In this study, the possibility of biodiesel fuel and oxygenated fuel(dimethoxy methane, DMM) was investigated as an alternative fuel for a naturally aspirated direct injection diesel engine. The smoke emission of blending fuel (diesel fuel 90vol-% + DMM 10vol-%) was reduced approximately 70% at 2500rpm, full load in comparison with the diesel fuel. Engine power and brake specific energy consumption showed no significant differences. But, NOx emission of biodiesel fuel and DMM blended fuel increased compared with commercial diesel fuel due to the oxygen component in the fuel. It was needed a NOx reduction counter plan that EGR method was used as a countermeasure for NOx reduction. It was found that simultaneous reduction of smoke and NOx emission was achieved with diesel fuel (95 vol-%) and DMM (5 vol-%) blended fuel and cooled EGR method (15%).

In order to test the applicability of bunker-A in a diesel engine for small-fishing boat, the investigation of the engine performance and the exhaust emission was performed under various conditions of fuel property, intake air pressure and fuel temperature. It was also performed based on IMO NOx Technical code. At high load, the energy consumption rate of bunker-A was lower than that of diesel oil, and the characteristics of exhaust emission of bunker-A were similar to those, and NOx emission rates of both fuels satisfied the IMO NOx emission regulation limits. The energy consumption rate and characteristics of exhaust emission were improved as the intake air pressure was increased, but these were not improved remarkably as the temperature of bunker-A was heated. However, at low load the energy consumption rate, CO emission rate and HC emission rate of bunker-A were higher than those of diesel oil, but NOx emission rates of the fuels were about the same. In addition, at low load the energy consumption rate and CO emission rate of bunker-A were increased as the intake air pressure and the temperature were higher than normal conditions. Accordingly, it is thought that the use of bunker-A in a kind of test engine is possible at high load. On the other hand, it is thought that more research is needed to improve the combustion efficiency under low temperature and low load condition.

The potential possibility of oxygenated fuel for di-ether group oxygenated additives such as Methyl tertiary butyl ether(MTBE) and diethylene glycol dimethyl ether(DGM) were investigated for the sake of exhausted smoke reduction from diesel engine. They include oxygen content approximately from 18% to 36%, it is a kind of oxygenated fuel that the smoke emission of them is reduced remarkably compared with commercial diesel fuel. In the experiment by gas chromatography, unburned hydrocarbons of oxygenated fuel were reduced than those of commercial diesel fuel.

미분탄을 연료로 사용하고 있는 발전소는 지구온난화 문제에 따른 이산화탄소를 비롯한 여러 가지 오염물질 배출저감에 대한 압박과 석탄연료 가격 상승 등의 여러 가지 문제에 직면하고 있다. 그래서 석탄청정 기술에 대한 전 세계적인 관심과 더불어 석탄 연소 및 가스화에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 석탄연소과정의 연구가 지속적으로 이루어져 왔지만 아직 모든 종류의 석탄에 대한 특정 석탄연소과정의 메카니즘을 일반적으로 적용할 수 있는 모델이 없기 때문에 오늘날도 많은 연구자들이 연구를 하고 있다. 본 연구에서는 미분탄 연소에 대한 이전 일련의 연구결과를 토대로 하여 일차적으로 수치 해석적 방법을 활용하여 실험결과와의 비교 및 모델 검증을 수행하고, 더불어 본 연구실에서 다양한 연소시설에 접목을 시도하고 있는 물 전기분해 가스와의 혼소에 따른 오염물질, 특히 CO2의 배출농도 변화 및 연소로 내부의 열유동 분포 등을 검토하고자 한다. 본 연구에서는 상용 해석 프로그램 STAR-CCM+와 In-house 코드를 이용하여 IFRF(International Flame Research Foundation) 다양한 형상의 보일러에 대하여 일련의 실험데이터와 비교검증을 수행하였다. 실험결과와의 비교를 통한 전산해석 결과의 타당성을 검증한 후 연료중의 석탄 양을 감소시키고 대신 물 전기분해 가스를 일부 사용하여 연료 변화에 따른 연소특성을 평가하고 배출가스 중 CO2의 농도 변화를 관찰하였다. 수치해석 결과를 살펴보면 In house 코드를 활용한 계산 결과는 실험결과와 매우 유사한 온도 분포를 나타내어 수치해석에서 사용한 모델에 대하여 비교적 성공적으로 검증할 수 있었으며, 이를 바탕으로 연료의 성상을 변화시켜 수치해석을 수행하여 의미 있는 결과를 도출할 수 있었다.

2012년부터 실행된 유기성 슬러지의 해양배출 금지와 신재생에너지공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard : RPS) 시행으로 인하여 유기성 슬러지의 건조 연료화 시설이 증가하고 있다. 슬러지 건조 기술로는 대표적으로 직접건조방식과 간접건조방식이 대표적이며, 이외에도 유온건조방식과 마이크로웨이브를 이용한 건조방식이 있다. 이러한 여러 가지 건조 방식에서 건조된 슬러지의 함수율은 10%이하를 나타내며, 이러한 건조슬러지는 저장․이송과정에서 자연발화로 인한 화재가 유발될 수 있는 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 건조 슬러지의 자연발화 가능성을 알아보기 위하여 유온감압증발장치를 이용하여 슬러지 성상에 따른 건조 슬러지의 열적특성을 비교하였다. 본 연구에서 사용된 하수슬러지는 서울시에 위치한 J하수처리장에서 발생되는 농축슬러지와 소화슬러지를 사용하였으며, 건조에 앞서 고분자응집제(C-310P)를 주입 후 원심분리기를 이용하여 탈수를 하였다. 탈수된 슬러지는 유온감압증발장치를 이용하여 폐식용유와 이온정제유를 첨가하여 온도 110℃, 압력 -450mmHg, 슬러지와 기름의 혼합비를 1:1로 조절하여 90분 동안 건조하였다. 건조 슬러지의 열적특성은 열분석장치(TA-50 Series, Shimadzu)를 이용하여 열중량분석과 시차열분석을 실시하였으며, 분석 조건은 10℃/min 의 승온 조건으로 1000℃ 까지 승온하여 air 조건에서 측정하였다. 농축 및 소화슬러지를 유온감압증발장치를 이용하여 건조한 후 열중량분석를 실시한 결과 농축 및 소화슬러지는 200 ~ 450℃ 구간에서 전체 질량의 30 ~ 60%가 감량하는 것으로 나타났으며, 이는 대부분이 슬러지내 휘발성분이 방출되었기 때문인 것으로 판단된다. 농축 건조슬러지와 소화 건조 슬러지의 시차열분석을 분석한 결과 2개의 피크가 나타났으며, 이는 갈탄의 시차열분석 결과 값과 유사한 경향을 나타내었다. 2개의 피크 중 첫 번째 피크는 휘발물질에 의해 발생하는 것이며, 두 번째 피크는 슬러지 내의 고정탄소 및 차르물질인 것으로 판단된다. 또한 혼합 기름의 종류에 따라 건조슬러지의 시차열분석 피크의 형태가 다르게 나타났다. 이온정제유를 혼합하여 건조한 슬러지의 경우 첫 번째 피크 값이 두 번째 피크 값보다 높은 것으로 나타났으며, 폐식용유를 혼합하여 건조한 슬지의 경우 두 번째 피크 값이 첫 번째 피크 값보다 높게 나타났다. 이를 통해 기름과 슬러지를 혼합하여 건조하는 과정에서 슬러지 내로 치환된 기름이 건조물의 열적특성에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 하수슬러지 연료탄 기준에 따라 착화온도를 분석한 결과 폐식용유를 혼합한 경우 원슬러지에 비해 착화온도가 높아지는 것을 알 수 있었으며, 이와 반대로 이온정제유를 혼합한 경우 원슬러지에 비해 착화온도가 낮아지는 것을 알 수 있다. 이상의 결과로부터 유온감압증발장치를 이용하여 건조한 슬러지는 혼합 기름의 종류에 따라 자연발화 온도가 다르게 나타나므로, 최소 370℃ 이하에서 건조슬러지를 저장 및 이송시 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다.

This research was performed to evaluate the physicochemical characteristics of waste oil, waste solvent, and waste paint as waste derived fuel (WDF) feeding materials and WDF. Low heating values (LHVs) were in the ranges of 8,313.8 ~ 10,989.5 kcal/kg for waste oil, 4,109.1 ~ 9,890.6 kcal/kg for waste solvent, 5,733.7 ~ 8,051.0 kcal/kg for waste paint, and 5,184.2 ~ 10,679.0 kcal/kg for WDF. Sulfur contents showed 0.010 ~ 1.900% for waste oil, 0.000 ~ 0.073% for waste solvent, 0.004 ~ 0.581% for waste paint, and 0.001 ~ 0.700%, respectively. Chloride contents showed the ranges of 2 ~ 4,870 mg/kg for waste oil, 0 ~ 12,900 mg/kg for waste solvent, 0 ~ 10,700 mg/kg for waste paint, and 'not detected' ~ 4,070 mg/kg for WDF. Cd, As, and Hg were detected minimally in a few sample only. Other heavy metals showed below standard permission value for WDF. Feeding materials for WDF showed greatly different characteristics within even same sorts of wastes. And, as results of LHV, S, Cl, and heavy metal contents, WDF samples investigated in this research satisfied the standard permission value for WDF.

Renewable energy has been focused issue in terms of green house gas (GHG) prevention as well as the sustainable development. One of the most feasible and economical ways to enhance the renewable energy production would be the biomass energy production, which is renewable in terms of carbon neutral. At present, many developed country discovered the biomass resources that will be fitted to their purpose. In Malaysia and Indonesia, palm kernel shell (PKS) was only the waste to dumping on the ground around 5 years ago, but they are exported to all over the countries as a biomass resources. The woody biomass has been the most traditional biomass resources, and their price is so high and quantity is so limited that the electric generation can’t obtain enough quantities to fulfill their renewable energy obligation quarter. Within near future, many types of biomass like rice husk pellet, coconut shell, and empty fruit bunch (EFB) pellet, will be traded commercially and imported to Korea after all. The Korean power plant company using coal try to discover the biomass resources in south. east Asia. In this study, 7 types of biomass was tested for fuel quality as well as the combustion behavior, and compared to each other. It can be found that the fuel property of biomass can be varied with the types and the combustion pattern may not be identical with respect to the types of the biomass. PKS was the very good fuel with high calorific value, but contains some chloride. Wood chips also were a good fuel property cleaner than coal in terms of emission gas. The rice straw, however was not good enough to use as a fuel.