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DME 확산화염의 연소특성 및 NOx 생성특성에 대한 연구
천강우(Kang Woo Chun),조은성(Eun-Seong Cho),정석호(Suk Ho Chung) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6
DME (Di-Methyl Ehter, CH3OCH3) is currently attracting worldwide attention due to its environmental benign characteristics. Until now it was researched as a alternative fuel of diesel automobile because it is a clean fuel producing low soot. In this present study, we compared the methane (CH4) fuel as main component of natural gas and DME as a alternative fuel of utility combustor. The study of both fuels are evaluated by numerical calculation. The characteristics of combustion and NOx formation are studied in variable stretch rate, pressure and initial temperature. Results show that DME has a higher extinction stretch rate and lower extinction temperature than those of CH4 fuel. DME shows that it is more influenced by pressure than CH4. For the variable intial temperature, Maximum temperature of both fuels linearly increase. In the NOx formation of diffusion flame, EINOx is affected by tretch rate, pressure and initial temperature. EINOx is compared between CH4 and DME flames. We need further research about DME fuel as the alternative fuel of utility combustor.
천강우(Chun Kang Wool),이경우(Lee Kyoung Woo),김만응(Kim Man Eung),최재혁(Choi Jae Hyuk) 한국마린엔지니어링학회 2010 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.10
최근의 UN이 보고서가 제시한 자료에 의하면 선박에서 배출되는 미세입자상 물질 (Particulate Matters, PM)의 배출량은 기대치보다 훨씬 많으며 앞으로 12년 안에 30% 증가할 것이라 보고하였다. 특히 PM 의한 지구의 온실효과는 이산화탄소에 이어 두 번째로 큰 영향을 미치고 있음에도 불구하고 아직까지 선박에서 배출되는 PM에 관한 연구 및 저감을 위한 기술 및 장치 개발은 거의 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 선박기인 PM의 저감과 관련한 동향 및 기술들을 소개하고자 한다.
다양한 샘플링 조건에 따른 선박 배기가스 내 입자상물질의 구조 특성에 관한 실험 연구
이원주,장세현,김성윤,강무경,천강우,조권회,윤석훈,최재혁,Lee, Won-Ju,Jang, Se-Hyun,Kim, Sung-Yoon,Kang, Mu-Kyoung,Chun, Kang-Woo,Cho, Kwon-Hae,Yoon, Seok-Hun,Choi, Jae-Hyuk 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.5
선박용 디젤엔진 배기가스에 포함된 입자상물질(PM) 가운데서 블랙카본(BC)은 극지방의 해빙을 촉진시키고 온난화를 유발하는 원인물질로서 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 향후 예상되는 PM/BC 배출 규제에 선제적으로 대응하고, 저감기술 개발 및 실증을 위한 기초연구의 일환으로 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 실제 운항 중에 주기관의 배기관 수 포인트에서 PM을 샘플링하여 HR-TEM을 통해 그 구조와 특성을 분석하였다. 또한 배기가스 분석기를 이용하여 운전조건별 배기가스 내 유해물질의 배출 경향을 확인하였다. 분석 결과 엔진에서 배출된 PM의 구조는 구형 입자들의 촘촘하지 않은 체인형 결합으로 이루어져 있으며, 과급기로부터 멀어질수록 온도 저하에 의한 응집이 더 많이 관찰되었고 BC 특유의 graphitic 구조를 잃어가면서 점점 amorphous 구조를 띠는 경향이 나타났다. 또한 배기가스 분석을 통해 엔진 회전수가 증가할수록 배기 내 PM의 농도는 감소할 것으로 예측되었다. Black carbon (BC) contained in particulate matter (PM) originating from the exhaust gases of ships' diesel engines has been receiving great attention as a cause of glacial melting and warming in the polar regions. In this study, we took samples from various locations of PM emitted from the training ship (T/S) HANBADA's main engine, in cooperation with the Korea Maritime and Ocean University. We analyzed the structure and characteristics of these samples using high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and applied our findings as fundamental research for developing PM reduction technology. We also employed our results to determine appropriate preemptive action to meet upcoming PM/BC regulations. In addition, we confirmed the emission trend of pollutants from exhaust gases under various engine operating conditions using an exhaust gas analyzer. Results obtained from the analysis of HR-TEM images showed that the structure of the PM is chain-like wispy agglomerates consisting of a number of individual spherical particles. As the sampling location was moved away from the turbo charger (T/C) towards the funnel, more condensates were observed at a low temperature and the molecular structure of the PM lost its characteristic BC structure as an amorphous structure gradually appeared. Furthermore, through the analysis of exhaust gases, we predicted a decrease in PM concentration in the exhaust stream as engine rpm increase.
해상 부유식 LNG 벙커링 터미널의 위해도에 대한 연구
김종민(Chongmin Kim),천강우(Kang Woo Chun),정정호(Choung-ho Choung),이상익(Sang-ick Lee),김만영(Man Young Kim) 대한기계학회 2015 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2015 No.11
The hazard identification describes the implementation and use of risk assessment in the offshore industry in relation to safety aspects safety to people’s life and health, as well as environment and property. Although risk assessments may be based on both qualitative and quantitative methods, the main focus here will be on qualitative risk assessments for “Floating Offshore LNG Bunkering Terminal(FLBT)”. The development of FLBT has been leads by a mutual influence and interaction between the regulatory authorities for the IMO and Korean sectors of the littoral sea as well as the stakeholders operating here. The experience from this area has been the main basis during the writing of this hazard identification workshop.
실습선을 이용한 주 추진기관의 배기배출물의 실시간 계측
최정식,이상득,이경우,천강우,남연우,윤석훈,최재혁,Choi, Jung-Sik,Lee, Sang-Deuk,Lee, Kyoung-Woo,Chun, Kang-Woo,Nam, Youn-Woo,Yoon, Seok-Hun,Choi, Jae-Hyuk 해양환경안전학회 2013 海洋環境安全學會誌 Vol.19 No.5
본 연구에서는 한국해양대학교 실습선 한바다를 이용하여 선박의 입 출항 및 약 150 rpm의 정속 운항 할 때 주기관에서 배출되는 배기가스를 실시간 계측하였다. 실측 결과 질소산화물의 농도는 정속 운항시 800 ppm 에서 1,000 ppm 사이인데 반해, 입 출항시에는 210 ppm 에서 1,230 ppm 까지 큰 범위에서 값이 변화하였다. 일산화탄소의 농도 역시 정속운항 상태 보다 입 출항시 측정값의 변화가 크게 나타났다. 이러한 결과는 입 출항시 가능한 한 주기관의 부하변동이 급격히 발생되지 않도록 하는 선박 조종 스킬이 필요하다는 것을 의미한다. 또한, 배기가스 저감 기술의 적용에 있어 입 출항시와 정속 운항할 때 그 차이를 고려할 필요가 있다는 것을 나타낸다. In this study, we conducted real-time measurement at the ship arrivals and departures at the port and at a constant speed of 150 rpm for exhaust emissions from a main engine installed on the training ship, HANBADA, of Korea Maritime University. The result showed that the concentration of nitrogen oxide was measured in the range of 800 ppm to 1,000 ppm at constant speed mode. On the other hand, the concentration of nitrogen oxide during ship arrivals and departures was significantly fluctuated between 210 ppm and 1,230 ppm. And, the concentration of carbon oxide at the arrivals and departures was also larger than that of at constant speed mode. These results show that the ship maneuvering skills to prevent a sudden load change of main engine at the arrivals and departures of ship is needed. Additionally, it means that the difference of exhaust emissions generated between the constant speed mode and the arrival/departure has to be considered when invented many technologies are adopted into the reduction technologies of air pollutants from ships.
실습선 한바다호 주기관 배기가스 배출물질 특성 고찰에 관한 연구
최정식,이상득,김성윤,이경우,천강우,남연우,정균식,박상균,최재혁,Choi, Jung-Sik,Lee, Sang-Deuk,Kim, Seong-Yun,Lee, Kyoung-Woo,Chun, Kang-Woo,Nam, Youn-Woo,Jung, Kyun-Sik,Park, Sang-Kyun,Choi, Jae-Hyuk 해양환경안전학회 2013 해양환경안전학회지 Vol.19 No.6
In this study, we measured particulate matter(PM) which emerged as the hot issue from the International Maritime Organization(IMO) and the exhaust emission using HANBADA, the training ship of Korea Maritime University. In particular, the PM was obtained with TEM grid. PM structure was observed by electron microscopy. And exhaust gases such as NOx, $CO_2$, and CO were measured using the combustion gas analyzer(PG-250A, HORIBA). The results of this study are as follows. 1) When the ship departed from the port, the maximum difference in PM emissions were up to 30 % due to the Bunker Change. 2) Under the steady navigation, emission of PM was $1.34mg/m^3$ when Bunker-A is changing L.R.F.O(3 %). And, at the fixed L.R.F.O (3 %), emission of PM was $1.19mg/m^3$. When the main engine RPM increased up to 20 % with fixed L.R.F.O(3 %), emission of PM was $1.40mg/m^3$. When we changed to low quality oil(L.R.F.O(3 %)), CO concentration from main engine increased about 16 %. On the other hand, when the main engine RPM is rising up to 20 %, CO concentration is increased more than 152 percent. These results imply that the changes of RPM is a dominant factor in exhaust emission although fuel oil type is an important factor. 3) The diameter of PM obtained with TEM grid is about $4{\sim}10{\mu}m$ and its structure shows porous aggregate. 본 연구에서는 국제해사기구(IMO)의 뜨거운 관심분야로 부상되고 있는 선박기인 입자상물질(PM)과 오염물질 배출에 관하여 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 계측하였다. 특히, PM은 TEM 그리드를 이용해 채취하고 전자현미경으로 구조를 파악하였으며, NOx, $CO_2$, CO 등의 배기가스는 연소가스분석기(PG-250A, HORIBA)를 이용해 측정하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 선박이 항구에서 출항할 때, Bunker Change로 인한 PM 배출량은 최대 30 % 정도 차이가 있었다. 2) 정속 운항을 하면서 Bunker-A에서 L.R.F.O(3 %)로 변경할 때 측정한 PM 배출량은 $1.34mg/m^3$, L.R.F.O(3 %)로 고정해 측정한 PM 배출량은 $1.19mg/m^3$, L.R.F.O(3 %)만 사용하며 주기관 회전수를 20 % 증가시키면서 계측한 PM 배출량은 $1.40mg/m^3$ 이었다. 또한, 저질유(L.R.F.O(3 %))로 변경시 CO 농도는 약 16 % 증가하는데 비해 RPM을 20 % 상승시킨 경우에는 152 % 이상 급격한 증가를 보였다. 이러한 결과로부터 배기가스 배출의 증가는 연료유종의 영향도 있으나, RPM의 변화에 민감하다는 것을 알 수 있었다. 3) TEM 그리드로 채취한 PM은 약 $4{\sim}10{\mu}m$ 정도의 다양한 입경을 가지는 다공질 응집체 형상의 구조인 것으로 확인하였다.