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연료다변화 대응을 위한 연소 특성 분석 기법 및 시스템 모델링 기반 기술 개발
Development of experimental and numerical analysis for combustion characteristics in diversification of fuel markets

  • 과제명

    연료다변화 대응을 위한 연소 특성 분석 기법 및 시스템 모델링 기반 기술 개발(1/2)

  • 주관연구기관

    한국생산기술연구원
    Korea Institute of Industrial Technology

  • 연구책임자

    이영재

  • 참여연구자

    Tefera Zelalem Tumsa   장영석   김동희  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-01

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국생산기술연구원
    Korea Institute of Industrial Technology

  • 등록번호

    TRKO201600001888

  • 과제고유번호

    1711034369

  • 키워드

    연소,전산유체해석,석탄연소,연료,연료모델,연소모델,열전달,연소온도,배기조성,체류시간Combustion,Computational fluid dynamics(CFD),Coal combustion,Fuel,Fuel modeling,Combustion model,Heat transfer,Combustion temperature,Exhaust gas composition,Residence time

  • DB 구축일자

    2016-05-21

  • 초록 


    ...


    □ 핵심기술
    ◦ 연료다변화에 대응 가능한 열화학적 분석 기법 및 연소 해석 모델링 기반 기술 개발

    □ 개발의 목표
    ■ 발전시스템 개발에서의 기초적 자료로 활용될 수 있는 신뢰성 있는 연구기반 확충
    ◦ 에...

    □ 핵심기술
    ◦ 연료다변화에 대응 가능한 열화학적 분석 기법 및 연소 해석 모델링 기반 기술 개발

    □ 개발의 목표
    ■ 발전시스템 개발에서의 기초적 자료로 활용될 수 있는 신뢰성 있는 연구기반 확충
    ◦ 에너지 효율 향상 및 배기규제 만족을 위해서 기존의 연소기를 개량하거나 새로운 연소기를 설계함에 있어 건설비용, 인력, 그리고 투입 시간의 절감은 제품 생산원가절감과 결부되어 있는 중요한 요소임.
    ◦ 실용 연소기 초기 단계에서 연소실 연소 특성의 불확실성을 감소시킬 수 있는 데이터베이스 혹은 가이드가 기술적, 경제적 이익을 위해 필요함.
    ■ 다변화되는 연료 시장에서의 경쟁력 확보를 위한 데이터베이스 구축
    ◦ 세계 연료 시장은 화석 연료의 소비 증가로 인해 시간이 지날수록 다변화와 다양화의 방향으로 성장하고 있음.
    ◦ 기존의 화석연료 기반의 동력계 혹은 발전 보일러는 세계 연료 시장의 다변화의 흐름에 맞춘 대응력을 갖는 것이 세계 시장에서 경쟁력을 가지는 것으로 보고 있음.
    ◦ 국내 발전시스템이 국제적인 경쟁력을 확보하기 위해서는 다변화되는 연료시장에 걸맞은 기술력과 대응력을 보유하는 것이 필수요소로 작용됨.

    □ 개발내용 및 결과
    ■ 해석 연구 수행을 위한 다중원격제어 클러스터 구성
    ◦ 다중원격제어 클러스터 구성 완료. (Linux 1대 + Window 2대)
    ◦ Main system에서 1개의 키보드, 마우스로 다중원격제어함으로써 해석 연구에 대한 효율성을 높였으며, 향후 클러스터 확장성에 대한 유연함을 가질 수 있도록 구성.
    ◦ 해석 연구의 경우 데이터의 보안이 매우 중요함으로 외부 접속을 불가능하게 하여 보안성을 높임.
    ■ 연료별 화학 반응 메커니즘 데이터베이스 구축
    ◦ 연료별 화학 반응 메커니즘의 데이터베이스를 구축.
    ◦ 기존에 많이 사용되고 있는 메탄, 가솔린, 디젤 연료 뿐만 아니라 현재 개발 중인 바이오연료, DME 등에 대한 화학 반응 메커니즘에 대한 데이터베이스를 확보.
    ◦ 향후 지속적인 데이터베이스 확보를 통해 연료 다변화에 대응 할 수 있도록 대비할 계획에 있음.
    ■ 연료 다변화 대응을 위한 연료 분석 장치 개발
    ◦ 고체 연료의 연소 특성 분석이 가능한 분석 기법 도출.
    ◦ 기존의 고체 연료 연소 특성 분석 기법과 차별적으로 실제 미분탄 보일러의 유동 흐름을 반영한 분석 기법을 제안하였으며, 이를 통해 연료 투입시 유량 조절을 통해 연소실 내에서의 연료 체류시간을 유기적으로 조절할 수 있도록 설계하였음.
    ◦ 또한 연료 분석 장치는 범용적 활용성을 가지기 위해서 실험장치 구성 변경을 통해 기존의 연료 분석 장치와 동일한 장비로서 활용이 가능하도록 구성함.
    ■ 0D/3D 연소시스템 모델링
    ◦ 0D/3D 기반의 연소해석 시스템 개발하였으며, 0D는 Fortran 기반의 In-house 프로그램, 3D는 Ansys의 Fluent를 이용하여 개발되었음.
    ◦ 0D는 층류 유동 기반의 완전 혼합 반응기(PSR) 그리고 완전 혼합 자발화 모델 해석 연구와 난류 유동 기반의 Steady laminar flamelet model(SLFM) 해석 연구를 수행하였음.
    ◦ 1D는 대항류 화염 연소 해석 연구 수행.
    ◦ 3D는 0D에서 개발된 난류 유동 기반의 SLFM 모델을 기반으로 연소 해석 연구를 수행.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 기관주요사업 요약서(초록) ... 3
    4. 목차 ... 7
    5. 제 1 장 서론 ... 8
    6. 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 8
    7. 1. 기술적 측면 ... 8
    8. 2. 경제·산업적 측면 ... 9
    9. ...
    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 기관주요사업 요약서(초록) ... 3
    4. 목차 ... 7
    5. 제 1 장 서론 ... 8
    6. 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 8
    7. 1. 기술적 측면 ... 8
    8. 2. 경제·산업적 측면 ... 9
    9. 3. 사회·문화적 측면 ... 12
    10. 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 12
    11. 1. 국내 연구 동향 및 수준 ... 12
    12. 2. 국외 연구 동향 및 수준 ... 14
    13. 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 17
    14. 1. 기술적 측면 ... 17
    15. 2. 경제·산업적 측면 ... 17
    16. 3. 활용방안 ... 17
    17. 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 18
    18. 제 1 절 당해년도 목표 및 평가 방법 ... 18
    19. 1. 연구개발의 최종 목표 ... 18
    20. 2. 연구평가의 착안점 및 평가 방법 ... 18
    21. 제 2 절 당해연도 개발 내용 및 개발 범위 ... 19
    22. 제 3 장 결과 및 향후 계획 ... 20
    23. 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 20
    24. 1. 연구개발 추진 전략 ... 20
    25. 2. 연구개발 추진 체계 ... 21
    26. 3. 연구수행 편성도 ... 22
    27. 제 2 절 당해년도 연구개발 결과 ... 22
    28. 1. 당해년도 연구개발 추진 일정 및 달성도 ... 22
    29. 2. 당해연도 연구개발 추진 실적 ... 23
    30. 제 3 절 기대효과 및 사업화 계획 ... 52
    31. 제 4장 참고 문헌 ... 53
    32. 부 록 ... 54
    33. 끝페이지 ... 62
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
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