition and reentrainment was carried out both theoretically and experimentally to understand behavior of soot formed by incomplete combustion in a diesel engine. Theoretically, soot deposition on engine cylinder wall and/or piston head was studied with a stagnation point flow approximation. Soot reentrainment occurred upon exhaust gas blowdown was also studied by assuming a long-normal shear velocity distribution. Experimentally, a LPG$O_2/N_2$ flame impinging on a disk, produced by a concentric tubular burner, was chosen as deposition configuration and a shear flow unit with compressed air was installed for the study of reentrainment. For selected flame configuration, soot deposition measurements were conducted and showed that the dominant deposition mechanism was thermophoresis. Distributions of gas temperature and soot number density were estimated by combining data obtained by a B-type thermocouple with a thermophoretic transport theory. Disk temperature distributions were directly measured using a K-type thermocouple. Soot size and morphology were estimated from a TEM photograph. Ratios of soot deposit to reentrained amount were measured for a wide range of shear flow velocities, which showed that the reentrainment model was reasonable.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권7호
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• pp.984-993
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• 2000

Characteristics of carbon soot particles generated in diffusion flames were studied. Non-sooting and sooting normal diffusion flames using propane or ethylene as fuel were selected. In the flames, soot volume fraction was measured by a thermocouple, and primary particle diameter and cluster size were analyzed by TEM photographs. The characteristics of soot particles depended on flame(non-sooting or sooting) and fuel(propane or ethylene) type. Unlike the sooting diffusion flames, particle growth and oxidation processes were clearly observed in the non-sooting diffusion flames. In the sooting diffusion flames, soot particle size was slightly changed at the flame tip.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1359-1365
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• 2011

본 연구의 목적은 디젤-에탄올 혼합연료로 운전되는 디젤엔진에서 에탄올 혼합비율이 나노 크기 입자 배출 특성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 엔진의 연소 및 배기 배출물 특성은 배기량 373cc 의 단기통 디젤엔진과 배기 배출물 측정 장치, SMPS 를 이용하여 실험하였다. 그을음(soot) 배출은 착화지연 기간이 길어짐에 따라 증가하였다. 에탄올 혼합비율이 증가함에 따라 나노 입자의 총 개수 및 질량은 대체로 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 에탄올이 30% 혼합되었을 때 그을음(soot) 입자의 응결로 인해 큰 입자의 수 분포가 증가하였으며, 질량 또한 크게 증가하였다.

• 한국연소학회지
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• 제8권1호
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• pp.9-16
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• 2003

Carbon soot emission from combustion processes, especially from diesel engines, is a subject of growing concern since soot is known to seriously affect human health. Efforts have been made to oxidize soot particles utilizing Non-Thermal Plasma(NTP) techniques. When oxygen is carried into a plasma device, electrons generated by the plasma dissociate the oxygen, resulting in the formation of oxygen atoms. These highly activated atoms, called O radicals, are known as strong oxidizing agent. This paper presents concentration variations of CO and $CO_2$ at the exit of the plasma device, resulting from the soot oxidation by O radicals, with variations of inlet oxygen concentration, gas temperature, and gas flow rate. Based on the data, Arrehenious rate constants of reactions between C(s)+O and C(s)+O+O were proposed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.204-210
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• 2016

본 논문에서는 이소 옥탄을 연료로 사용하는 층류 확산 화염에서 불완전 연소의 결과로 발생하는 그을음 입자의 성장 및 산화과정을 조사하였다. 또한, 철 연료첨가제의 그을음 발생 억제 효과를 평가하였다. 광 계측 기술을 이용하여 화염 안 그을음 입자의 탄성 산란 광을 화염의 높이에 따라 계측하고, 미광 보정 과정을 통하여 그을음 입자의 미분 산란 계수를 구하였다. 이 미분 산란 계수를 비교하여, 화염에서 그을음 입자의 성장 및 산화과정을 조사하였는데, 산화과정을 통하여 화염 내의 그을음 양이 감소하는 것을 관찰하였다. 철 연료 첨가제를 첨가한 화염에 대해서 동일한 연구 방법으로 구한 미분 산란 계수가 연료 첨가제가 첨가되지 않은 화염보다 더 작은 값을 보였다. 또한, 화염의 높이에 따라 반경방향으로 투과율을 측정하였는데, 연료 첨가제를 첨가한 연료의 화염은 투과율이 산화영역에서 약 5% 증가하는 것을 관찰하였고, 이는 미분 산란 계수와 동일한 경향을 보였다. 이것은 연료첨가제의 성분이 촉매 역할을 하여 그을음이 산화를 촉진해 화염 안의 그을음 양이 감소한 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.13-18
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• 2019

본 연구에서는 한국형발사체와 유사한 작동환경에서 Jet A1 액체연료의 매연 입자특성에 대해 농도를 측정함으로써 그 결과를 고찰하였다. 발사체환경과 유사한 대기 조건을 모사하기 위해 연소챔버의 산소 농도를 30%로 유지하고 내부 압력을 0.06 MPa에서 0.1 MPa 까지 변화시켜가며 실험을 통해 수행하였고, 대기의 조성을 질소, 헬륨, 이산화탄소 가스로 치환하여 실험을 수행하였다. 직경이 2 mm인 Jet-A1 액적에 동일한 점화에너지를 인가하여 발생 되는 매연 입자의 농도를 전역 광소멸 기법을 이용하여 측정하였다. Jet-A1 액적 화염의 매연 입자입자의 농도는 모든 압력조건에서 대기의 조성이 질소로 치환된 경우 높았으며, 이산화탄소로 치환된 경우 가장 낮았다. 압력이 낮아질수록 매연의 입자농도가 감소하였고, 대기압력의 Pⁿ 형태로 감소하는 경향을 확인하였다.