에너지사정은 날이 갈수록 악화일로에 있으며, 이 추세는 장차 그 도를 심화시켜 갈 것으로 전 망된다. 이와 같은 상황하에서 거의 석유베이스의 연료에 의존하고 있는 내연기관 특히 자동차는 경제활동 및 국민생활에 불가결의 수단으로 제공되고 있는 바, 그 수요에 약간의 제동이 걸렸 다고 하지만, 장기적으로 볼 때, 수요증대와 이에 따른 공급증대는 필연적인 것으로 인정되고 있다. 내연기관의 연료로서 석유베이스가 아닌 신대체연료로서 가장 유망시되고 있는 것은 메타 놀과 수소로 보고 있다. 메타놀은 현재 알려진 제조법으로서는, 석탄이나 석유와 같이 매장량이 제한되어 있는 화석의 일차제품에 좌우된다는 문제를 내포하고 있는데 반하여, 수소는 물 및 핵에너지로부터 얻어지므로, 장기적으로 볼 때 가솔린의 일반적인 대용으로서 탄소를 함유하는 원재료에 의존하지 않는 대상이 되는 것은 수수뿐이다. 수소의 이용에 있어서, 제조소로부터 스탠드까지의 하부조직이 없는 것이, 자동차 내 저장문제와 더불어, 오늘날 수소자동차의 일반적 이용을 지지하고 있다고 하더라도, 수소동력은 그 배출가스가 거의 무해한 까닭으로, 가까운 장래에 시내교통과 같은 특수한 경우에는 활용할 수 있을 것이다. 또한 가솔린과 수소의 혼합 연료에 의한 운전을 서서히 도입함으로써, 수소기술로의 전환이 용이하게 된다. 이렇듯 탄소를 함유하는 원료에 의존하지 않는 대체연료로서 수소가 유망시되고 있는데, 이 때 신연료의 이용 가능성만이 중요한 것이 아니고, 연료의 제조, 저장과 분배, 수송, 그리고 자동차의 운전에 이 르기까지의 문제를 기술적 및 경제적 관점에서 파악하여야 한다. 그 가운데서, 특히 신연료가 자동차기관을 중심으로 한 내연기관의 대체연료로서 적합하냐 아니냐, 또한 기관, 연료계통 등에 별로 개조를 가할 필요가 있느냐 없느냐 하는 기술적 파악이 먼저 제기된다. 앞으로 이 문제에 한하여 논의하기로 한다.
본 논문에서는 병렬형 하이브리드 자동차 (PHEV) 파워트레인 구성요소 정격설계와 내연기관의 최적 운전을 위한 퍼지논리제어에 대하여 기술한다. 내연기관, 전동기, Energy Storage System (ESS)과 같은 파워트레인 구성요소들의 정격은 에너지 개념과 Electrical Peaking Hybrid (ELPH)를 이용하여 설계 하였으며 내연기관의 운전효율을 증가시키기 위해 퍼지논리를 사용하여 파워트레인의 전력흐름을 제어하였다. 제안된 퍼지논리는 설계된 구성요소 정격값을 바탕으로 PHEV PSIM 시뮬레이터를 구성하고 시뮬레이션 하여 그 효용성을 분석하였다.
자동차 산업은 친환경 규제 대응과 함께 운전자의 안전성, 편의성 등 운전자의 가치 증대에 초점을 맞추어 IT기술이 융합된 전장기술의 필요성이 증가하고 있으며, 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 이는 하이브리드 자동차나 전기자동차에 사용되는 인버터, 컨버터, 충전기 등의 전력변환장치뿐만 아니라 기존의 내연기관 자동차의 전자 샤시(electronic chassis), 지능형 자동차, 48V 전력시스템 등 다양한 부문의 전장품 개발을 포함한다. 전장품의 증가는 필수적으로 전력부하의 증가를 의미한다. 이러한 전기에너지 소모량 증가에 따른 대안으로 태양광 자동차 같은 친환경 에너지를 보조 전원으로 활용하는 자동차들이 개발되기도 한다. 하지만 이러한 차량 전기에너지의 감소 또는 증가가 연비에 미치는 영향을 판단할 수 있는 관련 연구를 찾기 어려울 뿐만 아니라 현장의 차량 설계자들은 실제 차량을 구현하기 전까지 전기 에너지 변화에 따른 연비 영향성을 판단하기 어려운 실정이다. 이에 따라, 본 논문에서는 내연 기관 차량의 전기에너지 변화에 따른 연비 영향성을 분석하여 보다 효율적인 에너지 사용 방안에 대해 고찰한다. 상용 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 전기에너지 사용별 연비에 미치는 영향을 분석한다.
오늘날 자동차배기의 대기오염공해는 큰 사회문제가 되었으며 선진제국은 이미 오래전부터 배 기정화를 시작하여 상당한 성과를 거두고 있으나 우리나라는 지금이 시작이 아닌가 생각된다. 배기정화는 자동차관계자가 해결해야 할 가장 큰 과제의 하나일 것이다. 자동차의 원동기로서 피스톤식 내연기관을 사용하는 한 최종적으로는 어떠하든 간에 배기처리를 할 필요가 있다. 따 라서 배기처리방법의 성공의 여부는 자동차용 내연기관의 운명이 걸려있다고도 할 수 있다. 이 러한 시점에 있어서 다른 사람 등이 해온 배기처리방법을 고찰해 보는 것도 결코 무의미한 것이 아니라 생각되기에 저자는 약 10년전에 발족한 일본자동차연구소 (JARI : JAPAN AUTOMOBILE RESEARCH INSTITUTE) 에서 시험제작을 하여 중점적으로 배기정화의 연 구를 해온 배기의 완전무해화장치 (JAPECS;JARI Perfect Emission Control System)를 소개하고 이것에 대한 고찰을 하고자 한다. JAPECS의 시험제작연구의 목적은 단지 자동차배기의 완전 무해화장치의 시험제작에 있는 것이 아니고 이 연구를 추진함으로써 1) 내연기관의 배기정화의 궁극적인 가능성을 추구할 수 있는 것과 2) 각 단계의 배기규제에 대처할 수 있는 가장 효과적이고 실용적인 배기처리장치의 개발을 위한 기술적인 검토가 될 수 있는 것으로 되어있다. 이 JAPECS project에서는 현재 사용되고 있는 모든 종류의 자동차엔진의 배기정화를 목표로 하고 있고 최초의 2년은 기초적인 검토에 중점을 두고 그후는 실용화에 중점을 두고 있다.
본 해설에서는 현존 내연기관내의 연소현상에 적용되고 있는 여러 수치적 방법 및 모델에 대한 소개와 주로 유체역학적인 면과 화학반응론적인 면, 화염전파 과정에서의 수치적인 난점들과 그와 같은 수치적 난점들을 유발시키는 물리적 현상 및 그 수치적 난점들을 유발시키는 물리적 현상 및 그 수치적 난점을 해결하는 해결방안을 다루겠으며, 또한 몇가지 내연기관의 연소현상에 대한 수치계산 예를 간략히 소개하고자 한다.
저탄소 자동차가 미래의 자동차 시장을 주도할 것으로 인식되고 있지만, 기존 내연기관 자동차보다 높은 가격과 관련 인프라 부족 등의 장애물로 인해 보급 확대에 여전히 많은 어려움이 있습니다. 본 연구는 아시아 선진국과 자동차 시장의 성숙도를 앞선 한국과 일본의 저탄소 자동차 판매현황과 정책대응을 비교한 것이다.본 연구의 결과는 차세대 저탄소 자동차의 미래 방향에 대한 학계 및 관련 산업 및 정책적 시사점을 제공하는데 목적이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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