황 함량이 다른 연료유의 연소과정에서 배출된 입자상 물질의 광학 및 형태학적 특성에 관한 연구 = A Study on the Optical and Morphological Properties of Particulate Matter released from Burning Fuel Oils with Different Sulfur Contents
저자
발행사항
광주 : 조선대학교 대학원, 2024
학위논문사항
학위논문(박사)-- 조선대학교 대학원 : 기계시스템·미래자동차공학과 2024. 2
발행연도
2024
작성언어
한국어
발행국(도시)
광주
형태사항
122 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 박설현
UCI식별코드
I804:24011-200000743132
소장기관
The sulfur content of marine oil fuel is regulated to reduce particulate matter (PM) emissions from ships. Sulfur in fuel alters the physical shape and chemical structure (particularly, carbon nano-structure) of PMs, affecting its optical properties. The optical properties of PM are one of the parameters used to quantify heat transfer in flames and combustion aerosols. However, the influence of sulfur bound in fuels on the PM formation process and there have been few investigations on the optical characteristics (scattering and absorption) of PM produced from burning sulfur-containing fuels. Therefore, in this thesis, scattering albedo estimations and refractive indices based on morphological and chemical studies were developed to assess the optical properties of particulate matter formed from fuel oils with varying sulfur content.
In this thesis, two types of fuel oils (Ultra Low Sulfur Diesel, ULSD and Marine Diesel Oil, MDO) with varying sulfur content were burned in a coaxial diffusion burner and PMs generated from burning two fuels at atmospheric pressure were introduced into a transmission cell (TC) to measure light transmittance. While measuring light transmittance, the length and temperature of the diffuse flame were also measured. The PMs passed through the TC was then collected on a quartz fiber filter and analyzed for their morphological and chemical structure. Transmission electron microscope (TEM) and high resolution transmission electron microscope (HRTEM) analyses were used to determine morphological parameters that are closely related to scattering in optical properties, such as primary particle diameter, aggregate radius of gyration, and fractal parameters. Nanostructure analysis was used to calculate fringe length, separation distance, and tortuosity, while thermogravimetric analysis was employed to analyze oxidative reactivity. Additionally, various analyses including Raman spectroscopy, total carbon ratio, and optical band gap estimation were performed to assess the chemical structure of PM. Furthermore, Ion Chromatograph (IC) was used to detect sulfate ions in the PM.
The morphological and chemical structural properties of ULSD and MDO PMs were found to be influenced by the sulfur content of the fuel. The MDO PMs exhibited large single primary particle and agglomerate sizes compared to ULSD PMs. MDO PMs had a strong oxidation reactivity, which resulted in short carbon fringe lengths and a lower separation degree and tortuosity than ULSD PMs. Both MDO and ULSD PMs caught at the diffusion flame tip exhibited a high proportion of elemental carbon (EC), while MDO PMs included more organic carbon (OC) than ULSD PMs. Similarly, the MDO PMs had a greater first Raman band than the ULSD PM, indicating their more amorphous nature. Sulfur in the fuel was found to be responsible for the changes in morphology and chemical structure. IC analysis of PMs collected during the same time period revealed roughly five times higher sulfate ions in MDO PMs. It was believed that MDO's high sulfur content produces more sulfur dioxide (SO2) during combustion and alters the temperature within the flame, influencing the morphology and carbon structure of the PM. It further appeared that the reaction of sulfur with oxygen causes a tiny fraction of oxygen to react with carbon, resulting in the highly amorphous PM.
The study found that MDO PMs have higher scattering properties, as estimated by the scattering albedo using refractive index combined with morphological features. However, the commonly used refractive index fails to account for the overstated absorption induced by PMs. The findings suggest that sulfur-containing fuels have lower real and imaginary refractive index values compared to conventional hydrocarbon fuels.
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
학술연구정보서비스(이하 RISS)는 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 | 보유기간 | |
---|---|---|---|---|
학술연구정보서비스 이용자 가입정보 파일 | 한국교육학술정보원법 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 |
구분 | 담당자 | 연락처 |
---|---|---|
KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 김태우 | - 이메일 : lsy@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0439 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 이상엽 | |
RISS 개인정보 보호책임자 | 대학학술본부 장금연 | - 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)