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공기유량의 변화에 대한 우드펠릿의 자연발화 특성에 관한 연구
A Study on the Spontaneous Ignition Characteristics of Wood Pellets related to Change in Flow Rate 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.4, 2019년, pp.590 - 596  

김형석 (부경대학교 대학원 안전공학과) ,  최유정 (부경대학교 대학원 소방공학과) ,  최재욱 (부경대학교 소방공학과)

초록
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산업이 발달함에 따라 석탄, 석유등 화석연료의 사용이 증대되고 있다. 그 결과 온실가스의 증가와 더불어 이상기후 등의 문제가 발생하게 되었다. 이로 인해 주 자원을 대체 할 수 있는 친환경적인 신재생에너지에 관한 연구가 활발히 진행 중이며, 그 중 열효율이 높은 우드펠릿이 화력발전소, 가스보일러 등에서 대체연료로서 각광받고 있다. 그러나, 우드펠릿의 사용량은 꾸준히 증대 되고 있는 반면 우드펠릿의 사용 시 발생할 수 있는 화재 및 자연발화 등의 위험성에 대한 선행연구가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 길이 20 cm, 높이 20 cm, 두께 14 cm의 시료용기를 사용하여 항온조 내부 유량변화에 따른 우드펠릿 최소자연발화온도와 발화한계온도를 구하여 발화특성을 예측하였다. 그 결과 유량이 0 NL/min일 때 $153^{\circ}C$에서 주위온도보다 시료의 중심온도가 상승하여 발화하였고 이때의 발화한계온도는 $152.5^{\circ}C$를 구하였으며, 유량이 0.5 NL/min, 1.0 NL/min에서 발화한계온도인 $149.5^{\circ}C$를 구하였다. 또한 유량이 1.5 NL/min일 때 발화한계온도인 $147.5^{\circ}C$를 구하였으며, 동일한 저장량에서 유량이 증가할수록 발화한계온도가 낮아지는 결과를 도출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Uses of fossil fuels like coal and oil increases with industrial development, and problems like abnormal climate come up as greenhouse gas increases. Accordingly, studies are actively conducted on eco-friendly renewable energy as a replacement for the main resources, and especially, wood pellets wit...

주제어

#Wood Pellet   #Spontaneous Ignition   #Vessel   #Flow Rate   #Critical Ignition Temperature  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 우드펠릿을 사용하여 유량의 변화에 따른 자연발화온도 및 최고온도를 구하여 우드펠릿의 사용현장에 필요한 자료를 제공하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자연발화란 무엇인가? 자연발화란 아무런 착화원이 없고 공기 중의 상온에서 물질이 스스로 발열하고, 그 열이 장기간 축적이 되고 발화점에 도달하게 되어 연소를 일으키는 현상이다. 또한 외부로부터 화염 · 스파크 등의 착화원에 노출되지않고 물질을 공기 중에서 가열했을 때 발화점까지 온도가 상승하는 과정이 전반적으로 반응열의 축적에 의한 경우에도 자연발화에 포함 시킨다[4,5].
우드펠릿이 대체연료로서 각광받는 이유는? 그 중 우드펠릿은 목재를 가공하는 과정에서 발생하는 톱밥을 분쇄하여 건조 후 압축 성형한 것으로서 발열량은 가공 방법에 따라 최소 4,000 ~ 5,000 kcal/kg이 발생하므로 열효율이 높아 화력발전소, 가스보일러 등에서 대체연료로서 우드펠릿이 각광받고 있다[3].
열발화 이론 중 액체의 자연발화에 대한 이론은 무엇인가? Semenov의 이론은 발열과 열전달(전도, 복사, 대류)에 의한 방열과의 평형 문제를 다루는 이론이다. 계 외로의 방열속도와 화학반응에 의한 발열속도의 차이에 의해 발생하고, Arrhenius형을 참고하여 계 내에서의 발열속도와 Newton의 냉각법칙을 따라 계 외로의 방열속도와의 불균형으로 일어나는 한계 조건을 수리학적으로 도입한 것이다.
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참고문헌 (18)

  1. Y. H. Park, D. O. Youn, "Applicability of A New Tidal Power System with Reduced Environmental Impact", The Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol.18, No.12, pp.112-117, Dec. 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2017.18.12.112 

  2. K. S. Shin, H. R. Choi, H. C. Lee, "Topic Model Analysis of Research Trend on Renewable Energy", The Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol.16, No.9, pp.6411-6418, Sep. 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.9.6411 

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  3. S. W. Yoon, H. D. Kang, K. Y. Kang. Bioindustry and Environment. p.292-300, Moonumsa, 2010. 

  4. Y. S. Mok, J. W. Choi, "A Study on Autoignition of Granulated Activated Carbon with Change of Ambient Temperature", The Korean Society of Safety, Vol.7, No.4, pp.45-53, Dec. 1992. 

  5. Y. J. Park, H. P. Lee, K. C. Goh, Y. S. Eom, "A Study on the Spontaneous Ignition Possibility of Shredded Waste Thermoplastic Elastomer", The Korean Society of Safety, Vol.31, No.1, pp.61-65, Feb. 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.14346/JKOSOS.2016.31.1.061 

  6. J. L. Jackson, "Spontaneous Ignition Temperature", Industrial and Engineering Chemistry, Vol.43, No.12, pp.2869-2870, 1951. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ie50504a058 

    상세보기 crossref

  7. Y. Kadioglu, M. Varamaz, "The Effect of Moisture Content and Air-drying on Spontaneous Combustion Characteristics of Two Turkish lignites", Fuel, Vol.82, pp.1685-1693, 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0016-2361(02)00402-7 

    상세보기 crossref

  8. P. H. Thomas, Self-heating and Thermal Ignition - A Guide to its Theory and Application, America Society for Testing and Materials, USA, pp.56-82, 1972. DOI: http://dx.doi.org/10.1520/STP32090S 

  9. B. E. Mitchell, P. C. Jurs, "Prediction of Autoignition Temperatures of Organic Compounds from Molecular ", J. Chem. Inf. Comput, Sci, Vol.37, No.3, pp.538-547, May. 1997. DOI: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Fci960175l 

    상세보기 crossref

  10. D. A. Frank-Kamenetskii. Diffusion and Heat Transfer in Chemical Kinetises. p.5-36, Pleum Press, 1969. 

  11. N. N. Semenov. Chemical Kinetics and Chain Reaction. Oxford University Press, 1935. DOI: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed012p298.3 

  12. J. W. Choi, S. G. Jeon. Fire Protection Safety Engineering. p.92-100, Hwasumok, 2018. 

  13. Y. R. Kim, S. R. Lee, Test Report for Wood Pellet, KOTITI Testing & Research Institute, Korea. 

  14. Korea Forest Research Institute, Standards and Quality Standards of Wood Products, Korea. 

  15. Y. J. Choi, A Study on the Spontaneous Ignition Characteristic of Wood Pellet and Powder used in Mixtures of Thermal Power Plant, Master's thesis, Pukyong National University of Fire Protection Engineering, Busan, Korea, pp.15-16, 2017. 

  16. H. J. Kang, A Study on the Autoignition Characteristics of Waste Polyurethane Foam, Master's thesis, Pukyong National University of Safety Engineering, Busan, Korea, pp.11-13, 2002. 

  17. W. S. Lim, A Study on the Explosion Characteristics of Hydroxy Propyl Methyl Cellulose dust, Ph.D. dissertation, Pukyong National University of Safety Engineering, Busan, Korea, pp.84-90, 2005. 

  18. O. G. Penyazkov, "Auto-ignition of Hydrogen-Air Mixture at Nonuniform Flow and Boundary Conditions", Proceedings of the European Combustion Meeting 2009, Heat and Mass Transfer Institute, Minsk, Belarus, Space Research Institute, Vienna, Austria, pp.1-3, March 2009. 

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