모델연소실 내 GCH₄/GO₂ 및 GH₂ /GO₂ 동축류 제트화염의 연소특성 기초 연구

최선(Sun Choi),김태영(Tae Young Kim),김희경(Hee Kyung Kim),권오채(Oh Chae Kwon) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12

로켓 엔진의 차세대 액체이원추진제로서 각광을 받고 있는 메탄(CH₄)/산소(O₂) 이원추진제의 기초연소특성 및 연소 안정화의 고유특성 확인을 위해 수소(H2)/산소 이원추진제 연소특성과 비교 연구를 수행하였다. 기초 연소특성 연구를 위한 모델연소실 내에서 기체 메탄(GCH₄)/기체 산소(GO₂) 및 기체수소(GH₂)/GO₂의 동축류 제트화염의 연소안정한계와 직접 사진, OH<SUP>*</SUP> 자발광 이미지를 측정한 결과, GCH₄/GO₂와 GH₂/GO₂ 모두 산소-연료 모멘텀비((O/F)mom)가 감소함에 따라 연소안정한계는 확장되는 경향을 보였으나 GH₂/GO₂ 화염에 비해 GCH₄/GO₂ 화염은 좁은 연소안정한계가 측정되었고, 또한 GCH₄/GO₂ 화염은 이론당량비 조건에서, GH2/GO₂ 화염은 연료과농 조건에서 최대 OH* 강도가 측정됨을 OH<SUP>*</SUP> 자발광 가시화를 통해 확인하였다. Liquid methane (CH₄)/oxygen (O₂) bipropellants have been recently considered as a next-generation propellant due to eco-friendly and non-toxic properties, low cost and high performance. To investigate the unique features of CH₄/O₂ bipropellants, the fundamental combustion characteristics of gaseous CH₄/O₂ and H₂/O₂ coaxial jet flames in a model combustor are investigated through measuring the combustion stability limits and visualizing flames. Results show that the combustion stability limits of GCH₄/GO₂ flames are reduced compared with the GH₂/GO₂ flames. The maximum OH<SUP>*</SUP> intensity of GCH₄/GO₂ flames is observed at near-stoichiometric condition, while the GH₂/GO₂ flames at fuel-rich condition.

모델연소실 내 산소-메탄 비예혼합 역확산화염의 연소특성 연구

최선(Sun Choi),김태영(Tae Young Kim),김희경(Hee Kyung Kim),권오채(Oh Chae Kwon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5

지구온난화로 인한 기후변화에 대응하기 위해 다양한 노력이 요구되는 가운데 연소효율을 증가시키고 공해물질의 배출을 저감할 수 있으며 연소 후 이산화탄소 포집이 용이한 산소-메탄 비예혼합 역확산화염의 연소특성에 대한 연구를 수행하였다. 모델연소실 내에서 산소-메탄 비예혼합 역확산화염의 연소안정한계를 측정하고, 화염구조 파악을 위해 OH* 자발광 기법을 통해 반응영역을 확인하였다. In response to the concern over global warming, there has been substantial interest in either developing high-efficiency or low-emission combustion devices. The use of inverse nonpremixed oxygen (O₂)-methane (CH₄) flames as one possible technology for achieving the high-efficiency and low-emission is considered and thus the combustion characteristics of the oxy-fuel inverse flames in a model combustor are experimentally investigated. The combustion stability limits and structure of O₂-CH₄ inverse flames are measured using OH* chemiluminescence.

모델연소실 내 압력 변화가 메탄/산소 이원추진제의 연소특성에 미치는 영향

최선(Sun Choi),김태영(Tae Young Kim),김희경(Hee Kyung Kim),권오채(Oh Chae Kwon) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5

메탄(CH4)/산소(O2) 액체이원추진제는 친환경성, 무독성, 경제성, 우수한 성능 등의 장점으로 최근 들어 차세대 친환경 이원추진제로서 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 연소실 내 압력 변화에 따른 기체 메탄/산소 비예혼합 동축 화염의 연소안정한계를 측정하고, 화염 및 유동의 가시화를 통해 분사조건 및 압력 변화에 따른 화염의 구조와 특성을 파악하였다. 연소안정한계 측정 결과, 연료과농 조건에서 연소실 내 압력이 증가할 경우 연소안정한계가 확장되는 것이 확인되었고 연소(OH*) 강도 역시 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. Liquid methane (CH4)/oxygen (O2) bipropellant have been recently considered as a next-generation propellant due to eco-friendly and non-toxic properties, low cost and high performance such as specific impulse and regenerative cooling capability. In this study, the combustion characteristics of gaseous CH4/O2 nonpremixed coflow flames in a model combustor with variation of internal pressure are investigated through measuring the combustion stability limits and visualizing flames and flow. Results show that the combustion stability limits are extended and reaction intensity (OH* intensity) is enhanced with increasing internal pressure of the combustion chamber for fuel-rich condition.

고온에서의 예혼합 초소형 화염의 연소안정한계 연구

권오채(Oh Chae Kwon),이경호(Kyoung Ho Lee),김기백(Ki Baek Kim),홍영택(Young Taek Hong) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6

In order to provide the database for designing microcombustors, the combustion characteristics of premixed methane- and propane-air microflames at normal and elevated temperatures and atmospheric pressure generated on a microtube were studied experimentally and computationally. The stability limits of premixed microflames and the propensity of the microflames near the stability limits were experimentally determined, while the structure of the microflame at the fuel-leanest limit was obtained using a two-dimensional CFD simulation with a reduced kinetic mechanism. For all the microflames, the stability limits were observed only in the fuel-rich region. Results also show substantial extension of stability limits with elevated temperature that is realistic condition for micro fuel processing and significant fuel dilution immediately near the tube exit due to a low Peclet number times Lewis number effect.

예혼합 메탄-공기 초소형 화염의 구조에 대한 수치적 연구

권오채(Oh Chae Kwon),이경호(Kyoung Ho Lee) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6

Structure of premixed methane-air microflames at normal and elevated temperatures and atmospheric pressure generated on a microtube was computationally studied. Distributions of temperature and species for single microflames near the stability limits and in the stable region were predicted using a two-dimensional CFD simulation with a reduced kinetic mechanism and the detailed transport modeling. The predicted structure of microflames near the fuel-leanest condition among the stability limits due to insufficient residence times of jet and heat losses, showed significant fuel dilution: a microflame can be generated and sustained only if the mixture remains to a certain concentration of fuel beyond a certain distance from the tube exit avoiding quenching. The extended stability limits due to elevated temperature were readily explained by the predicted structure showing intensified burning and reduced heat losses.

연료전지용 컴팩트형 개질기의 고성능화를 위한 고온 공기 연소 기술의 적용에 관한 연구

권오채(Oh Chae Kwon),이경호(Kyungho Lee) 한국자동차공학회 2005 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2005 No.5_1

A burner of a compact fuel reformer (40 N㎥/hr hydrogen generated) for use with a fuel cell has been designed and a study on the applicability of a high-temperature combustion concept into the burner was numerically carried out. Critical issues on designing the burner for the fuel reformer were how gas temperature could be uniformly distributed along the walls of a fuel processor, which significantly influences the performance of the processor, and how heat losses from the reformer could be minimized. For the reformer using methane-steam reforming method, an exhaust-gas-recirculated burner was considered for various conditions. For the conditions, it was demonstrated that the high-temperature combustion technology can be applied to the practical fuel reformer.

기계공학에서의 PBL적용 교과과정 개발: 제품해체 설계추론

황성호,권오채,김용세,Hwang Sung-Ho,Kwon Oh-Chae,Kim Yong-Se 한국공학교육학회 2005 공학교육연구 Vol.8 No.1

최근 들어 '학습자 중심의 자기주도 학습' 이라는 새로운 교육패러다임에 대한 관심이 집중되면서, 문제중심학습(Problem-Based Learning; PBL)이 학생의 과학적 사고능력 및 지식의 확장, 적용력, 비판적 지식창출 능력, 창의적 문제해결 능력을 향상시킬 수 있는 방법으로 주목받고 있다. 기계공학 분야에서도 이러한 PBL교육기법을 적용한 교과과정 개발에 대한 노력들이 활발히 전개되고 있으며, 본 논문에서 제시하는 '제품해체 설계추론'교과목도 그러한 교육방법을 적용한 한 예시라 할 수 있다. 제품해체 설계추론은 제품개발에 있어서 그 기여도가 가장 높은 기초물리학이 실제 제품에 어떻게 응용되고 있는가를 학생들이 직접 참여하여 체험할 수 있게 하는 제품해체 학습법 (product dissection)을 도입하여, 설계추론(design reasoning)에 있어서 기초물리학의 중요성을 인식시키는 한편, 다양한 기초과학에 대한 흥미를 유발할 수 있는 실습위주의 교과목이라 할 수 있다. 이러한 교과목을 통하여 창의적 설계 인력 양성에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다. Recently, a new education paradigm 'Self-directed Learning' has attracted considerable attention. Problem-Based Learning (PBL) has been recognized as methodology to help students expand scientific thinking and knowledge. improve applicability, develope critical knowledge, and creatively solve problems. There have been significant efforts to develope PBL-based courses in mechanical engineering. A new PBL-based, multi-disciplinary course 'Product Dissection and Design Reasoning' has been developed in this paper. The course examines the way in which products and machines work and is intended to show freshman or sophomore level students how fundamental physical principles relate to engineering practice through hands-on dissection experience : thus, the course emphasizes the importance of knowledge of the fundamental physics for design reasoning. The primary role of this course is to develop creative design manpower. This paper describes the philosophy and content of this course and presents results from one year of development.

리세스 길이 및 분사압력 변이에 따른 스월 동축형 인젝터의 분무특성

배성훈(Seong Hun Bae),권오채(Oh Chae Kwon),김정수(Jeong Soo Kim) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회지 Vol.20 No.4

금속폼 DPF의 Clean Filter 성능에 관한 연구

Khai Nguyen(Khai Nguyen),권오채(Oh Chae Kwon),성낙원(Nakwon Sung),조규백(Gyubaek Cho),오권오(Kwonoh Oh),이의성(Euisung Lee) 한국자동차공학회 2005 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2005 No.11_1

Pressure drops in metallic foam diesel particulate filters (DPFs) were experimentally and computationally studied in order to understand effects of various design parameters on the fundamental clean filter performance. Axial type filters of Nickel-based super alloy (Inconel) foam, which is a new valuable medium for DPFs due to lower cost, higher temperature corrosion, light-weight. ductility and design flexibility compared to conventional honeycomb wall-flow monoliths, were considered for volume flow rates of 500 to 3000 1/min, filter thickness of 25 to 50 ㎜, pore size of 450 to 600 ㎛, and inlet cone angles of 0 to 50. Predicted and measured pressure drops for the various conditions agreed well each other, indicating that the present modeling using a 3-dimensional CFD code combined with a porous media model can provide reliable predictions.

메탄-암모니아/공기 비예혼합화염의 연소특성 연구

구재원(Jae Won Ku),권오채(Oh Chae Kwon) 한국연소학회 2021 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2021 No.5