• 한국분무공학회지
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• 제26권2호
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• pp.57-66
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• 2021

The reactivity controlled compression ignition (RCCI) is the technology that provides two different types of fuel to the combustion chamber with the advantage of significantly reducing particulate matter and nitrogen oxides emissions. However, due to the characteristics of lean combustion, combustion efficiency is worsened. The conventional type of pistons for conventional diesel combustion (CDC) has mostly been used in the researches on RCCI. Because the pistons for CDC are optimized to enhance flow and target spray, the pistons are unsuitable for RCCI. In this study, a piston that is suitable for RCCI is designed to improve combustion efficiency. The new piston was designed by considering the factors such as squish geometry, bowl depth, and surface area. The experiment was carried out by fixing the energy supply to 0.9kJ/cycle and 1.5kJ/cycle respectively. The two pistons were quantitatively compared in terms of thermal efficiency and combustion efficiency.

• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.511-521
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• 2000

디젤자동차와 같이 희박연소 상태에서 많이 배출되는 질소산화물을 선택적 촉매환원(SCR)으로 제거하기 위하여 제올라이트와 금속산화물을 조합한 촉매를 석영 반응로에서 설험하였다. 환원제는 자동차 배출가스에 포함되어 있어 실용 가능성이 크다고 판단되는 탄화수소 중 안전성 및 환원효율이 좋은 올레핀계 탄화수소인 프로필렌을 사용하였다. 본 연구에서는 제올라이트 및 금속산화물계의 단일촉매 상태에서의 NOx 전환율을 파악하고, 저옹 및 고온에서 활성이 다른 촉매를 기계적으로 조합하여 NOx 전환 활성 온도창(Temperature Window)을 확대하고 내구성이 좋은 촉매를 찾고자 하였다 0.55wt%Pt-$TiO_2$/5wt%Cu-ZSM-5 촉매와 0.28wt%Pt-$TiO_2$/$Al_2O_3$ 촉매 및 1.1 wt%Pt-$TiO_2$/$Mn_2O_3$ 촉매 모두 $400^{\circ}C$를 변곡점으로 저온과 고온에서 NOx 제거활성이 있었는데, 저온에서 활성이 가장 큰 것은 0.28wt%Pt-$TiO_2$/$Al_2O_3$ 촉매이었고, 고온에서는 1.1wt%Pt-$TiO_2$/$Mn_2O_3$(21) 촉매가 제일 높은 활성을 보였다. 그러나 수분 및 아황산가스 공존시와 열적 내구성 면에서는 0.55wt%Pt-$TiO_2$/5wt% Cu-ZSM-5 촉매가 가장 우수하게 나타났다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1134-1144
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• 2018

세탄가는 경유의 품질기준 중 하나로써 디젤엔진에 사용되는 경유 연료의 착화성을 평가하는 항목이다. 세탄가 기준은 현재 자동차용 경유 기준으로 52 이상이며, 일반적으로 세탄가가 높으면 시동성이 좋고 운전이 원활해지나 지나치게 높으면 연소가 불균일해져 매연의 원인이 되고 연료소비량이 증가한다. 현재 국내의 품질시험방법에 규정되어있는 세탄가 측정방법은 CFR엔진을 이용한 세탄가분석, 경유의 밀도와 증류유출온도를 통하여 세탄가를 산출하는 세탄지수, CFR엔진의 단점을 보완하여 고온에서 연료의 연소되는 시간을 통해 세탄가를 측정하는 유도세탄가 등이 있다. 본 연구는 이러한 세탄가를 정유사별, 하 동절기별 시료를 확보하고 이를 분석하여 다양한 인자들에 의한 세탄가 측정방법의 상관관계에 대하여 분석하였다. 이를 통하여 세탄가, 유도세탄가, 세탄지수 순으로 세탄가가 높게 측정 되는 것을 확인하였고, 이를 통하여, 현재 편의성을 이유로 많이 사용되는 세탄지수로 인하여 세탄가 품질미달이 발생할 수 있기 때문에 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.781-788
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• 2013

엔진 설계시 실린더 주요 부품의 온도 분포 계산은 엔진 전체 구조안정성 평가시 열응력에 의한 변형을 고려하기 위해 필수적으로 수행된다. 최근 박용 및 발전용 중속엔진은 압축비 및 출력이 증대 되어 설계되고 있는 추세여서 증가된 연소실 열부하에 의한 영향을 고려하기 위해 열전달 해석의 높은 정확도가 요구되고 있다. 본 연구에서는 엔진 설계시 실린더 주요 부품의 온도 분포를 계산하고 계산된 온도 수준이 설계기준에 만족하는지를 정확히 평가 하기 위한 열전달 해석 프로세스를 정립하였다. 각 주요 열부하 영역의 경계조건 설정 과정을 1 차원 엔진 성능해석 및 3 차원 열유동 해석을 통하여 산출하여 적용하였으며 해석 결과는 해당엔진 모델의 프로토 타입엔진 주요 부품 온도를 계측하여 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권9호
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• pp.909-916
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• 2015

본 연구는 디젤-과산화수소 에멀젼연료의 충돌분무를 대상으로 과산화수소의 혼합비가 증발분무 거동특성에 미치는 영향을 조사하였다. 에멀젼연료의 증발을 위해 온도조절이 가능한 가열판을 사용하여 온도를 $150^{\circ}C$, $200^{\circ}C$ 및 $250^{\circ}C$로 각각 설정하였고, 연료 분사압력을 400bar, 600bar, 800bar 및 1000bar로 설정하여 분사압력이 에멀젼연료의 증발특성에 미치는 영향을 확인하였다. 에멀젼연료의 혼합을 위 한 계면활성제로 span80과 tween80을 9:1의 비율로 혼합하여 에멀젼연료 전체 체적의 3%로 고정하였고 과산화수소의 혼합비율을 EF(Emulsified Fuel)0, EF2, EF12 및 EF22로 설정하여 디젤연료와 혼합하였다. 또한 에멀젼연료 증발 충돌분무의 가시화를 위해 슐리렌방법을 적용하였다. 본 연구의 결과로서 충돌하는 가열판의 온도와 분사압력이 높을수록 에멀젼연료 증발 촉진으로 연료 기상의 확산이 활발해지는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 실제엔진에 에멀젼연료를 사용할 경우 연료 내 과산화수소 증발에 의한 연소실 온도 저하효과와 함께 보다 신속한 혼합기 형성은 엔진배출물의 감소를 일으키는 것으로 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제14권3호
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• pp.41-45
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• 2010

DME(Dimethyl Ether)는 물리적 성질이 LPG와 유사하여 청정하면서 LPG와 잘 섞이고, 세탄가가 디젤연료와 유사하여 디젤을 대체할 수 있는 환경 친화적인 차세대 대체에너지이다. DME는 천연가스, CBM, biomass 등 다양한 원료로부터 제조할 수 있으며 탄소-탄소 직접결합이 없어 연소시 배기가스중에 검댕이나 황산화물이 없다. 한국가스공사에서 개발한 DME 공정은 크게 4개의 section으로 구분할 수 있다. 먼저 합성가스를 제조하는 syngas section 에서는 다양한 합성가스 비율을 제조할 수 있다. 이것은 tri-reforming을 완성하는 과정에서 합성가스 비율을 약 4.0~1.0의 범위로 조절할 수 있다. 두 번째로 $CO_2$ removal section에서 제거되는 $CO_2$는 약 92~99%로서 DME 합성반응기로 유입되는 $CO_2$의 최대 농도는 8%를 넘지 않아야 한다. 세 번째로 DME synthesis section에서 DME 합성 반응기의 반응온도는 높을수록 활성이 좋지만 촉매의 장기 활성을 위해서는 적정한 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 마지막으로 DME purification section에서는 99.5%이상의 고순도의 DME를 정제할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권4호
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• pp.459-466
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• 2012

엔진성능 분석을 위해서는 기관의 정확한 출력이 기본적으로 중요한 인자이며, 또한 오늘날 엔진의 연소압력 분석 장치는 엔진의 연구와 개발, 환경규제 및 엔진의 유지관리를 위해서 필수 장비로 대두 되고 있다. 디젤엔진에서 성능 분석의 정확도는 TDC의 위치를 정확하게 찾는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2행정 대형저속의 선박엔진에서 TDC의 위치에 영향을 주는 인자들의 영향을 조사 분석하고, 정확한 TDC 위치를 파악하기 위한 새로운 방법을 제시하고자 한다. 전보에서 정확한 엔진 출력은 TDC위치의 정확도에 의해서 결정이 되며, '시간기준 계측' 방법 보다 '각도기준 계측' 방법이 정확도 측면에서 우수함을 밝혔다. 또한 압축압력의 피크는 열손실 및 Blow by에 의한 가스누설로 실제 TDC와 차이가 발생하는 손실각(Loss of angle)을 확인하였으며, 이를 이용하여 정확한 출력을 측정할 수 있는 '향상된 시간기준' 방법을 고안하였다. 이 방법은 선박의 주기관의 손실각만 보정함으로써 엔코더가 설치된 실린더의 '각도기준 계측' 방법과 같은 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 정확한 엔진출력의 새로운 계측 방법을 제시하고, 그 결과에 대한 신뢰성을 검증 하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권7호
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• pp.722-728
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• 2015

2013년 1월 1일 이후 발효된 선박 에너지효율관리계획(SEEMP) 규정에 따라 선박에서는 점차 에너지관리에 대한 요구가 증가되고 있다. 이에 따라, 선박의 에너지 사용에 가장 많은 부분을 차지하는 주기관의 연료 사용량 및 출력과 관련된 요소들이 엄격하게 모니터링 되어 질 필요가 있다. 현재 주기관 출력을 모니터링 및 확인하기 위한 많은 장치들이 개발되어 적용되고 있으나 본 연구에서는 저렴하고 장치가 쉬운 각도센서인 엔코더(encoder)를 이용하여 주기관의 출력상태를 실시간으로 파악하기 위한 실험을 하였다. 실제 운항 중인 두 선박의 주기관에서 엔코더와 근접센서를 이용하여 한 사이클 동안의 각속도 변동을 계측하고 이 데이터 값을 토크 변동으로 계산하여 주기관의 토크변동 상태를 조사하였다. 또한, 실린더의 이상 연소 시 발생하는 각속도 변화를 측정하여 착화 실패에 따른 토크 변동을 조사하고 실험의 신뢰성을 확보하기 위해 해상시운전 데이터와 비교하였다. 본 연구를 통해 저렴한 장치를 이용하여 실시간 출력상태를 파악할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제17권4호
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• pp.227-232
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• 2008

이산화탄소는 지구온난화를 일으키는 온실가스의 하나의 주요요인으로 생각되어진다. $CO_2$는 탄화수소를 연료로 사용하는 연소에서 배기가스의 주성분이다. 자동차의 $CO_2$ 배출물에 대한 규제는 최근에 더욱 절박하게 대두되어 왔다. 이러한 심각한 규제는 배기가스를 저감하는 대체연료를 개발할 수 있는 자동차 제품들에게 요구되는 것이다. 본 논문은 가솔린, 디젤, LPG 자동차를 사용하여, FTP-75와 NEDC(ECE15+EUDC) 모두에 따라서 $CO_2$ 배출물과 연료소비율(연비)과의 상관관계를 검토했다. 이 논문을 통해서 탄소중량비가 낮은 연료 일수록 $CO_2$ 발생량의 감소율이 큰 것을 알 수 있다. 사용한 연료에 따라서 $CO_2$ 배출량과 연비와의 관계를 함수로 표현할 수 있었으며, 높은 상관관계를 갖는 것을 알 수 있었다. LPG차량은 휘발유와 디젤차량보다 $CO_2$ 배출량이 적게 배출되는 것을 알 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.88-94
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• 2012

One of the effective ways to reduce both $NO_x$ and PM at the same time in a diesel CI engine is to operate the engine in low temperature combustion (LTC) regimes. In general, two strategies are used to realize the LTC operation-dilution controlled LTC and late injection LTC - and in this study, the former approach was used. In the dilution controlled regime, LTC is achieved by supplying a large amount of EGR to the cylinder. The significant EGR gas increases the heat capacity of in-cylinder charge mixture while decreasing oxygen concentration of the charge, activating low temperature oxidation reaction and lowering PM and $NO_x$ emissions. However, use of high EGR levels also deteriorates combustion efficiency and engine power output. Therefore, it is widely considered to use increased intake pressure as a way to resolve this issue. In this study, the effects of intake pressure variations on performance and emission characteristics of a single cylinder diesel engine operated in LTC regimes were examined. LTC operation was achieved in less than 8% $O_2$ concentration and thus a simultaneous reduction of both PM and $NO_x$ emission was confirmed. As intake pressure increased, combustion efficiency was improved so that THC and CO emissions were decreased. A shift of the peak Soot location was also observed to lower $O_2$ concentration while $NO_x$ levels were kept nearly zero. In addition, an elevation of intake pressure enhanced engine power output as well as indicated thermal efficiency in LTC regimes. All these results suggested that LTC operation range can be extended and emissions can be further reduced by adjusting intake pressure.