수소 혼합 가스의 화염 역화 및 높은 NO_x 배출 문제를 개선하기 위해 미세 예혼합 연소 기술용 회전 절단 버너를 설계하고 산업용 보일러 적용 가능성 연구를 수행하였다. 실험과 수치 시뮬레이션을 결합한 방법으로 미세 예혼합 버너의 당량비 조절 범위 및 수소 혼합비 등이 화염 형태 및 오염물질 배출 특성에 미치는 영향 규칙을 탐색하였다. 실험 결과 미세 예혼합 버너는 0~100%의 넓은 수소 열량비 조절이 가능하며, 수소 첨가는 화염 분포를 더욱 균일하게 하며, 수소 혼합비 증가에 따라 화염 높이는 감소하고 NO_x 질량 농도는 급격히 증가(수소 혼합비 30% 미만)한 후 약 60 mg/m³ 근처에서 변동하는 과정을 겪었다. 수소 혼합비가 증가함에 따라 국부 화염 역화의 임계 당량비가 감소하여 소화 한계와 부분 역화 한계 사이의 안정 연소 범위가 좁아지며, 수소 혼합비 40%일 때 당량비 안정 연소 범위가 가장 넓어 0.54~1.06이다.

수소 혼합 가스; 미세 예혼합 연소; 화염 구조; NO_x 배출