LPG 액상분사식 인젝터에서 후적에 의한 아이싱 특성 연구

박철웅,김창업,최교남,강건용,Park, Cheol-Woong,Kim, Chang-Up,Choi, Kyo-Nam,Kang, Kern-Yong 한국자동차공학회 2007 한국 자동차공학회논문집 Vol.15 No.5

Since the liquid phase LPG injection(LPLI) system has an advantage of higher power and lower emission characteristics than the mixer type fuel supply system, many studies and applications have been conducted. However, the heat extraction, due to the evaporation of liquid fuel, causes not only a dropping of LPG fuel but also icing phenomenon that is a frost of moisture in the air around the nozzle tip. Because both lead to a difficulty in the control of accurate air fuel ratio, it can result in poor engine performance and a large amount of HC emissions. The experimental investigation was carried out on the bench test rig in this study. It was found that n-butane, that has a relatively high boiling point($-0.5^{\circ}C$), was a main species of droplet composition and also found that the droplet problem was improved by the use of a large inner to outer bore ratio nozzle whose surface roughness is smooth. The icing phenomena were decreased when the an engine head temperature was increased, although a large amount of icing deposit was still observed in the case of $87^{\circ}C$. Also, it was observed that the icing phenomenon is improved by using anti-icing bushing.

연료의 종류에 따른 부분산화 반응 특성에 관한 연구

박철웅(Cheol Woong Park),최영(Young Choi),오승묵(Seung Mook Oh) 한국가스학회 2009 한국가스학회지 Vol.13 No.4

고유가 시대의 도래와 강화되는 배출가스 규제에 대응하기 위한 대책으로 대체에너지 엔진 및 수소연료전지와 같은 새로운 연소 및 동력 기술에 대한 관심이 증대되고 있으나, 이러한 기술의 이용은 수소제조 및 공급 기반시설 구축이 선결되어야 하며 많은 투자가 요구된다. 수소를 내연기관에 활용하는 기술은 연료의 저장과 공급, 낮은 에너지 밀도 및 연소제어 등의 어려움이 있다. 그러나 화석연료로부터 합성연료를 제조하기 위한 중간단계로 생성되는 개질가스의 이용은 내연기관으로의 실시간 수소 공급을 가능하게 하고, 소량의 수소가 혼합연료 형태로 사용됨에 따라 연소특성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 다양한 연료들의 개질 특성을 이해함과 동시에 연료 개질기의 적용가능성 여부를 판단하고자 하였다. 연료별 최대의 수소수율을 얻을 수 있는 조건에서의 열역학적 개질효율과 수소수율을 관찰하였으며, 연료와 산화제의 촉매상에서의 체류시간에 대한 영향 및 연료/산화제 비율에 변화 시 최대 수소 수율을 제시하였다. Hydrogen can extend the lean misfire limit to a large extent when it is mixed with conventional fuels for an internal combustion engine. This study is about fuel reforming to produce hydrogen enriched gas as a fuel for engine. Especially gasoline, which consists of numerous hydrocarbon fuels, considered as source of reformed gas. Various hydrocarbons, including commercial fuel were reformed and potentialities of reformed gas on vehicles were accessed. The reforming efficiency and hydrogen yield were observed. Maximum hydrogen yield were found with different gas hourly space velocity (GHSV) and O2/C ratio of reforming conditions.

직접분사식 가솔린 엔진의 분사전략 변경 및 EGR 적용을 통한 배기저감에 관한 연구

박철웅(Cheol Woong Park),김홍석(Hong Suk Kim),우세종(Se Jong Woo),김용래(Yong Rae Kim) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集B Vol.36 No.3

자동차배출가스는 이산화탄소(CO2 )에 의한 지구온난화 및 탄화수소(HC)와 질소산화물(NOx )에 의한 오존생성을 야기하는 등, 인체와 환경에 나쁜 영향을 미치기 때문에 이에 대한 관심이 증폭되고 있다. 가솔린 직접분사 (Gasoline Direct Injection; GDI)엔진은 디젤엔진과 같이 연소실내에 연료를 직접 공급하는 방식으로서 가솔린엔진의 취약점으로 지적되어 오던 높은 연료소비율 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기술로 평가되고 있다. 본 연구에서는 분무유도방식(Spray-guided type)의 GDI엔진을 이용하여 공기과잉률 2.0 이상의 초희박 연소를 통해 연료소비율을 개선하였다. 추가적인 연료소비율 개선 및 배출가스 저감을 위해 희박연소시 다단분사전략과 Exhaust Gas Recirculation (EGR)을 적용하였다. 배출가스 수준과 운전성능을 평가하고 이를 배출가스 규제와 비교·검토함으로써 국내 관련기술 개발 방향 및 상용화 가능성에 대해 검토하고자 하였다. Nowadays, automobile manufacturers are focusing on the reduction of exhaust-gas emissions because of the harmful effects on humans and the environment, such as global warming by greenhouse gases. Gasoline direct injection (GDI) combustion is a promising technology that can improve fuel economy significantly compared to conventional port fuel injection (PFI) gasoline engines. In the present study, ultra-lean combustion with an excess air ratio of over 2.0 is realized with a spray-guided-type GDI combustion system, so that the fuel consumption is improved by about 13%. The level of exhaust-gas emissions and the operation performance with the multiple injection strategy and exhaust-gas recirculation (EGR) are examined in comparison with the emission regulations and from the point of view of commercialization.

수소-천연가스 혼합연료 엔진의 삼원촉매 전환효율 특성 연구

박철웅(Cheol-Woong Park),이의형(Ui-Hyung Yi),김창기(Chang-Gi Kim),이장희(Janghee Lee) 한국가스학회 2016 한국가스학회지 Vol.20 No.6

천연가스를 이용한 기존 엔진들은 효율이 우수한 희박연소를 구현하였지만 배기가스의 정화성능이 점차 강화되는 배기규제에 대응하기 위해, 이론공연비 연소 방식으로 관심이 옮겨지고 있다. 이론공연비 연소 방식은 유해 배출가스의 정화효율이 높은 삼원촉매를 사용할 수 있는 장점이 있지만, 높은 연소열 발생에 따른 열내구성 문제와 연비가 해결과제로 남아 있다. 천연가스에 수소를 혼합한 수소-천연가스 혼합연료(HCNG))는 수소의 빠른 연소속도에 의한 영향으로 연소속도가 증가하고, 희박한계가 증가하여 배기가스재순환(Exhaust gas recirculation; EGR) 률의 공급을 증가할 수 있다. EGR률 상승은 연소온도를 낮추게 되어 엔진 열 내구성에 긍정적인 영향을 줄 수 있고, 압축비를 더욱 증가 시킬 수 있어서 효율적인 연소조건을 형성하도록 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 기존 대형 가스엔진을 이용하여 개발한 이론공연비 연소 방식의 HCNG 엔진의 배출가스 저감을 최소화하기 위해, 삼원촉매를 개발 및 적용하여 배기가스 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 현재 상용화된 시내버스용 삼원촉매와 HCNG용으로 개발 중인 시제 삼원촉매를 각각 설치하여 정상상태 운전조건 및 과도운전조건에서 실험을 진행하고 모드실험 결과를 비교하였다. The conventional natural gas engine realized lean combustion for the improved efficiency. However, in order to cope with exhaust gas regulations enforced gradually, the interest has shifted at the stoichiometric mixture combustion system. The stoichiometric mixture combustion method has the advantage of a three-way catalyst utilization whose purification efficiency is high, but the problem of thermal durability and the fuel economy remains as a challenge. Hydrogen-natural gas blend fuel (HCNG) can increase the rate of exhaust gas recirculation (EGR) because the hydrogen increases burning speed and lean flammability limit. The increase in the EGR rate can have a positive impact on heat resistance of the engine due to the decreased combustion temperature, and further can increase the compression ratio for efficient combustion. In this study, to minimize the exhaust emission developed HCNG engine with stoichiometric combustion method, developed three-way catalyst was applied to evaluate the conversion characteristics. The tests were carried out during the steady state and transient operating conditions, and the results were compared for both the conventional and proto-three-way catalyst of HCNG engine for city buses.

웹활용을 통한 지리과 수준별 과제해결학습의 수업방안

박철웅(Cheol Woong Park) 한국지역지리학회 2001 한국지역지리학회지 Vol.7 No.2

본 연구는 지리 교육에서 급변하는 지식·정보화 사회의 변화에 적응하고 앞으로 적용될 제7차 교육과정 특히 수준별 수업의 원활한 실현을 위한 방안을 모색한 것이다. 이를 위해 우선 지리 영역의 지형단원을 중심으로 지리과 심화·보충형 수준별 수업을 위한 교과서의 재구성하여 홈페이지를 구축하였다. 과제해결학습을 통한 수준별 교수·학습과정의 모형을 통해 수업설계를 탐색하였다. 이 모형을 구성주의 학습 원리에 적합한 웹 기반 수업(WBI)에 접목하여 웹활용 수준별 수업을 설계 제시하였다. 이를 통해 지리교과의 현장 적용과 교수·학습 방법을 개선하고자 하며 동시에 이를 통한 지리교육의 활성화 방안을 모색하고자 한다. The present education situations are rapidly changing to adapt to `the Knowledge & Information-based Society`. Especially, the implementation of `the 7th National Curriculum` put strong emphasis on the learner-centered education that refers to the ability grouping. Therefore, it is necessary that the change from a traditional teaching method to a learner-centered one in geography education will take place. This study will present a design of geography ability grouping through the Task-Solving Learning. This ability grouping method is suitable for the large class. And this study also presents a strategy by applying WBI, which make use of the advantage of computer and constructivism. This WBI model can be applied properly to many teaching-learning methods that includes Self-Directed Learning, Collaborate Learning, Ability Grouping, and Applying ICT Instruction. Actually they are demanded in the current education. A geography-classroom will have an accessible internet program as a precondition for this instruction.

저열량 가스 적용에 따른 천연가스엔진의 대응 방안 연구

박철웅(Cheol-Woong Park),김창기(Chang-gi Kim),오세철(Se-Chul Oh),이장희(Jang-Hee Lee) 한국가스학회 2021 한국가스학회지 Vol.25 No.2

국내에서 사용되는 천연가스가 저열량화 되면서 발생할 수 있는 문제점에 대응하기 위해서는 국내 산업용 가스기기에 미칠 수 있는 문제점을 사전에 파악하고, 이를 기반으로 에너지의 효율적인 사용을 위한 대응 방안이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 EURO-6 규제를 대응하는 희박연소방식의 천연가스 엔진을 이용할 경우, 저열량 가스의 도입으로 인한 엔진 출력성능과 효율의 저하 문제를 해결하기 위해, 실험을 토대로 한 구체적인 제어방안과 결과를 제시하고자 하였다. 전부하 운전조건인 1,400 rpm의 엔진 회전수에서 스로틀이 전부 개방된 전부하 조건과 정격운전조건의 엔진회전수인 2,100 rpm, 450 Nm의 토크 조건에서 점화시기로 대표되는 제어변수에 의한 개선효과 확인을 위해, 각 가스연료에 대해서 점화시기를 변경하여 열효율 및 배출가스특성을 파악하고 최적화하였다. 전부하조건에서 토크를 기준으로 가장 낮은 값을 보이는 순수메탄의 경우 기준 조건에서 약 2 CAD 정도 점화시기를 진각하면 NOx 배출의 큰 증가 없이 토크를 보상할 수 있다. In order to cope with the problems that may occur when the natural gas used in Korea becomes low in calories, the problems that may have to the domestic industrial gas equipment must be identified in advance, and based on this, countermeasures for efficient use of energy must be preceded. In this study, in order to solve the problem of deterioration of engine output performance and efficiency due to the introduction of low calorific gas when using a lean-burning natural gas engine that complies with the EURO-6 regulation, specific control plans and results based on the experiment are intended to be presented. In order to identify the improvement effect by the control variable represented by the ignition timing under the full load condition at the engine speed of 1,400 rpm and 550 Nm, 2,100 rpm, which is the engine speed at the rated operation condition, the thermal efficiency and exhaust gas characteristics were identified and optimized by changing the ignition timing for each gas fuel. In the case of pure methane, which shows the lowest value based on the torque under the full load condition, if the ignition timing is advanced by about 2 CAD from the reference ignition timing, the torque can be compensated without a large increase in NOx emission.

기간제교사의 교직생활에 관한 문화기술적 사례 연구

박철웅(Park Cheol-Woong),허병기(Huh Byung-Kee) 한국교육행정학회 2013 敎育行政學硏究 Vol.31 No.3

지리교과서 내용 체계에 대한 지리교사의 인식과 분류 체계 분석 - 지형단원을 중심으로

박철웅(Cheol Woong Park) 한국지형학회 2001 한국지형학회지 Vol.8 No.1

본 연구는 지리 교육 내용과 질에 중대한 영향을 미치는 지리 교과서 내용 체계에 대한 지리교사들의 인식과 교육과정에 따른 내용체계의 분석을 통해 문제점을 살펴보고자 한다. 학생들이 처음으로 접하는 지리정보원인 지리 교과서가 교사에게 어떻게 인식되고 있느냐, 어떤 구성요소와 방식으로 전개되느냐에 따라 학습 내용과 질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이를 위해 지리 교과서의 내용 체계에 대한 교사들의 인식과 교육 내용에 대한 분류 체계 분석을 하였다. 분석 결과, 지리교사들은 지리교과서에 대한 만족도가 매우 낮았다. 지형단원은 내용분량이 많다고 인식하였다. 지형단원은 가르치는 교사에 따라 쉽기도 하고 어려운 단원으로 인식되고 있으나 매우 중요한 단원으로 인식되고 있다. 종합적으로 기존의 지리교과서는 객관적인 지리지식의 나열과 실생활과 유리된 서술체계, 단원간의 연계성이나 학생중심의 탐구활동을 보장하지 않는 등의 문제점을 보여주었다. 하지만 새 교육 과정의 교과서는 내용적 측면의 일부를 제외하고는 상당 부분 교사들의 불만족스런 부분을 개선하였다. 지리발전을 위한 앞으로의 과제는 학습자에게 흥미를 유발시킬 수 있는 교과서를 어떻게 재구성하여 교수-학습 방법을 개선하느냐이다. 나아가 정보화사회에 적용될 수 있는 전자교과서에 대한 설계와 모형개발이 필요하고, 학습자가 자기주도적으로 지리를 학습할 수 있는 ICT 활용 방안과 같은 구성적 매체 활용을 위한 교과서가 요망된다. This study examines the influence of the teachers` cognltion of geography textbook on contents. It also explores the effect of `the taxonomic analysis` about `content system` based on curriculum. Though we see a geographical identity problem in the wave of consecutive social changes, we can find the true meaning of geography education through understanding multi-dimensional and complex social structures. As geography textbooks are the first source of geographic information to the students, geography teachers` cognition of textbooks can have an influence on the learning contents and quality. The constructional components and the way textbooks are described may also have an effect. Analyzing results show that current geography textbooks are too extensive and textbooks are described with `explanatory arrangement`. Therefore, geography teachers` satisfactions with the books is low. In the `landform` unit, they think the unit involves too much information. Geography teachers recognize that this unit is very important, though some geography teachers think the unit is a difficult one while others think it easy. According to Romey`s analysis, current textbooks have little `inquiring learning courses` but new textbooks based on the 7th curriculum change the textbook paradigm. These textbooks overcome such problems and contain a lot of `inqulring leaning course` within the textbooks. Now, it is the geography teachers` developing task to reconstruct the new geography textbooks and to teach students the contents in the best possible way.

초희박 직접분사식 가솔린 엔진용 삼원촉매의 운전조건에 따른 배기저감 특성

박철웅(Cheol Woong Park),이선엽(Sun Youp Lee),이의형(Ui Hyung Yi),이장희(Jang Hee Lee) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.9

세계적으로 유가 상승에 따른 내연기관의 에너지 변환 효율을 높이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가솔린엔진에서 높은 열효율을 실현하기 위해서는 희박연소에 의한 비열비의 증가 및 단열화염온도의 저감에 의한 열효율 향상이 필수적이다. 직접분사식 가솔린 엔진은 연료를 직접 연소실에 공급하고 정밀한 연소제어를 통해 희박 연소가 가능하게 하지만 희박연소 한계의 확대와 안정된 희박연소제어가 요구된다. 희박연소 엔진에 대한 삼원촉매의 배출가스 저감특성은 높은 공기과잉률 및 낮은 배기가스 온도로 인해 매우 제한적이다. 이에 효과적인 삼원촉매의 개발을 위해 승용 차량용 엔진의 주요 연비시험 운전조건인 2000 rpm BMEP 2bar 조건에서 공기과잉률의 변화에 따른 배출가스 반응 및 생성 특성을 비교하였다. 희박연소 조건에서 NO₂가 생성되었으며, NO₂의 비율은 공기과잉률이 증가할수록 증가하고 N₂O는 감소하였다. Recently, because of the increased oil prices globally, there have been studies investigating the improvement of fuel-conversion efficiency in internal combustion engines. The improvements realized in thermal efficiency using lean combustion are essential because they enable us to realize higher thermal efficiency in gasoline engines because lean combustion leads to an increase in the heat-capacity ratio and a reduction of the combustion temperature. Gasoline direct injection (GDI) engines enable lean combustion by injecting fuel directly into the cylinder and controlling the combustion parameters precisely. However, the extension of the flammability limit and the stabilization of lean combustion are required for the commercialization of GDI engines. The reduction characteristics of three-way catalysts (TWC) for lean combustion engines are somewhat limited owing to the high excess air ratio and low exhaust gas temperature. Therefore, in the present study, we assess the reaction of exhaust gases and their production in terms of the development of efficient TWCs for lean-burn GDI engines at 2000 rpm / BMEP 2 bar operating conditions, which are frequently used when evaluating the fuel consumption in passenger vehicles. At the lean-combustion operating point, NO₂ was produced during combustion and the ratio of NO₂ increased, while that of N₂O decreased as the excess air ratio increased.

연료 개질장치의 적용에 따른 디젤 LNT 환원성능 개선 특성

박철웅(Cheol Woong Park),김창기(Chang Gi Kim),김관태(Kwan Tae Kim),이대훈(Dae Hoon Lee),송영훈(Young Hoon Song) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集B Vol.34 No.7

디젤엔진은 높은 열효율과 우수한 연비 성능 등의 장점을 가지고 있으나, 기화된 연료와 주변 공기가 혼합된 후 착화되는 과정을 거치기 때문에 이론 공연비 영역에서는 질소산화물(NOx) 배출이 증가되는 문제점을 가지고 있다. 최근 활발히 연구되고 있는 높은 정화 효율을 가진 LNT촉매는 희박 분위기 조건에서는 NOx를 흡장하게 되고 과농한 분위기에서는 환원 분위기 형성을 통하여 를 NOx저감시키게 된다. 희박 공연비에서 동작하는 디젤 엔진에서는 이러한 환원 과정을 이루기 위해 주기적으로 과농한 분위기를 형성해주어야만 하는데, 이러한 연구는 NOx저감을 위해 HC를 포함한 환원제의 농도를 제어하는 기술로서 본 연구에서는 디젤을 연료로 하는 수소농후가스 발생장치를 이용하여 LNT 촉매에 환원제로서 수소농후가스를 직접 공급하는 방식으로 LNT촉매의 NOx저감 특성을 파악하였다. The Because of its high thermal efficiency, the direct injection (DI) diesel engine has emerged as a promising potential candidate in the field of transportation. However, the amount of nitrogen oxides (NOx) increases in the local high-temperature regions and that of particulate matter (PM) increases in the diffusion flame region during diesel combustion. In the de-NOx system the Lean NOx Trap (LNT) catalyst is used, which absorbs NOx under lean exhaust gas conditions and releases it in rich conditions. This technology can provide a high NOx-conversion efficiency, but the right amount of reducing agent should be supplied to the catalytic converter at the right time. In this research, the emission characteristics of a diesel engine equipped with a micro-reformer that acts as a reductants-supplying equipment were investigated using an LNT system, and the effects of the exhaust-gas temperature were also studied.