일반적인 제트 연료를 사용하는 소규모 발전 시스템의 개발에서 고효율 달성, 안정적 운전, 그리고 크기 축소는 특히 연소기 설계와 관련하여 핵심 과제이다. 이러한 과제에 대응하기 위해, 모델 초소형 연소기의 개념, 설계 및 연소 특성에 관한 연구는 매우 바람직하다. 본 연구에서는 액체 연료 분사를 장착한 초소형 포획 와류 연소기를 제작하고, 가시광 및 [Formula: see text] 화학발광 이미징, X선 위상 대비 이미징, 입자영상유속계, 연소 효율 측정 등 다양한 측정을 통해 연소 특성을 실험적으로 조사하였다. 측정 결과 안정적인 연소는 구현되었으나, 연소 영역과 성능은 운전 조건 및 연료 종류에 따라 상당한 차이를 보였다. 액적의 체류 시간, 이동 거리 및 벽면 온도의 영향에 대한 분석은, 연소 특성의 이러한 변동이 운전 조건, 연료 물성, 벽면 온도 및 열방출 영역의 위치가 연료 액적의 증발에 미치는 복합적 영향에 잠재적으로 기인함을 지지한다.

본 연구는 혹독한 환경에서 기계적 진동과 열 부하를 포함하여 실시간 가스 진단을 위한 소형화, 설치 용이성, 견고성을 고려한 조절식 다이오드 레이저 흡수 분광 센서의 설계 개념 및 성능 검증을 제시한다. 광학 부품은 진동 및 온도 상승에 대해 센서를 소형화하고 신뢰성을 확보하도록 설계되었다. 신호 증폭 및 진동 견고성을 위해 센서 내부에 삼각형-나선 형태의 레이저 빔 경로를 구성하였다. 신호 후처리는 측정 정확도를 향상시키는 것뿐 아니라 진동에서도 센서 출력 신호를 안정적으로 만들도록 설계되었다. 센서의 복잡도를 줄이기 위해 가스 진단에는 단일 흡수선(single absorption line)을 활용하고, 단일 흡수선을 분석하여 가스 특성을 실시간으로 측정하는 절차를 적용하였다. 센서의 성능은 세 가지 시험을 통해 검증하였다: 진동 시험, 가스 특성 측정 시험, 실시간 가스 분석 시험. 진동 시험은 혹독한 환경에서 센서의 견고성을 검증하기 위해 수행하였다. 가스 특성 측정 시험은 각각 압력 범위 10–110 kPa와 온도 범위 300–500 K에 해당하는 공기 조건을 생성하는 가스 챔버를 사용하여 수행하였다. 실시간 가스 분석 시험은 유동 통로에서의 센서 사용성을 검증하기 위해 수행하였다.