이 연구는 초음파 에너지의 공동현상(Cavitation)을 이용하여 선내 제조된 혼합연료유의 문제점을 개선하고 혼합연료유의 안정적인 사용이 가능하도록 하여 선박운용비의 상당부분을 차지하는 연료비를 절감하고자 한다. 실험은 선내 혼합연료유 제조 방식을 모사하여 선박용 연료유 M.G.O(Marine Gas Oil)와 MF-180(Marine Fuel-oil 180)를 각각 부피비 기준으로 0.25:0.75 및 0.75:0.25 비율로 혼합하였으며 초음파 처리장치를 이용하여 혼합연료유에 초음파 에너지를 직접 조사하여 초음파 에너지가 혼합연료유에 미치는 영향에 관해 고찰하였다. 실험결과, 선내 혼합유 제조시 보고되었던 문제점을 확인하였으며, 혼합시료유의 초음파 조사 후 잔류탄소량은 최대 28.4 % 감소하였다. 또한, 잔류탄소량 감소 및 분산 안정성 분석결과를 토대로 초음파 에너지에 의한 캐비티의 붕괴압이 연료입자 미립화에 효과가 있고, 중질연료유가 많이 함유된 혼합연료유의 일시적인 가용성을 높일 수 있을 것으로 판단되었다.

현재 방음을 위해 사용되는 흡음구조는 흡음률이 높은 재료를 이용하여 만들어진 판을 방음이 필요한 벽에 붙이거나 삽입하는 형상이다. 이러한 형상은 흡음재의 재료가 고정되기 때문에, 사용하는 환경에 따라 효율성이 변화한다는 한계점이 있다. 하지만, 흡음재 없이 흡음효과가 나타나도록 외벽의 구조를 설계한다면, 흡음재의 재료에 대한 제한이 없어져 가용 범위가 상당히 넓어지게 된다. 따라서 우리는 이러한 효율적인 외벽의 구조로서 타공판의 구조를 제안한다. 타공판이 어떻게 흡음률을 가지는 지에 대해 등가물성치를 이용한 수치해석을 통하여 검증하였다. 또한 타공판의 형상과 공명기의 형상이 유사함을 밝혀내었고, 이를 토대로 타공판이 갖는 흡음구조에 대해 분석하였다. 결과적으로 타공판은 별도의 흡음재가 없더라도 효율적인 흡음효과를 낸다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 사용자가 타공판의 형상을 쉽게 변화시킴으로서, 특정한 주파수의 소음을 차단할 수 있어 상당히 효율적인 흡음구조임을 확인하였다. 본 연규의 결과들은 향후 자동차, 고속철도, 주택 외벽 등에 사용되는 흡음구조로서 사용될 수 있을 것이며, 나아가 흡음구조를 설계하는데 기본적인 도구가 될 수 있을 것이다.

In this study, to apply hydrogen energy to ship engine and to generate effective hydrogen production, we investigated the effects of high temperature H₂SO₄ feed rate and cooling water rate to pump parts with fixed frequency needed to reciprocate motion and a simulation was conducted at each condition. In the fixed frequency and cooling water inlet flow rate of 0.5 Hz and 3.9 kg/s, we changed the high temperature H₂SO₄ flow rate to 47.46 kg/s (it is 105 % of 45.2 kg/s), 49.72 kg/s (110 %), and 51.98 kg/s (115 %). Also, at 0.5 Hz and 45.2 kg/s of frequency and high temperature H₂SO₄ flow, the thermal hydraulic analysis was performed at the condition of 95 % (3.705 kg/s), 90 % (3.51 kg/s), and 85 % (3.315 kg/s). In overall simulation cases, the physical properties of materials are more influential to the temperature increase in the pump part rather than the changes on the feed rate of high temperature H₂SO₄ and cooling water. A continuous operation of pump was also capable even if the excess feed of high temperature H₂SO₄ of about 15 % or the less feed of cooling water of about 15 % were performed, respectively. When the increasing feed of high temperature H₂SO₄ of up to 5 %, 10 %, and 15 % were compared with base flow (45.2 kg/s), the deviation of time period rose to a certain temperature and ranged from 0 to 4.5 s in the same position (same material). In case of cooling water, the deviation of time period rose to a certain temperature and ranged from 0 to 5.9 s according to the decreasing feed changes of cooling water at 5 %, 10 %, and 15 % compared to a base flow (3.9 kg/s). Finally, the additional researches related to the two different materials (Teflon and STS for Pitch and End-plate), which are concerned about the effects of temperature changes to the parts contacting different materials, are needed, and we have a plan to conduct a follow-up study.

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, CO₂, 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 1.34㎎/㎥, L.R.F.O(3 %)로 고정해 측정한 PM 배출량은 1.19㎎/㎥, L.R.F.O(3 %)만 사용하며 주기관 회전수를 20 % 증가시키면서 계측한 PM 배출량은 1.40㎎/㎥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 4~10㎛ 정도의 다양한 입경을 가지는 다공질 응집체 형상의 구조인 것으로 확인하였다.

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.

본 연구에서는 균질기에 의해 혼합된 물과 벙커-A를 보일러로 연소하였을 때의 배기 배출물 특성에 대해 연구를 수행하였다. 그 결과로 균질기로 균질화 된 벙커-A의 경우, 순수 벙커-A에 비해 NOx 농도는 19 %, CO 농도는 54 % 감소를 나타냈다. 물-벙커A의 경우 물 혼합 비율이 증가할수록 NOx 농도분포가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 20 %물-80 %벙커-A의 경우 순수한 벙커-A 보다 배기가스 내 NOx 농도가 45 %까지 감소하였다. 그러나 20 %물-80 %벙커-A의 경우, CO농도 분포는 불규칙한 변화를 나타냈다. 이것은 일정량 이상의 물 혼합은 보일러의 연소 성능 저하 원인이 될 수 있다는 것을 의미한다. 이 결과로부터 본 연구에서 보일러의 정상 연소를 위한벙커A유 내 물의 한계 혼합율은 15 % 인 것을 알 수 있었다. 연돌 부근에서 채취한 매연 부착양은 물의 혼합율이 증가할수록 감소하였다.

원자력을 이용한 황-요오드 수소생산 공정 중 황산용액을 이송하는 기존의 시스템과 달리 새로운 황산 이송장치는 벨로우즈 박스 내에서 벨로우즈 외측으로 고온 부식성 액체인 황산이 흐르고, 벨로우즈 내측으로는 냉각수가 흐르는 상태에서 주기 운동을 통해 황산용액이 펌핑 되도록 구성된다. 200 ℃ 이상의 고온 부식성 액체인 황산용액을 정량으로 이송할 수 있도록 장치의 주요부품인 벨로우즈 주변의 열해석을 통해 온도분포를 확인하여, 테프론 재질의 벨로우즈의 내식성 및 내열성을 파악하고, 장치의 안전하고 효율적인 운용을 위한 기초자료를 취득하고자 하였으며, 냉각수 입구직경 3 ㎝, 질량유량이 3.9199 ㎏/s로 고정한 경우 벨로우즈의 길이에 관계없이 테프론 변형온도 이하임을 알 수 있었다.

이 연구에서는 친환경적이고, 효율적인 수소생산방식으로 알려진 고온수증기전기분해(HTSE)에 대한 열․화학적 특성 및 수소 생산 특성을 파악하고자 하였으며, 이론적 고찰과 더불어 정밀한 전산유체해석(CFD)를 통하여 획득한 결과를 제시하였다. 연구의 주요 파라메터로는 ASR(Area Specific Resistance)의 영향 및 유입가스의 온도와 압력 등이다. 상용 FEM CODE인 COMSOL Multiphysics ver. 3.3 소프트웨어를 이용하여 2차원 정상상태 전산유체해석을 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) ASR 값이 증가함에 따라 cell 내부의 온도는 하강하였 고, 수소생산율도 낮아졌다. 2) 입구압력이 0.1MPa과 5MPa인 경우를 비교한 결과 0.1MPa일 때가 5MPa일 때 보다 최대속도를 기준으로 약 52 배 빠른 속도를 나타내며, cell의 최대온도를 기준으로 약 6.6K 가량 높은 것으로 확인되었다.