전세계적인 지구 온난화 문제에 대해 탄소 배출 규제가 강화되고 있다. 이에 탄소를 배출하지 않는 청정 연료인 수소에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 수소는 기존의 가스터빈 연료인 메탄에 비해 매우 다른 연소 특성을 지니고 있어 이에 대한 많은 연구가 필요한 실정이다.

 수소 가스터빈의 주요 문제점은 수소의 높은 화염 온도로 인한 높은 NOx(질소 산화물) 생성과 높은 화염 전달 속도로 인한 Flashback 문제이다. 이러한 문제에 대해 현재 다수의 노즐을 배치하는 마이크로믹서 연소기가 그 해결책으로 떠오르고 있다. 본 연구실에서는 이러한 마이크로믹서 연소기(다중 노즐 연소기)에 기초 연구로서 수소 단일 노즐에 대해 아래의 연구를 진행하였다.

1. Emission characteristics

  • 단일 노즐 연소기에서의 화염 분리 현상과 NOx 생성 특성 분석을 진행
  • 연료 분사 반경(γh)에 따라 화염 구조 분리
  • 화염 분리를 통해 높은 수준의 NOx 감소 효과 검증

2. Flame structure

  • V형 화염과 Narrow V 형 화염 간 구조 전환 특성 분석
  • PIV 레이저 계측을 통한 내부 재순환 영역의 유무로 인한 화염 구조 변화 확인