• 대한기계학회논문집B
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• 제39권4호
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• pp.371-378
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• 2015

전기자동차 레인지 익스텐더는 소형 엔진으로 구동되는 발전기 시스템(초소형 파워팩)으로서 자동차 운행 중 지속 충전을 통하여 운전 거리 및 시간을 연장한다. 기존 가솔린 엔진 파워팩은 복잡한 구조와 낮은 에너지 밀도로 인하여 고출력 소형 시스템 구현에 한계가 있다. 반면, 가스터빈 파워팩은 출력밀도가 매우 높고 고속화를 통해 시스템의 소형화가 가능하다. 본 연구에서는 전기자동차 레인지 익스텐더로 활용하기 위하여 초소형 가스터빈, 자동차용 알터네이터, 배터리를 사용한 초소형 가스터빈 파워팩 실험장치를 개발하고, 무부하 및 부하 조건에서 동력전달 기어비 및 알터네이터 전기부하에 따른 운전 특성 및 발전 성능을 측정하였다. 실험 결과, 부하 변화에 따른 발전 성능의 변화는 없었으며, 코어터빈 속도가 150 krpm 일 때 최대 전기적 출력은 0.8 kW 로 측정되었다. 또한, 동력축의 3:1 감속을 통해 전기적 출력은 1.5 kW 로 88% 증가하였다. 따라서, 본 연구의 초소형 가스터빈 파워팩은 배터리 부하변동에 대해 안정적인 전력생산이 가능하며, 전기자동차용 레인지 익스텐더로 적용가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권11호
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• pp.1005-1013
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• 2010

본 연구는 HCCI 엔진의 운전조건을 고려한 혼합연료의 감압비등 분무제어방법을 평가하기 위하여 수행하였다. 2상영역이 존재하는 혼합연료는 고비점성분의 증발촉진과 함께 연료분무의 급격한 증발을 유도할 수 있는 감압비등분무를 이용함으로써 저온 및 저밀도장에서 혼합기형성과정의 제어가 가능하다. HCCI 엔진은 이러한 분위기조건에서 연료를 조기분사하기 때문에 착화성이 높은 경유와 휘발성이 높은 가솔린성분으로 함유한 혼합연료의 감압비등현상을 이용함으로써 액체연료의 분열, 미립화와 같은 물리적 제어 및 착화연소에 의한 화학적 제어를 실현할 수 있다. 본 연구는 혼합연료의 성분과 몰분율을 주요변수로 설정하여 정적용기 내에 분사된 연료분무의 감압비등현상을 슐리렌 화상 및 Mie 산란광을 촬영한 후, 화상처리과정을 통하여 이루어졌다. 그 결과로 감압비등현상은 비교적 저온 및 저밀도장에서 분무구조가 크게 변화함을 알 수 있었으며, 조기 연료분사시기에서 감압비등분무를 이용한 혼합기형성을 제어함으로써 HCCI 연소에 적용이 가능할 것으로 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제25권5호
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• pp.11-18
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• 2021

수소는 동일한 공연비(AF ratio, Air-to-fuel ratio)에서 가솔린에 비해 점화에너지가 현격히 낮기 때문에, 희박한 혼합기 조건에서도 안정적으로 연소할 수 있는 장점을 가지고 있어 연소를 기반으로하는 내연기관에도 적용이 가능하다. 그러나 일부 연소조건에서 역화(Back-fire) 혹은 조기 점화(Pre-ignition)와 같은 이상 연소가 발생하기 쉬운 문제를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 엔진의 흡기(Intake gas mixture)를 구성하는 신기(Fresh air)와 수소 연료를 각각 냉각하여 공급함으로써, 역화를 최소화하여 최고 출력을 향상하는 연구를 진행하였다. 2.4 L급 전기점화(SI, Spark-ignition)엔진이 사용되었으며 수소는 포트분사 방식(PFI, Port Fuel Injection)으로 공급하였다. 신기의 온도는 터보차저가 장착된 상황에서 인터쿨러(Intercooler)를 이용하여 제어하였으며, 수소의 냉각은 칠러의 냉매와 열교환기를 통하여 직접 냉각 후 공급하였다. 그 결과 신기의 온도를 10~20 ℃가량 냉각시킬 경우 최고출력이 약 6.5~8.6 % 가량 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, 수소를 -6 ℃까지 냉각하여 공급할 경우 마찬가지로 약 7.7 % 가량의 최고 출력을 향상할 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.962-973
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• 2017

대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 이용하여 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후처리 시스템 등의 연구를 통하여 차량 배기가스 및 온실가스를 감소시키고자 노력하고 있다. 이에 본 연구에서는 각기 다른 차량기술이 적용된 휘발유, 경유, LPG를 연료로 사용하는 7대의 차량을 대상으로 국내 외에서 법적시험모드로 사용되고 있는 도심모드, 고속모드, 급가 감속, 에어컨사용 및 겨울철 특성을 반영한 저온모드에서 온실가스의 배출특성을 확인하고자 하였다. 사용연료에 관계없이 대부분의 온실가스는 저온인 Cold FTP-75 모드에서 가장 안 좋은 결과가 나타나는 경향을 가지고 있다. 각 차량별 온실가스 증가 요인으로는 가솔린 차량인 A차량(2.0 MPI)과 B차량(2.4 GDI)에서는 최고속 및 급가 감속, 에어컨 사용, 저온 조건의 순인데 비해 E차량(1.6 T-GDI)은 에어컨 사용, 최고속 및 급가 감속, 저온 조건의 순이다. G차량(LPLi)은 에어컨 사용, 저온, 최고속 및 급가 감속 조건의 순으로 가솔린 차량과 다른 특성을 가지고 있다. 경유 차량에 있어서는 A차량(2.0 w/o DPF)과 B차량(2.2 w/ DPF)은 최고속 및 급가 감속, 에어컨 사용, 저온 조건의 순이었고, F차량(1.6 w/ DPF)은 저온, 에어컨 사용, 최고속 및 급가 감속 조건의 순으로 확인되었다. 따라서, 각 연료별로 배출가스 저감 기술을 다르게 적용하여야 효과적인 방법이라고 할 수 있겠다.

• 기술혁신연구
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• 제26권3호
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• pp.37-68
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• 2018

본 논문에서는 차량용 반도체가 제품 출하 후 사용 환경에 따라 발생되는 불량률을 데이터 마이닝 기법을 이용하여 분석하였다. 20세기 이후 가장 보편적인 이동수단인 자동차는 전자 컨트롤 장치와 자동차용 반도체의 사용량이 급격히 증가하면서 매우 빠른 속도로 진화하고 있다. 자동차용 반도체는 차량용 전자 컨트롤 장치 중 핵심 부품으로 소비자들에게 안정성, 연료 사용의 효율성, 운전의 안정감을 제공하기 위해 사용되고 있다. 자동차용 반도체는 가솔린엔진, 디젤 엔진, 전기 모터를 컨트롤하는 기술, 헤드업 디스플레이, 차선 유지 시스템 등 많은 부분에 적용되고 있다. 이와 같이 반도체는 자동차를 구성하는 거의 모든 전자 컨트롤 장치에 적용되고 있으며 기계적인 장치를 단순히 조합한 이상의 효과를 만들어 내고 있다. 자동차용 반도체는 10년 이상의 자동차 사용 기간을 고려하여 높은 신뢰성, 내구성, 장기공급 등의 특성을 요구하고 있다. 자동차용 반도체의 신뢰성은 자동차의 안전성과 직접적으로 연결되기 때문이다. 반도체업계에서는 JEDEC과 AEC 등의 산업 표준 규격을 이용하여 자동차용 반도체의 신뢰성을 평가하고 있다. 또한 자동차 산업에서 표준으로 제시한 신뢰성 실험 방법과 그 결과를 이용하여 개발 초기 단계 및 제품 양산 초기단계에서 제품의 수명을 예측 하고 있다. 하지만 고객의 다양한 사용 조건 및 사용 시간 등 여러 변수들에 의해 발생되는 불량률을 예측하는 데는 한계가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위하여 학계와 산업계에서 많은 연구가 있어왔다. 그 중 데이터 마이닝 기법을 이용한 연구가 다수의 반도체 분야에서 진행되고 있지만, 아직 자동차용 반도체에 대한 적용 및 연구는 미비한 상태이다. 이러한 관점에서 본 연구는 데이터 마이닝 기법을 이용하여 반도체 조립(Assembly)과 패키지 테스트(Package test) 공정 중 발생 된 데이터들간의 연관성을 규명하고, 고객 불량 데이터를 이용하여 잠재 불량률 예측에 적합한 데이터 마이닝 기법을 검증하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1108-1119
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• 2018

대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 위해 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후 처리 시스템 등의 많은 접근을 통하여 차량 배출가스와 온실가스를 감소시키려고 노력하고 있다. 이러한 연구들은 주로 차량의 배출가스 (규제 및 미규제물질, PM 입자 배출 등)와 온실가스의 두 가지 이슈로 진행되고 있다. 자동차의 배출가스는 환경오염과 인체에 악영향을 주는 많은 문제를 일으키고 있다. 이러한 배출가스를 줄이기 위하여 각국에서는 배출가스 시험모드를 새로 만들어 규제하고 있다. 2007 년부터 UN ECE의 WP.29 포럼에서 배출가스 인증을 위한 전 세계의 조화된 light-duty 차량 시험 절차 (WLTP)가 개발되었다. 이 시험 절차는 유럽과 동시에 국내 light-duty 디젤 차량에도 적용되어졌다. Light-duty 차량의 대기오염 물질 배출량은 거리 당 무게로 규제되어 있어 주행주기가 결과에 영향을 미칠 수 있다. 차량의 배출가스는 주행 및 환경조건, 주행습관 등에 따라 크게 달라진다. 극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키는데, 이것은 더 많은 연료가 실내를 가열하거나 냉각해야하기 때문이다. 또한 높은 주행속도는 증가된 항력을 극복하기 위해 필요한 에너지로 인해 배출가스 량을 증가시킨다. 일반적으로 상승하는 차량속도와 비교할 때, 급격한 차량가속도도 배출가스를 증가시킨다. 부가적인 장치 (에어컨 또는 히터)와 도로경사 또한 배출가스를 증가시킨다. 본 연구에서는 3대의 light-duty 차량을 가지고 light-duty 차량의 배출가스 규제에 사용되는 WLTP, NEDC 및 FTP-75로 시험을 하였으며, 배출가스가 다른 주행 사이클에 의해 얼마나 많은 영향을 받을 수 있는지를 측정하였다. 배출 가스는 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다. 최대 배출 가스는 주로 냉각 된 엔진 조건에 의해 야기되는 WLTP의 저속 단계에서 발견된다. 냉각 된 엔진 상태에서 배출가스의 양은 시험 차량과 크게 다르다. 이는 WLTP 구동 사이클에 대처하기 위해 다른 기술적 솔루션이 필요하다는 것을 의미한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.874-882
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• 2017

국내 외에서 대기오염에 대한 관심이 점점 증가함에 따라 자동차 및 연료관련 분야의 연구자들은 새로운 엔진설계, 향상된 후처리장치, 청정연료 그리고 연료품질향상을 통해 자동차의 배출가스 감소를 위하여 지속적으로 노력해 왔다. 따라서, 본 연구에서는 자동차의 증발가스와 성능, 환경성에 대해 살펴보고자 하였으며, 연료의 옥탄가 향상제로 쓰이는 바이오 에탄올, 바이오 부탄올, 바이오 ETBE (Ethyl Tertia ry Butyl Ether), MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether)가 환경에 미치는 문제점에 대해 살펴보고자 하였다. 주로 휘발유의 옥탄가 향상제로 쓰이는 바이오 에탄올, 바이오 부탄올, 바이오 ETBE, MTBE가 휘발유 연료 특성 중 증발가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았으며, 바이오 연료 특성에 대한 가솔린 자동차의 가속 및 동력 성능을 살펴보았다. 실험결과 증발가스는 최대 1.04g/test로 모든 시험 연료가 국내 배출가스 기준에 부합함을 알 수 있었으며, 원료에 대한 증기압 측정 결과 바이오에탄올 15kPa, 바이오 부탄올 1.6k Pa로 E3급 연료 제조 시 바이오 부탄올 함유량을 늘리면 증기압과 증발가스 또한 낮게 나타났다. 또한, 바이오 연료의 종류에 따라 유사한 가속 및 동력 성능을 나타내었으며, 바이오 부탄올과 바이오 에탄올 비교시 가속 성능이 약 3.9%, 출력은 0.8% 개선되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.144-151
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• 2016

This study effect of engine oils on regulated fuel economy and emissions including particulate matter (PM) to provide basic data for management of engine oil in vehicles. Three engine oils (Group III base oil, Group III genuine oil with additive package and synthetic oil with poly alpha olefins (PAOs)) were used in one gasoline, one LPG(liquefied petroleum gas) and two diesel vehicles. In the case of diesel vehicles, one is a diesel vehicle without DPF (diesel particulate filter) other is a diesel vehicle with DPF. In this study, the US EPA emission test cycle FTP-75, representing city driving, was used. HORIBA, PIERBURG, and AVL gas analyzers were used to measure the fuel economy and regulated emissions such as CO, NOx, and THC. The number of PM was measured using a PPS (pegasor particle sensor). And, the shape of PMs was analyzed by SEM (scanning electron microscope). The effects of oil type on fuel economy, exhaust gas, and PM were not significant because engine oil consumption by evaporation and combustion in the cylinder is very tiny. Fuel and vehicle type were dominant factors in fuel economy and emissions. HC emission from gasoline vehicles was higher than that from other vehicles and NOx emission from diesel vehicles was higher than that from other vehicles. The number of PM was not affected by the engine oil, but by the driving pattern and fuel. The shapes of the PM, sampled from each vehicle using any test engine oil, were similar.

• 한국전자파학회지:전자파기술
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• 제5권4호
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• pp.83-93
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• 1994

1886년 고트리브 다이믈러와 칼 벤즈가 가솔린 자동차를 개발한 이후 100여년이 지난 지금 자동차는 비약적으로 진보, 발전하여 현대 산업사회와 개인의 생활에 있어 산업운송수단과 이동수단으 로서 필요불가결하게 되어 밀접한 관계를 갖고 있다. 우리나라 자동차 공업의 역사는 자동차가 사회적, 경제적 효용에 따라 그 생산과 보유대수가 날이 갈수록 증가 일로에 있으며, 자동차의 생산대수는 전세 계에서 년간 약 50,606천대('94년)로서 중요한 국가 기간 산업으로 자리하고 있다. 한편 전기, 전자공업의 발전에 따른 자동차의 Car Electronics가 많이 채용되게 됨에 따라 현재의 자 동차에는 대부분이 전자제어 System으로 구성되어 있다. 최근에는 Micro Processor를 이용한 전자부품이 많이 사용되어 전자파에 대한 문제가 다양하게 발생 하고 있다. 예를 들면 미국 캘리포니아주에서 전자점화제어장치와 연료분사 장치를 설치한 구미의 자동 차가 주행중 28MHz, 28W의 아마추어 무선을 탑제한 자동차가 통과할 때 엔진이 고르지 못한 보고가 있 었고, 화학섬유로된 옷을 착용한 전자부품이 다른 부품에 영향을 주는 사례가 맣아지고 있다. 따라서 자동차에는 여러가지의 전장품, 전자기기를 탑재하기 때문에 자동차 자체에서 발생하는 것과 외부로 부터 받는 전자장해 EMI(Electromagnetic Interference), EMS(Electromagnetic Susceptibility) 가 문제로 되어 자동차 및 부품 maker에 의한 EMC(Electromagnetic Compatibility) 평가의 중요성이 고조되고 있다. 차제무전기, 차제무전기, Car-Radio는잡음방해를 많이 받기도 하지만, 잡음원이 되기 도 한다. 또한 Engine 제어, 차속제어, Brake 제어등에 이용되는 전자제품은 방해에 의한 오동작 또는 파괴가 발생하여 주행기능, 안전성에 문제가 야기되지 않도록 해야 한다. 이러한 전자기 환경은 모두 RF(Radio Frequence)와 자동차에서의 전자파 장해 문제의 원이 될 수 있다. 자동차 및 그 부품의 전자기 방해에 관한 규격화는 1987년부터 괄목할 만하게 진행되어 이에 따른 규제 움직임이 IEC(International Electrotechnical Commission: 국제전기기술위원회) 산하의 하부기 구인 CISPR(International Special Committeeon Radio Interference: 국제 무선 장해 특별위원회)가 전자기 방해파에 대한 측정법 통일안을 제안 하였고, ISO(International Standardization Organiza- tion: 국제표준화 기구) 가운데 TC 22/SC3가 자동차의 전장품에 대한 장해를 논의히고 있다. 특히, 자동차의 EMC에 관한 국가 규격은 국제 규격에서 저술한 바와 같이 특별히 규정된 것이 없고 VDE(Verband Deutscher Elektrotechniker: 서독전기기술 협회)와 SAE(Society of Automotive Engi- neers: 자동차 기술자 협회)에서 비교적 활발하고 Jaso(Japanese Automobile Standards Organization: 일본 자동차 표준협회)에서 많이 진행중에 있다. 본 고에서는 자동차의 전자제어에 따른 잡음 발생 요인과 전자파 간섭 관련 자동차 규격과 시험평가 방법에 대해 간단히 소개 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.52-58
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• 2023

지구 기상이변에 대해 탄소중립의 중요성이 대두됨에 따라 무탄소 연료인 수소의 에너지원으로서의 활용도 역시 증대되고 있다. 일반적으로 수소는 연료전지(FC, Fuel Cell)에 활용되고 있으나, 이는 연소를 기반으로 하는 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)에도 활용될 수 있다. 특히 연료전지만으로 수소 활용 및 인프라 확장이 어려운 때에 이미 생산 측면이나 공급 측면에서 인프라가 기 구축되어 있는 내연기관은 수소 에너지 저변 확대에 큰 도움을 줄 수 있다. 다만 수소를 연소기반으로 활용할 경우 고온에서 공기 중 질소가 산소와 반응하여 유해배기물질인 질소산화물(NOx, Nitrogen Oxides)이 생성될 수 있는 단점은 존재한다. 특히 냉간 (Cold Start) 운전 영역시 포함될 EURO-7 배기규제의 경우 워밍업(Warm-up) 과정에서 발생하는 배기배출물의 저감을 위한 노력도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2 L급 수소 직접분사방식 전기점화 (SI, Spark Ignition) 엔진을 활용하여 냉각수를 상온에서 88 ℃로 워밍업하는 과정에서 질소산화물 및 연료소모율의 변화 특성을 살펴보았다. 특히 수소는 기존의 가솔린, 천연가스, 액화석유가스(LPG, Liquified Petroleum Gas)와 달리 가연범위(Flammable range)가 넓기 때문에 공기과잉률(Excessive air ratio)을 희박하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 워밍업하는 과정에 있어서 공기과잉률을 1.6/1.8/2.0으로 변화하여 그 결과를 분석하였다. 본 실험의 결과는 워밍업 시 공기과잉률이 희박해질수록 시간당 질소산화물의 배출이 적고, 열효율도 상대적으로 높으나 최종 온도까지 도달 시간이 길어짐에 따라 누적 배출량 및 연료소모율은 악화될 수도 있음을 시사한다.