초록 ▼

본 연구는 브라운가스에 대한 실험적 특성 평가 연구로써 효율, 폭발특성, 화염온도, 그리고 발열량의 관점에서 연구를 수행하였다. 효율평가 연구를 위하여 먼저 물의 전기분해에 관련된 효율의 종류 및 계산 방법들을 정리하였고 Ranta 브라운가스 스택을 제작하여 정리된 계산 방법에 근거하여 효율을 측정하였다. 또한 상용 브라운가스 발생장치 ($600Lh^{-1}$급)를 구매하여 이의 효율을 평가하였다. 폭발특성 연구에서는 폭발압력, 화염전파속도, 그리고 Schliren 시스템이 연계된 화염전파거동 고속 카메라측정법을

본 연구는 브라운가스에 대한 실험적 특성 평가 연구로써 효율, 폭발특성, 화염온도, 그리고 발열량의 관점에서 연구를 수행하였다. 효율평가 연구를 위하여 먼저 물의 전기분해에 관련된 효율의 종류 및 계산 방법들을 정리하였고 Ranta 브라운가스 스택을 제작하여 정리된 계산 방법에 근거하여 효율을 측정하였다. 또한 상용 브라운가스 발생장치 ($600Lh^{-1}$급)를 구매하여 이의 효율을 평가하였다. 폭발특성 연구에서는 폭발압력, 화염전파속도, 그리고 Schliren 시스템이 연계된 화염전파거동 고속 카메라측정법을 사용하여 폭발 특성을 연구하였다. 화염온도 평가 연구에서는 금속의 용융 실험을 통해 간접적으로 화염온도를 측정하고자 했으며, 이를 위하여 3종류의 다른 용융점을 가지는 금속망 (metal mesh) 시편들 니오비윰 (Nb, $2477^{\circ}C$), 탄탈륨 (Ta, $2996^{\circ}C$), 그리고 텅스텐 (W, $3410^{\circ}C$)을 준비하였다. 발열량 평가 연구에서는 발열량 측정 장치를 제작하여 한국공업규격 (KS-E3607) '천연 가스의 발열량 측정 방법' 매뉴얼 (manual)에 따라 본 장치에 맞게 수정하여 수행하였다. 특히 폭발특성, 화염온도, 그리고 발열량 평가 연구에서는 수소-산소 혼합가스 (2:1 몰비)와 같이 측정하여 그 특성을 비교하였다. 모든 실험 장치는 그 정확성을 위하여 KOLAS 인증기관에서 교정 후 사용하였다. 본 연구에서 수행된 결과로부터 Ranta 브라운가스 스택 및 상용브라운가스 발생장치의 에너지 효율은 76 %를 넘지 않았고 브라운가스는 수소-산소 혼합가스 (2:1 몰비)와 본 연구 범위내의 특성들안에서 동일하다는 결론을 얻었다.

Abstract ▼

The scope of this project is first clarifying the efficiency of the Brown gas generator, and second exploring the characteristics of the Brown gas in terms of detonation behavior, flame temperature, and calorific value. For this purpose, we fabricated Ranta Brown gas stack and purchased commercial g

The scope of this project is first clarifying the efficiency of the Brown gas generator, and second exploring the characteristics of the Brown gas in terms of detonation behavior, flame temperature, and calorific value. For this purpose, we fabricated Ranta Brown gas stack and purchased commercial generator$(600Lh^{-1}class)$ for the efficiency evaluation. In exploring the detonation behavior, we adopted detonation pressure measurement, flame propagation velocity measurement, and high speed motion capture methods. By examining the melting temperature of the selected metals, we tried to evaluate the flame temperature. In the case of the calorific value evaluation, we developed the calorific value measurement system. In order to clarify the Brown gas characteristics, we also evaluated the hydrogen-oxygen mixture gas (2:1 molar ratio) for the comparisons.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...5
• SUMMARY...7
• CONTENTS...9
• 목차...11
• 제 1 장 서론...13
• 제 2 장 브라운가스 발생장치의 효율...15
• 제 1 절 실험 방법...15
• 1. Ranta 브라운가스 스택의 제조 방법...15
• 2. 전기화학 실험 방법...16
• 3. 브라운가스 발생량 측정 방법...17
• 제 2 절 결과 및 토의...18
• 1. 물의 전기분해 효율 계산에 대한 이론적 고찰...18
• 1-1. 물의 전기분해 에너지...18
• 1-2. 물의 전기분해 효율...20
• 2. 브라운가스 발생 장치의 효율...23
• 2-1. Ranta 스택...23
• 2-2. 상용 브라운가스 발생장치 ($600Lh^{-1}$급)...29
• 제 3 절 결론...33
• 제 3 장 브라운가스의 폭발 특성...34
• 제 1 절 실험 방법...34
• 1. 화염 전파속도 측정 방법...34
• 2. 폭발특성 측정 방법...34
• 제 2 절 결과 및 토의...36
• 1. 브라운가스의 화염 전파속도...36
• 2. 브라운가스 폭발 특성...38
• 제 3 절 결론...43
• 제 4 장 브라운가스의 화염 온도 (금속 용융 실험)...44
• 제 1 절 실험 방법...44
• 제 2 절 결과 및 토의...47
• 제 3 절 결론...54
• 제 5 장 브라운가스의 발열량...55
• 제 1 절 실험 방법...55
• 1. 발열량 측정 매뉴얼 (manual)...55
• 1-1. 개요...55
• 1-2. 측정실...55
• 1-3. 측정장치...56
• 1-4. 측정방법...56
• 2. 발열량 계산 개념...59
• 3. 실험 장치...60
• 제 2 절 결과 및 토의...62
• 1. 메탄가스의 발열량...62
• 2. 수소 및 브라운가스의 발열량...64
• 제 3 절 결론...67
• 제 6 장 결론...68
• 참고문헌...70
• 부록...71
• 1. 장치 세부도면...73
• 2. 발열량 측정 Data...80
• 3. 성분 성적서...116
• 4. 교정 성적서...119