초록 ▼

□ 연구개요
현재 사용되는 가스연료는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스로 전 세계적으로 널리 사용되고 있으나 천연가스의 가격 상승, 화석연료의 사용으로 인한 환경문제로 인해 신재생에너지인 바이오가스, 석탄가스 등을 고농도의 메탄가스로 정제하여 대체천연가스로 사용하려 시도하고 있다. 국내외 혼합연료에 대한 연구들은 특정한 성분을 가지는 신재생에너지와 산지별 성분이 일정한 천연가스에 국한된 연구를 진행하여 왔다. 따라서 본 연구에서는 대체 천연가스의 다양한 성분을 모사하는 혼합연료를 대상으로 수치해석 및 실험을 통해 기초 물성, 연

□ 연구개요
현재 사용되는 가스연료는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스로 전 세계적으로 널리 사용되고 있으나 천연가스의 가격 상승, 화석연료의 사용으로 인한 환경문제로 인해 신재생에너지인 바이오가스, 석탄가스 등을 고농도의 메탄가스로 정제하여 대체천연가스로 사용하려 시도하고 있다. 국내외 혼합연료에 대한 연구들은 특정한 성분을 가지는 신재생에너지와 산지별 성분이 일정한 천연가스에 국한된 연구를 진행하여 왔다. 따라서 본 연구에서는 대체 천연가스의 다양한 성분을 모사하는 혼합연료를 대상으로 수치해석 및 실험을 통해 기초 물성, 연소속도 및 화염 안정성 등에 대한 자료를 데이터베이스화하고, 혼합 연료의 연료 성분에 따른 상관관계를 규명하여, 가스기기의 설계 및 성능 향상에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 천연가스, 합성천연가스, 바이오가스 등의 다양한 가스 연료의 연료성분을 등가가스 호환법에 의해 메탄/프로판/질소로 모사하고 이들 연료에 수소를 첨가한 혼합 연료의 연소 특성 변화를 규명하고자 하였다.
1차년도에 호환된 등가가스의 연소 및 배기 특성을 연구하기 위해 예혼합연소기를 설계 및 제작하여 저급가스 예혼합화염의 연소속도, 가연한계, 화염의 거동 관찰을 하였으며 수소를 첨가했을 때의 화염 구조 변화를 관찰하였다. 또한 실험 조건과 동일한 조건에서 Premixed code를 이용한 수치해석을 수행하였다.
2차년도에 호환된 등가가스의 연소 및 배기 특성을 연구하기 위해 비예혼합연소기를 설계 및 제작하고 비예혼합화염 측정 장치를 구축하여 저급가스 비예혼합화염의 연료 특성을 연구하였으며 수소 첨가에 따른 화염구조 변화를 관찰하였다. 또한 실험 조건과 동일한 조건에서 OPPDIF code와 ANSYS FLUENT를 이용한 수치해석을 수행하였다.
3차년도는 실용연소시스템을 모사한 충돌 예혼합 연소기를 설계 및 제작하여 충돌 예혼합화염 측정 장치를 구축하였다. 버너와 충돌판 사이의 거리와 냉각성능을 고정한 후, 연료 조성, 당량비 및 유속에 따라 화염의 구조를 파악하여 연소특성 및 성능 평가 실험을 수행하였다. 또한 실험 조건과 동일한 조건에서 ANSYS FLUENT를 이용한 수치해석을 수행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 신재생에너지원 중 대체천연가스 즉, 합성천연가스와 바이오메탄을 고려하여 연료의 구성성분을 메탄(CH4), 프로판(C3H8) 및 질소(N2) 등 3가지 성분으로 모사한 저급가스의 기초 물성 및 연소특성 등에 대한 기초연구를 수행하였다. 신재생에너지 및 대체 천연가스의 연소특성에 대한 체계화된 자료를 구축하였으며 이러한 연구결과자료는 신재생에너지 및 저열량 천연가스가 대체천연가스로 국내 가정용 및 산업용 가스기기 등에 사용되었을 때 반드시 필요한 호환성 판정법의 기초 자료로 활용될 수 있으며 이는 미래에 국내 호환성 판정법 제정을 위한 가이드라인으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 상용 연소기 및 가스터빈 연소기 등의 설계 및 성능 향상에 필요한 기초자료로 활용이 가능하다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 가. 연구결과의 의미 ... 8
• 나. 연구결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 12