With the increasing attention to environmental pollution caused by particulate matter globally, the automotive industry has also become increasingly interested in particulate matter, especially particulate matter generated by automobile brake systems. Here, we designed a coating composition and analyzed its mechanical properties to reduce particulate matter generated by brake systems during braking of vehicles. We designed a composition to check the mechanical properties change by adding Cr3C2 and YSZ to the WC-Ni-Cr composite composition. Based on the designed composition, coating samples were manufactured, and the coating properties were analyzed by Vickers hardness and ball-on-disk tests. As a result of the experiments, we found that the hardness and friction coefficient of the coating increased as the amount of Cr3C2 added decreased. Furthermore, we found that the hardness of the coating layer decreased when YSZ was added at 20vol%, but the friction coefficient was higher than the composition with Cr3C2 addition.

기후 변화에 따른 위험성은 전 세계적으로 오랜 기간 강조되고 있으며, 이를 극복하기 위한 노력은 해운분야에서도 국제해사 기구를 중심으로 이어지고 있다. 연소과정에서 발생한 매연을 제어하기 위하여 매연 생성 특성에 관한 연구는 필수적이다. 본 연구에서는 에틸렌 가스를 기반으로 한 대향류 확산화염에서 불활성 기체인 질소를 혼합하여 화염온도, 화염형태, 매연 생성 관련된 화학종의 상태변 화를 확인하기 위해 광소멸법과 화학반응 수치해석을 수행하였다. 연구 결과. 질소의 혼합비율이 증가함에 따라 화염온도 감소와 매연체 적분율 감소로 이루어졌다. 매연 입자가 분포하는 구간도 감소하였으며, 30% 이상 혼합비율이 높아지면 체적분율 감소율이 감소하였다. 매연 성장에 관여하는 화학종들의 몰분율도 감소하였다. HACA 반응 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율에 따라 영향을 받으나, 홀수탄소 경로 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율뿐만 아니라 화염온도 영향을 받는 것을 확인하였다.

A Cu-15Ag-5P filler metal (BCuP-5) is fabricated on a Ag substrate using a high-velocity oxygen fuel (HVOF) thermal spray process, followed by post-heat treatment (300oC for 1 h and 400oC for 1 h) of the HVOF coating layers to control its microstructure and mechanical properties. Additionally, the microstructure and mechanical properties are evaluated according to the post-heat treatment conditions. The porosity of the heat-treated coating layers are significantly reduced to less than half those of the as-sprayed coating layer, and the pore shape changes to a spherical shape. The constituent phases of the coating layers are Cu, Ag, and Cu-Ag-Cu3P eutectic, which is identical to the initial powder feedstock. A more uniform microstructure is obtained as the heat-treatment temperature increases. The hardness of the coating layer is 154.6 Hv (as-sprayed), 161.2 Hv (300oC for 1 h), and 167.0 Hv (400oC for 1 h), which increases with increasing heat-treatment temperature, and is 2.35 times higher than that of the conventional cast alloy. As a result of the pull-out test, loss or separation of the coating layer rarely occurs in the heat-treated coating layer.

선박의 건조공정 중 강재의 절단과 곡 가공, 용접에 있어 화염의 사용은 필수적이다. 현재 조선소의 강재 절단과 가공 과정에서 는 아세틸렌이 화염 연료로 가장 많이 사용되고 있지만, 폭발 사고의 위험성과 상대적으로 적은 발열량의 한계로 최근에는 프로판 연료의 활용이 증가하고 있다. 하지만 프로판 연료는 상대적으로 가공 속도가 느리고, 가공 시 슬래그의 발생빈도가 높아 품질이 저하된다. 대체 연료로써 프로필렌이 주목받으며 가공 속도와 품질향상에 대한 기대가 증가하고 있다. 프로필렌은 발열량이 우수한 연료로 강재 가공 간 생산성과 가공 품질의 우수성을 갖추고 있다. 이에 본 논문에서는 프로판, 프로필렌 화염을 이용한 철판 가공 시 각 연료의 연소 특성을 분 석 및 비교하였다. 프로필렌 화염을 이용한 철판 가공 시 배출되는 온실가스와 유해가스를 프로판 연료의 배출량과 비교하여 저감효과를 실험적으로 확인하였다. 또한, 가공 연료에 따른 입열량이 선박용 강재의 기계적 강도 변화에 미치는 영향을 알아보기 위해 열 분포실험과 인장시험을 수행하였다. 실험 결과로, 대체 연료인 프로필렌을 사용할 때 프로판 연료에 비해 온도분포가 고르게 나타났다. 기계적 강도 실 험 결과로 인장강도의 저하는 관찰되지 않았으나, 변형률은 감소하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 향후 실제 조선소의 강재 가공 및 절단과정에 적용하였을 때, 발생하는 문제점에 대한 분석 및 보완연구를 수행할 예정이다.

In this study, a new manufacturing process for a multilayer-clad electrical contact material is suggested. A thin and dense BCuP-5 (Cu-15Ag-5P filler metal) coating layer is fabricated on a Ag plate using a high-velocity oxygen-fuel (HVOF) process. Subsequently, the microstructure and bonding properties of the HVOF BCuP-5 coating layer are evaluated. The thickness of the HVOF BCuP-5 coating layer is determined as 34.8 μm, and the surface fluctuation is measured as approximately 3.2 μm. The microstructure of the coating layer is composed of Cu, Ag, and Cu-Ag-Cu3P ternary eutectic phases, similar to the initial BCuP-5 powder feedstock. The average hardness of the coating layer is 154.6 HV, which is confirmed to be higher than that of the conventional BCuP-5 alloy. The pull-off strength of the Ag/BCup-5 layer is determined as 21.6 MPa. Thus, the possibility of manufacturing a multilayer-clad electrical contact material using the HVOF process is also discussed.

In this study, the combustion characteristics of low calorific gas (LCG) fuels are investigated by numerical simulation. PREMIXED code is used to predict the flame structure and NO emission with two mechanisms, which are GRI 3.0 and USC II chemical reaction mechanisms for CH4 and LCG 8000 and LCG 6000, respectively. Also, elementary reactions related with production and destruction for OH radical are studied because OH radical is dominant for burning velocity and NO emission. As results, the production and the destruction of OH radical for CH4 and LCG 8000 using GRI 3.0 are dominated by reactions of No. 4, No. 2 and No. 3 and by No. 5, No. 3 and No. 7, respectively. For LCG 6000 using USC II, reactions of No. 3, No. 4 and No. 11 and of No. 7, No. 8 and No. 12 dominates to the production and the destruction, respectively. In addition, NO emissions for LCG gas fuel are generated by thermal NO because the flame temperatures are over 1800 K.

아산화질소(Nitrous oxide, N2O)는 지구온난화 물질의 하나로 이산화탄소에 비해 지구온난화효과가 310배 강하고 분해하는데 120년이 소요되기 때문에 오존층 파괴에 주범으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 N2O를 저감하기 위해 고온 열분해 기술을 적용하여 N2O 저감 공정에서 발생하는 NOx 배출 특성에 대해 조사하였다. 고온 유동장을 형성하기 위해 동축 분젠 예혼합 화염을 열원으로 채택하였으며 실험 변수로는 노즐출구속도, 동축류 속도 및 N2O 희석률로 설정하였다. 실험 결과, NO 생성률은 노즐출구속도 및 동축류 유량에 관계없이 N2O 희석률이 증가함에 따라 증가하였다. NO2의 경우에는 연소 불안정성(Kelvin Helmholtz 불안정)이 억제된 안정된 예혼합 화염에서 다량으로 배출되었는데, 이는 화염 면 부근에서 감소된 N2O의 체류시간으로 인해 열분해 시간이 충분하지 않기 때문인 것으로 사료 된다. 따라서 N2O의 저감 효율을 증진시키기 위해서는 K-H 불안정성이 발생되는 노즐출구속도를 선정하여 화염 면 부근에서 발생되는 와류(toroidal vortex) 형태의 유동 구조를 형성하는 것이 N2O의 체류시간을 증가시키는데 효과적인 것으로 판단된다.

연소실 내 공조현상으로 인해 발생되는 열음향 불안정성은 안정적인 연소시스템을 구현하기 위해 해결해야 하는 고질적인 문제로 제기되어 왔다. 열음향 불안정성은 크게 1차 2차 열음향 불안정성으로 나뉘며, 본 연구에서는 열음향 불안정성 중 2차 열음향 불안 정성의 천이에 관해 열손실이 미치는 영향에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 2차 열음향 불안정성을 발생시키기 위해 한쪽 끝이 열린 1/4 파장 공명기를 채택하여 수직으로 설치하였고, 공명기 내부에는 예혼합 가스를 주입하였다. 또한 공명기 상단으로 발생하는 열손실 효과를 비교하기 위해 추가적으로 외부 동축류 관을 설치하였다. 연료 농후조건의 예혼합 가스만을 채택하여 주입하였기 때문에 동축관 에 주입되는 기체에 따라 공명기 상부에 추가적인 확산화염이 형성될 수 있다. 그 결과 확산화염이 발생되었을 경우 공명기 상단으로의 열손실이 감소하며 2차 열음향 불안정성이 발현되었으며, 확산화염이 억제되어 공명기 상단으로의 열손실이 증가하였을 경우 2차 열음향 불안정성의 발현이 억제되는 결과를 도출하였다.

In this study, the laminar burning velocity of low calorific gas fuels are verified through the comparison and examination of experimental and predicted results. The bunsen burner which has contraction nozzle is used to measure the laminar burning velocity with the cone angle method. In addition, PREMIXED code combined with two mechanism, i.e., the GRI 3.0, and USC II reaction mechanisms is used to predict the laminar burning velocity. As heating value decrease, the laminar burning velocity correspondingly decreases due to inert gases in the fuels. Through the comparison and analysis of the experimental results and the predicted results, it is confirmed that LCF 9000 and LCF 8000 with the GRI 3.0 reaction mechanism and LCF 7000 and 6000 with the USC II reaction mechanism have a similar distribution of laminar burning velocity between the experimental result and the predicted result. This similarity is due to a large amount of propane, which is not suitable for the GRI 3.0 reaction mechanism in LCF 7000 and 6000.

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.