전 세계적으로 2050년까지 탄소 중립을 위하여 기존 탄화수소계 연료를 대체할 연료에 대한 연구개발이 활발하게 진행 중이다. 그중 일산화탄소와 이산화탄소 배출이 없는 수소가 주목받고 있다. 하지만 기존 가스 난방 시스템에 수소를 적용할 시 도시가스와 물성 차이가 있어 연소 안정성과 배기 배출물 중 질소산화물 저감에 대한 해결 방안이 필요하다.
본 연구에서는 수소와 도시가스 연소 특성과 NOX 배출량의 차이를 실험을 통하여 검토하고, 수소 전소용 보일러 연소기 개발 시 NOX 저감과 연소 안전성 확보를 위한 기초 연구를 진행하였다. 화염 온도 저감을 위하여 난류 강도 강화 방법을 적용하였으며, 난류 강도 강화 방법으로 연료-공기 유속 증가와 연료 노즐에 Rim을 추가하여 속도 구배를 증가시키는 방법을 적용하였다. 또한, 수소 화염에서 Thermal NOX 생성을 억제시키기 위한 방안으로, 화염 직접 접촉식 열교환기를 연소장에 설치하여 열교환기의 거리에 따른 NOX 배출량을 비교 분석하였다.