광 산란 기술을 이용한 연료 첨가제의 그을음 억제 효과 분석

   . , 5% ,
첨가제를 첨가한 화염에 대해서 동일한 연구 방법으로 구한 미분 값을 보였다 또한 화염의 높이에 따라 반경방향으로 투과율을 산화영역에서 약 증가하는 것을 관찰하였고 이는 미분 성분이 촉매 역할을 하여 그을음이 산화를 촉진해 화염 안의 그을additives, Transmission, Soot reduction
   2.5 um이하인
소입자(PM)라고 하는데, 이런 입자들은 화석연료의 연 소과정을 통해 배출되거나 다양한 화학반응에 의하여 공 기 중에서 형성된다. 입자의 지름이 약 입 본 논문은 2014학년도 충북대학교 학술연구지원사업의 연구비 지원에 의하여 연구되었음. * Corresponding Author : Kibum Kim (Chungbuk National Univ.) Tel: +82-43-261-2446 email: Received May 16, 2016 Revised (1st June 22, 2016, 2nd July 1, 2016, 3rd July 6, 2016) Accepted July 7, 2016 Published July 31, 2016식(2)에서 λ 0 는 진공상태에서 입사파장을 의미하고, m 0 은 주위 매질의 굴절률로 다음과 같다.식(3)에서 n은 빛의 일반적인 굴절률이고, 허수항의 k 는 흡수를 의미한다. 상대적인 굴절계수는 다음과 같이 정의한다.상대적인 굴절 계수의 크기는 다음과 같다.
   Rayleigh 영역에서, 수직-수직 미분 산란 단면적 (cm 2 /sr)은 식 (6)으로 정의 되는데, 이것은 산란면에 대 해 입사광과 산란광 모두 수직으로 편광된 것을 의미한 다.

   억제제(Fe(CO) 5 ) 4000 ppm으로 9.4 cm 25개의
가지고 제어 되었다. 또한 그을음 발생 의 효과를 조사하기 위하여 연료 질량 당 첨가제를 이소옥탄에 공급하였다. 이렇게 생성된 화염을 수직 높이에 따라 조사하기 위하여 버너가 수직으로 이 동되게 하였고, 버너 입구에서 약 높이를 시작으 로 화염의 끝까지 다른 지점에서 화염 속 그을음 입자의 특성을 조사하였다.
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   nm인
3.2 광학 계측 시스템 그을음 입자들의 산란 물성치들을 정의하기 위해 사 goes into the system through the annulus array 용된 광학 실험 장치를 Fig.3에 나타내었다. 파장이 of ports whereas isooctane and nitrogen flow 더블 진동수 Q-스위치 ND:YAG 펄스레이저를 광 through the tube in the center.앞서 얘기한 것처럼, 미분 산란 계수는 화염 안에서 산란 입자들의 수밀도를 계산하는데 매우 중요한 매개변 수이다. 측정한 산란 신호는 다음과 같이 정의된 다.여기서 Io 는 입사광의 세기이며,  는 광학부품 의 효율,   는 산란부피, 그리고  는 입체각이다. N 과 ′   는 수밀도와 미분 산란 단면적이다. 이러한 매개 변수들 중     등은 직접 측정이 가능하나 아주 정밀하게 계측하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 계측하고 자하는 입자의 산란 신호와 이미 잘 알려진 참고 산란 신호의 비를 구하여,    직접적인 계측을 회피 할 수 있다. 이 방법으로   ′    는 아래와 같은 식으 로 계산될 수 있다.2 10 -8 4 10 -8 6 10 -8 8 10 -8 1 10 -7 1.2 10 -7 1.4 10 -7 1.6 10 -7 1.8 10 -7 time (s)
   PMT로 S VV = I o η ( Δ V ΔΩ ) N σ VV ' (9) PMT와 , , ( )의

   가 된 후 화염의 높이가 증가할수록 꾸준히 감소하는 것 을 알 수 있다. 이 경향은 본 연구에서 조사한 화염의 영 역이 그을음 입자 성장에서 산화 영영이라는 것을 의미 한다. 이것은 확산화염의 특성이기도 하다. 철 연료 첨가 제를 첨가한 화염과 첨가하지 않은 화염에서 이 미분 산 란 계수는 그을음 성장 영역에서는 뚜렷한 차이가 없다. 반면, 화염의 높이가 14 cm이상이 되는 산화영역에서는 연료 첨가제를 첨가한 화염에서 확실히 작은 값을 보인 다. 이는 연료 첨가제는 그을음 성장 영역에서는 그을음 억제의 그을음의 산화를 촉진하는 촉매 역할을 하는 것 을 알 수 있다. 0.01 0.001 ) -1 sr -1 (cm VV ' K 0.0001 unseeded seeded 10 -5 10.1 12.1 14.1 16.1 18.1 20.1 22.1 24.1 26.1 Height (cm)

   1.

   2.

   5% 3.
본 연구에서는 광 산란 기술을 이용하여 확산화염에 서 그을음 입자의 성장 및 산화 과정을 미분 산란 계수 를 이용하여 분석하였고, 화염에서 발생하는 그을음 생 성을 줄이는 연료 첨가제의 효과를 조사하였다. 본 연구 에서 얻은 주요 결과는 다음과 같다. 그을음 입자 진화 영역에서는 두 화염 모두에서 그 을음 저감의 뚜렷한 특성을 관찰하기 쉽지 않지만, 산화 영역에서는 그을음이 줄어드는 경향이 뚜렷 이 나타났다. 연료 첨가제를 첨가한 화염에서는 산화가 더 촉진 되어 그렇지 않은 연료에 비해 미분 산란 계수가 더 낮고, 투과율도 약 정도 더 높은 것을 알 수 있다. 연료 첨가제의 역할은 그을음 입자 자체의 생성을 억제하기 보다는 산화과정에서 그을음 입자의 산 화를 촉진하는 촉매 역할을 하는 것으로 사료된다.