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F-T 공정으로 합성된 바이오항공유의 화학적 조성에 따른 점화특성 분석
강샛별,Kang, Saetbyeol 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.3
In this study, the ignition characteristics of bio jet fuel (Bio-7629, Bio-5172) produced by F-T process and petroleum-based jet fuel (Jet A-1) were compared and analyzed. The ignition delay time of each fuel was measured by means of a combustion research unit (CRU) and the results were explained through an analysis of the properties and composition of the fuel. The ignition delay time of Bio-5172 was the shortest while that of Jet A-1 was the longest because Jet A-1 had the highest surface tension and Bio-5172 had the lowest viscosity in terms of fuel properties that could affect the physical ignition delay time. As a result of the analysis of the constituents' type and ratio, 22.8% aromatic compounds in Jet A-1 could generate benzyl radical, which had low reactivity during the oxidation reaction, affecting the increase of ignition delay time. Both Bio-7629 and Bio-5172 were composed of paraffin only, with the ratio of n-/iso- being 0.06 and 0.80, respectively. The lower the degree of branching is in paraffin, the faster the isomerization of peroxy radical is produced during oxidation, which could determine the propagation rate of the ignition. Therefore, Bio-5172, composed of more n-paraffin, possesses shorter ignition delay time compared with Bio-7629. 본 연구에서는 F-T 공정을 통해 합성하여 제조한 바이오항공유(Bio-7629, Bio-5172)와 기존에 사용 중인 석유계항공유(Jet A-1)의 점화특성을 비교하여 분석하였다. Combustion research unit (CRU) 장비를 활용하여 각 항공유의 점화지연시간을 측정하였고, 그 결과를 연료의 물성 및 구성 화합물에 대한 분석을 통해 해석하고자 하였다. 점화지연시간은 Bio-5172가 가장 짧게 측정되었으며 Jet A-1이 가장 길게 측정되었다. 이는 물리적 점화지연시간에 영향을 줄 수 있는 연료의 물성 측면에서 Jet A-1이 가장 큰 표면장력을 가지며 Bio-5172가 가장 낮은 점도를 갖기 때문인 것으로 해석된다. 또한, 각 연료를 구성하는 화합물의 종류 및 비율에 대하여 분석한 결과, 실험 대상 바이오항공유에 없는 방향족화합물이 Jet A-1에는 약 22.8%의 비율로 존재함을 확인하였다. 이는 산화 과정 시에 비교적 반응성이 낮은 benzyl radical을 생성하여 점화지연시간이 길게 측정되는 데에 영향을 주는 것으로 판단된다. Bio-7629와 Bio-5172는 paraffin으로만 구성되어 있으며, n-/iso-의 값은 각각 0.06, 0.80으로 큰 차이를 보였다. 가지화 된 정도가 낮은 paraffin일수록 산화 시에 생성되는 peroxy radical의 이성질화가 빠르게 진행되어 점화의 전파속도 또한 빨라진다. 따라서 n-paraffin의 함량이 비교적 높은 Bio-5172의 경우에 점화지연시간 또한 짧게 측정된 것으로 해석된다.
강샛별(Saetbyeol Kang),문병민(Byeong Min Mun),김효중(Hyo Jung Kim),김성준(Seong-Joon Kim) 한국신뢰성학회 2020 신뢰성응용연구 Vol.20 No.3
Purpose: The objective of this study was to predict the lifetime of a rubber O-ring in contact with fuel in cases involving a heterogeneous degradation pattern. Methods: We introduced a change-point regression model to detect the point at which the degradation rate changed. The data after the change-point were processed using the exponential degradation model to predict the B_p lifetime. Results: The prediction results were used to evaluated the superiority of different fuel types, and the results were noted to be in agreement with those presented in literature. Conclusion: The rubber O-ring in contact with JET A-1 fuel corresponded to a more stable compression set degradation pattern and exhibited a larger lifetime compared to those of BIOJET fuel.
강샛별(Saetbyeol Kang),정병훈(Byunghun Jeong) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.12
본 연구에서는 석유계항공유와 혼합하여 사용이 가능한 바이오항공유의 혼합 비율에 따른 점화지연 특성의 변화를 확인하기 위하여, 두 항공유를 일정한 비율로 혼합한 시료의 점화지연시간을 측정하여 분석하였다. 측정한 모든 온도 조건에서 Bio-6308의 점화지연시간이 Jet A-1의 점화지연시간보다 짧게 나타났으며, 두 항공유를 일정한 비율로 혼합한 경우에도 Bio-6308의 함량이 증가할수록 점화지연시간은 짧아지는 경향을 보였는데, 이는 Jet A-1을 구성하는 방향족 화합물의 영향 때문임을 n-heptane/Tol uene의 점화지연시간 측정을 통해 확인하였다. In this study, the ignition delay time of blended aviation fuels was measured and analyzed to confirm the characteristic of ignition delay according to blending ratio of bio aviation fuel which can blended with petroleum-based aviation fuel. The ignition delay time of bio aviation fuel(Bio-6308) was shorter than petroleum-based aviation fuel(Jet A-1) at all the measured temperatures and that of blended aviation fuels was shortened with increasing ratio of Bio-6308. It was confirmed that the aromatic compounds constituting the Jet A-1 affect these results by measuring the ignition delay times of n-heptane/Toluene.
강샛별(Saetbyeol Kang),정병훈(Byunghun Jeong),박동창(Dongchang Park),유영준(Youngjoon Yoo) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
본 연구에서는 액체연료의 흡열반응에 관한 실험을 수행하는 데에 필수적인 고온용 채널형 반응기를 설계하여 제작하고, 일정한 온도와 압력을 인가하여 그 기능 및 성능을 점검하였다. 점검을 위해 반응관 내의 압력 설정 값은 50 bar로 고정하고, 온도 설정 값은 300 ℃~500 ℃로 변화시키면서 실제로 측정되는 압력과 온도 값의 오차범위를 확인하였다. 압력의 경우에는 설치된 BPR(Back Pressure Regulator)이 정상 작동하여 설정 값에서 크게 벗어나지 않았으며, 반응기 표면온도는 연료의 충분한 예열 과정을 거친 후에 실험할 경우에 설정 값 대비 1.7 % 이내의 오차를 갖는 것으로 확인되었다. 연료의 온도는 설정 값 대비 5 % 이내의 오차를 갖는 것으로 확인되었으며, 인가되는 전력량(열손실)은 설정 온도의 상승에 따라 증가하여 특히 500 ℃의 조건에서 구간별 최대흡열량(500W)의 20 %의 열손실이 발생하는 것을 확인하였다. In this study, high temperature channel reactor which can be used for analyzing the endothermic reaction of liquid fuel was designed and tested its performance by applying constant temperature and pressure. The pressure in the reaction tube was fixed on 50 bar and the temperature was varied from 300 ℃ to 500 ℃. In the case of pressure, it did not deviate greatly from the set value because BPR(Back Pressure Regulator) operated normal. The surface temperature of reactor had error within 1.7 % compared with set value when experiment performed with sufficient preheating of the fuel. The temperature of fuel had error within 5 % compared with set value and measured power input(heat loss) was increased by increasing of temperature, endothermic amount within 20 % occurred at 500 ℃.
강샛별(Saetbyeol Kang),한정식(Jeongsik Han),정병훈(Byunghun Jeong) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5
본 연구에서는 향후 개발될 바이오 항공유의 특성을 비교 분석하기 위한 기초 자료를 확보하기 위해, 여러 가지 항공유의 점화지연시간을 측정하여 결과를 비교하였다. 석유계 항공유의 경우에는 590℃, 55bar 조건에서 exo-THDCP의 점화지연시간이 4.92ms로 측정되어 Jet A-1의 측정값인 1.44ms보다 3.42배 긴 것을 확인하였다. 또한 외국 바이오 항공유의 경우에는 Sasol사의 11POSF7629가 1.18ms로 점화지연시간이 가장 길게 측정되었고, UOP사의 10POSF6308은 1.06ms, 12POSF7720는 1.07ms, 그리고 Sasol사의 07POSF5172는 1.05ms로 모두 비슷하게 측정되었다. In this study, to obtain basic data for comparative analysis of the properties of bio aviation fuel to be developed in the future, the ignition delay time of various aviation fuels was measured and compared. In the case of petroleum-based aviation fuel, the ignition delay time of exo-THDCP was 4.92ms, which was 3.42 times longer than 1.44ms of Jet A-1 at 590 ℃ / 55bar. In the case of foreign bio aviation fuel, the ignition delay time of 11POSF7629 was the longest measured as 1.18ms, and the ignition delay time of 10POSF6308 (1.06ms), 12POSF7720 (1.07ms), and 07POSF5172 (1.05ms) were measured similarly.