에멀젼 연료의 안정성에 대한 연구

김문찬 한국응용과학기술학회 2020 한국응용과학기술학회지 Vol.37 No.5

본 연구에서는 근해에서 선박유로 많이 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)를 물과 함께 혼합하고 여기에 유화제를 첨가하여 물이 10 ∼ 20% 첨가된 에멀젼 연료를 만들었다. 그리고, 이 에멀젼 연료의 분산 안정성을 측정하였다. 에멀젼 연료의 분산 안정성은 30℃, 45℃, 60℃에서 10일간 평가 하였다. 에멀젼 연료의 안정성은 MDO-10 > MDO-13 > MDO-16 > MDO-20 순서로 물 함량이 적은 순으로 안정한 것으로 나타났다..한편 제조된 에멀젼 연료가 실제로 엔진에서 사용 가능한지를 엔진 다이나모메터를 사용하여 실험하였다. 유화시킨 MDO 유화물은 선박용 연료로 사용이 가능하였다. 대기오염에 대하여 물이 16% 이상 첨가된 시료들은 50% 이상의 부하 영역에서 매연은 50% 이상 감소 하였으며, 질소산화물은 20% 정도의 저감 효과가 있었다. In this study, emulsion fuel which contained water of 10 ∼ 20% was prepared mixed with water and MDO(Marine Diesel Oil) which largely used in near sea. Diffusion stability of emulsion fuel was measured. Diffusion stability was measured at 30℃, 45℃, and 60℃ for 10 days respectively. The stability of the emulsion fuel was stabilized in the order of MDO-10 > MDO-13 > MDO-16 > MDO-20 and it means that the stability of the emulsion fuel was found to be stable in the order of low water content. Meanwhile, an engine dynamo-meter was used to test whether the manufactured emulsion fuel was actually available in the engine. The emulsified MDO emulsion fuel could be used as fuel for ships. For samples with more than 16% water added emulsion fuel, smoke was reduced by more than 50% in the load area of more than 50%, and nitrogen oxides were reduced by 20%.

한반도 유사시 미군의 다영역작전 수행 평가와 한국군의 다영역작전 적용

장재규 (사) 한국전략문제연구소 2023 전략연구 Vol.30 No.3

The purpose of this study is to analyze the impact of the U.S. Army's MDO on the Korean Peninsula and to seek the direction of the Korean military's response. To this end, first, the concept and doctrine of the U.S. Army's MDO were considered to evaluate the U.S. Army's MDO in case of an emergency on the Korean Peninsula. Based on this, the direction and concept of the Korean military's MDO were presented. In the event of a contingency on the Korean Peninsula and China's military intervention on the Korean Peninsula, the U.S. military will conduct the MDO against China, which is not limited to the Korean Peninsula and going to be a coalition of allies centered on the United States. Therefore, the Korean military needs to maximize the combined capabilities of the Korea-U.S. alliance by accepting the U.S. MDO as much as possible within political tolerance, and differentiate the operational concept at each stage of MDO. In other words, in competition and the early stages of crisis, armed conflict (North Korea's sole invasion), it is necessary to carry out MDO led by the ROK, and during the stage of armed conflict in which China intervenes, it is necessary to carry out a U.S.-led MDO. 본 연구는 미군의 다영역작전이 한반도에 미치는 영향을 분석하고, 한국군의 대응 방향을 모색하는 데 목적이 있다. 이를 위해 먼저, 미군의 다영역작전의 개념과 교리를 고찰하여 한반도 유사시 미군의 다영역작전 수행을 평가하였다. 그리고 이를 기초로 한국군의 다영역작전 적용 방향과 개념을 제시하였다. 한반도에 우발 상황이 발생하고 중국이 군사적으로 한반도에 개입하는 경우, 미군은 중국을 대상으로 다영역작전을 수행할 것이며, 이때의 작전은 과거 한국전쟁처럼 한반도에만 국한되지 않고, A2AD 전력이 위치한 중국 영토와 A2AD 영향권 내에 있는 한반도 외부의 주변 지역과 미 본토까지 확대될 것이며, 미국을 중심으로 한 동맹과 우방국의 연합으로 수행될 것이다. 따라서 한국군은 정치적 허용 범위 내에서 미군의 다영역작전을 최대한 수용하여 한미동맹의 연합작전 능력을 극대화할 필요가 있고, 다영역작전 수행 단계별로 작전수행개념을 차별화하여 적용할 필요가 있다. 즉, 경쟁과 위기 단계, 그리고 무력 분쟁의 초기 단계(북한 단독 침공)에서는 북한을 위협으로 하는 한국군 다영역작전을, 중국이 한반도에 군사적으로 개입하는 무력 분쟁 단계에는 미군 주도의 다영역작전을 수행할 필요가 있다.

목본계 바이오매스오일의 에멀젼 연료화 연구

김문찬 한국유화학회 2016 한국응용과학기술학회지 Vol.33 No.4

본 연구는 바이오매스를 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. MDO (Marine Diesel Oil)와 수상오일을 유화시켜 생성된 에멀젼 연료의 특성과 배출가스를 연구 하였다. 바 이오매스로는 톱밥을 사용하였고 500 ℃에서 열분해하여 생성된 물과 탄화수소를 응축시켜서 수상오일 을 얻었다. 수상오일을 MDO에 10∼20% 까지 혼합 후 유화시켜 에멀젼 연료를 만들었다. 엔진 배출가 스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추 어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화 연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다.유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다.ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험한 결과 바이오매스오일 함유량 20%인 유화연료의 NOx 감 소량은 약 25%, smoke의 총감소량은 약 60%, 그리고 약 15%의 출력손실을 확인하였다. Water soluble oil was obtained by pyrolysis of biomass. The characteristics of emulsified fuel by mixing water soluble oil and MDO(marine diesel oil) and engine emissions were studied with engine dynamometer. Saw dust was used as biomass. Water soluble oil was obtained by condensing of water and carbon content with pyrolysis of saw dust at 500℃. Emulsion fuel was obtained by emulsifying MDO and water soluble oil by the water soluble oil mixing ratio of 10 to 20% of MDO. Exhaust gas detection was performed with engine dynamometer. While combustion, micro-explosion took place in the combustion chamber by water in the emulsion fuel, emulsion fuel scattered to micro particles and it caused to smoke reduction. The heat produced from water vapour reduce the temperature of internal combustion chamber and it caused to inhibition of NOx production. It can be verified by the lower exhaust temperature of each ND-13 mode using emulsion fuel than that of MDO fuel. The NOx and smoke concentration were reduced by increasing water soluble oil content in the emulsion fuel. The power also decreased according to the increment of water soluble oil content of emulsion fuel because emulsion fuel has low calorific value due to high water content than MDO. As a result of ND-13 mode test with 20% bio oil content, it was achieved 25% reduction in NOx production, 60% reduction in smoke density, and 15% reduction in power loss.

MDO에서 적용가능한 근사기법의 활용에 관한 연구

박창규(Park, Chang-Kyu) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.6

본 논문은 MDO에서 적용가능한 근사기법의 활용에 관한 연구를 수행하였다. MDO 통합 설계 시스템을 구축하는데 있어서, 최적화 과정에서 발생하는 수많은 반복 계산, 광범위한 다분야 간 설계 및 CAD/CAE와의 연계를 고려함으로써 발생 하는 방대한 계산량 및 데이터의 정보량으로 인해 수반되는 계산 비용을 현저히 줄이지 않고는 통합설계 시스템을 실제로 구축한다 해도 그 효용성은 비현실적일 수밖에 없게 된다. 따라서 본 연구에서는 MDO 통합설계 시스템 프레임워크의 목적 을 위해, 필수적으로 선행되어야 하는 다양한 근사기법의 적절한 활용을 통해 MDO에서 적용가능한 근사기법의 활용에 대한 연구를 수행하였다. The paper describes the integrated design system using MDO and approximation technique. In MDO related research, final target is an integrated and automated MDO framework systems. However, in order to construct the integrated design system, the prerequisite condition is how much save computational cost because of iterative process in optimization design and lots of data information in CAD/CAE integration. Therefore, this paper presents that an efficient approximation method, Adaptive approximation, is a competent strategy via MDO framework systems.

한국 육군의 다영역작전 적용 방안 연구: 공지전투와 비교

장재규(Jang Jaekyu) 육군사관학교 화랑대연구소 2021 한국군사학논집 Vol.77 No.3

In the 1970s, the U.S. Army succeeded in military innovation by establishing a new concept of ALB and proved the result of the innovation through Gulf War. At that time, Korean Army applied U.S. Army"s ALB to suit the Korean situation, and ALB was established as the basic concept of the Korean Army. U.S. has recently pushed for efforts to develop new concepts to cope with competition between major powers due to China"s rise and Russia"s threat, and U.S. Army"s MDO is one of the products of this effort. The purpose of this paper is to examine the feasibility and direction of application of the Korean Army to U.S. Army"s MDO. As a result, the paper raises four questions as an extension of Korean Army"s application of ALB. First, why and how did Korean Army apply the U.S. Army"s ALB in the 1980s? Second, what is the difference between U.S. Army"s MDO and ALB? Third, should the Korean Army apply U.S. Army"s MDO? Fourth, if U.S. Army had to apply MDO, how would it apply? Therefore, the composition of the paper examines the lessons learned from the past experiences of Korean Army in Chapter 2 and evaluates the implications of Korean Army in comparing U.S. Army"s MDO to Korean Army in Chapter 3. Chapter 4 reviews the feasibility and direction of Korean Army"s application of MDO based on five justifiable arguments for Korean military innovation and six basic principles of military innovation.

가로세로비가 큰 항공기 날개의 다분야 통합 최적설계를 위한 자동화 공력-구조 연계 시스템 개발

조대식(Dae-Sik Jo),유재훈(Jae-Hoon Yoo),조창열(Chang-Yeol Joh),박찬우(Chan-Woo Park) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.7

본 연구에서는 공기역학과 비선형 구조해석을 통합한 다분야 최적설계 최척화(MDO)프레임웍을 사용하여 항공기 날개의 설계를 수행하였다. MDO 문제 중 해결해야할 가장 큰 문제인 자동화를 해결하여 전 과정이 자동화되게 하였다. 공력해석은 FLUENT를 사용하였으며 이를 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 Gambit을 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 전산구조해석을 위한 격자는 CATIA의 파라미터 모델과 NASTRAN-FX의 비주얼 베이직 스크립트를 사용하여 자동으로 생성되도록 하였다. 구조해석은 비선형성을 고려하여 ABAQUS를 사용하였다. 최적화 방법은 전역해를 구하기 유리한 반응표면법을 사용하였다. 목적함수는 날개 무게의 최소화이고 제약 조건은 양항비, 날개의 변위 그리고 구조용력량으로 정하였다. 그리고 설계변수는 가로세로비, 테이퍼비, 후퇴각 그리고 상하스킨의 두께로 정의하였다. 최적화 설계결과는 본 자동화 MDO프레임웍이 성공적으로 구성되었음을 보여주었다. In this research, design optimization of an aircraft wing has been performed using the fully automated Multidisciplinary Design Optimization (MDO) framework, which integrates aerodynamic and structural analysis considering nonlinear structural behavior. A computational fluid dynamics (CFD) mesh is generated automatically from parametric modeling using CATIA and Gambit, followed by an automatic flow analysis using FLUENT. A computational structure mechanics (CSM) mesh is generated automatically by the parametric method of the CATIA and visual basic script of NASTRAN-FX. The structure is analyzed by ABAQUS. Interaction between CFD and CSM is performed by a fully automated system. The Response Surface Method (RSM) is applied for optimization, helping to achieve the global optimum. The optimization design result demonstrates successful application of the fully automated MDO framework.

MDO (Marine Diesel Oil) 에멀젼 연료에 의한 디젤엔진의 배출가스 저감

김문찬(Moon Chan Kim) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.7

본 연구는 에멀젼 연료의 특성과 배출가스에 관하여 연구하였다. 엔진 배출가스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다. 유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다. ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험결과 함수율 17% 유화연료의 NOx 감소량은 약 24%, smoke의 총감소량은 약 73%, SO₂ 감소량은 약 11%, 그리고 약 13%의 출력손실을 확인하였다. In this study, the characteristics of emulsified fuel and engine emissions were studied with engine dynamometer. Microexplosion took place in the combustion chamber. While combustion, emulsion fuel scattered to micro particles and it caused to smoke reduction. The heat produced from water vapour reduce the temperature of internal combustion chamber and it caused to inhibition of NOx production. It can be verified by the lower exhaust temperature of each ND-13 mode using emulsion fuel than that of MDO fuel. The NOx and smoke concentration were reduced by increasing water content in emulsion fuel. The power also decreased according to the increment of water content of emulsion fuel because emulsion fuel has low calorific value due to high water content than MDO. As a result of ND-13 mode test with 17% moisture content, it was achieved 24% reduction in NOx production, 76% reduction in smoke density, 11% reduction of SO₂ and 13% reduction in power loss.

바이오에멀젼 연료의 연소 특성

김문찬 한국응용과학기술학회 2018 한국응용과학기술학회지 Vol.35 No.4

Water soluble oil was obtained from the pyrolysis of coconut waste as a biomass at 600℃. It was studied that the combustion characteristics of bio-emulsion fuel by mixing and emulsifying 15∼20% of water soluble oil which obtained from pyrolysis of coconut waste as a biomass and MDO(marine diesel oil) as a marine fuel. Engine dynamometer was used for detecting emissions, temperature, and power. The temperature of combustion chamber was decreased because the moisture in bio-emulsion fuel deprived of heat of evaporation in combustion chamber. While combustion, micro-explosion took place in the combustion chamber by water in the bio-emulsion fuel, MDO fuel scattered to micro particles and it caused to smoke reduction. The temperature reduction of combustion chamber by using bio-emulsion fuel reduced the NOx emission. The increasing of bio-oil content caused increasing water content in bio-emulsion fuel so total calorific value was reduced. So the characteristics of power was decreased in proportion to using the increasing amount of bio-emulsion fuel. Heavy oil as a marine fuel exhausts a lot of smoke and NOx. We expect that we can reduce the exhaust gas of marine engine such as smoke and NOx by using of bio-emulsion fuel as a marine fuel. 본 연구에서는 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 600℃에서 열분해하여 생성된 수상오일 (water soluble oil)을 얻었다. 선박유로 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)와 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 열분해하여 생성된 수상오일을 MDO에 15∼20% 까지 혼합 후 유화시켜 제조된 바이오에멀젼 연료의 연소 특성에 대하여 연구 하였다. 엔진 배출가스 및 온도, 출력을 측정하기 위하여 엔진 다이 나모메터를 사용하였다. 바이오에멀젼 연료는 수분이 함유되어 있어서 연소실내의 기화잠열을 빼앗아가 배출가스의 온도를 낮춰주는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료에 함유된 수분이 연소실내에서 미세폭 발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 매연을 감소시키는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료의 사용으로 연소실내의 온도 감소는 질소산화물 배출을 저감하는 것으로 나타났다. 바이오오일 함유량이 증가 하면 수분함량도 증가하여 전체 발열량이 줄어들게 된다. 따라서 출력이 바이오에멀젼 연료 사용량에 비례 하여 감소하는 특성을 나타내었다. 선박용 연료로 사용되는 중질유는 매연과 질소산화물을 많이 배출한다. 선박용 연료로 바이오에멀젼 연료를 사용하면 매연과 질소산화물 배출을 줄여줄 수 있을 것으로 기대된다.

분야별 하부시스템의 최적화를 통합한 MDO 방법론

이종수(Jongsoo Lee),정희석(Heeseok Jeong) 대한기계학회 2001 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2001 No.10

The paper describes the development of a decomposition based multidisciplinary design optimization (MDO) method that coordinates each of disciplinary subspace optimization (DSO). A multidisciplinary design system considered in the present study is decomposed into a number of subspaces based on their own design objective and constraints associated with engineering discipline. The coupled relations among subspaces are identified by interdisciplinary design variables. Each of subsystem level optimization, that is DSO would be performed in parallel, and the system level coordination is determined by the first order optimal sensitivities of subspace objective functions with respect to interdisciplinary design variables. The central of the present work resides on the formulation of system level coordination strategy and its capability in decomposition based MDO. Simplified mathematical fucntion problems are explored as test cases to support the proposed MDO method.

한반도의 지정학적 가치와 미·중 군사경쟁 양상 분석

강정일 국방부군사편찬연구소 2022 군사 Vol.- No.122

This research paper is about the Geopolitical value of the Korean Peninsula, which is one of the factors the U.S. and China’s battle for hegemony. To further analyze “geopolitical position” that implies, Spykman's Rimland theory was used, and past examples were used to obtain a better answer on “What Kind of do they seek within the Korean Peninsula? And what kind of military strategies have been utilizing?”. The change in the military strategies of the U.S. and China, or other word’s China's anti-access/regional denial (A2AD) strategy and U.S. multi-domain operations (MDO) were analyzed in order to examine how the traditional U.S. and Chinese view of Korean Peninsula is currently being applied. This gives a better understanding how important the Korean Peninsula is, and what it implies for the future of U.S. and China. The Korean Peninsula is a key area from a strategic point of view where the U.S. and China can pitch their power, as the land and sea can separated, and on the contrast, the a coastal area can also provide to be medicator that can connect the force on opposite sides, Therefore with these reason the Korean Peninsula has no choice but to be in middle of a continuous conflict. During the Cold War, the Korean Peninsula was a sensitive buffer zone that had to endure political and ideological conflicts, and with the current separation maintained between South Korea and North Korea, ti is still one of the only places where the legacy of the Cold War is preserved. With regards to military security, the Korean Peninsula is located within the first island chain of A2AD strategy hence it is a competitive space for the U.S’s MDO and its containment policy on China. South Korea must take into consideration Geopolitical factors and prepare to make strategic choices by closely monitoring the operational environment regardless dichotomous thinking. 본 논문의 연구 목적은 한반도의 전략적 가치에 대해 살펴보고, 이를 미·중의 군사적 경쟁 양상과 연계·분석함으로써, 미·중 패권경쟁 속에서 우리가 마주한 안보환경을 평가하여 함의를 도출하는데 있다. 본 논문은 스파이크만의 림랜드이론을 통해 한반도의 지정학적 위치에 대해 살펴봄으로써, 미국과 중국이 ‘한반도에 대해 어떠한 지정학적 시각을 견지하여 그들의 군사전략을 어떻게 한반도에 적용해왔는지’에 대해 과거의 사례들을 살펴보았다. 또한, 중국의 反접근/지역거부전략(A2/AD전략)과 미국의 다영역작전(MDO)을 분석함으로써, 변화하는 작전 양상 속에서 봉쇄의 전략적 요충이자, 순망치한의 완충지로, 이면적 성격을 동시에 지닌 한반도의 가치와 함의에 대해 분석하고 평가하였다. 한반도는 해양세력과 대륙세력이 끊임없이 충돌하는 군사적 요충지로서 특히, A2/AD전략의 근간이 되는 제1도련선 내에 위치하면서, 미국의 對중국 봉쇄정책과 MDO의 첨단에 위치한 양국의 핵심이익이 중첩되는 지정학적 공간이다. 최근 한반도 주변 지역을 중심으로 미·중의 군사전략과 작전수행 양상이 충돌하는 새로운 안보환경이 도래하고 있다. 따라서 우리는 한반도와 아시아·태평양지역의 전략환경 변화가 한반도의 안보와 직결되고 있음을 인식하여, 아태지역에서의 미‧중 패권경쟁의 추이를 면밀히 관찰하고 우리에게 유리한 방향으로 전략적 선택을 할 수 있도록 미국과 중국 사이에서 국가이익을 극대화하면서 위협을 최소화 할 수 있는 방안을 강구해야 한다.