• 에너지공학
• /
• 제26권1호
• /
• pp.28-33
• /
• 2017

액화질소 엔진은 유해 배출물질을 전혀 배출하지 않는 고청정 동력기관이며, 에너지 밀도면에서 배터리에 비해 크기 때문에 전기자동차에 대한 경쟁력을 가지고 있다. 기존의 액화질소 엔진은 주로 왕복동 방식에 국한되어 왔다. 본 논문에서는 스크롤 팽창기를 적용하는 액화질소 엔진의 개념을 도입하였다. 스크롤 팽창기를 엔진에 적용할 경우 엔진 효율이 증가할 수 있고, 구조의 단순화 구현이 가능하여 기존 왕복동 방식 엔진에 비해 기술적, 경제적 경쟁력을 가질 수 있다. 본 연구에서는 액체 질소 분사압력을 변화시키면서 스크롤 팽창기가 적용된 액화질소 엔진의 성능을 분석하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권1호
• /
• pp.22-28
• /
• 2013

본 논문은 액화 천연 가스(LNG)를 주 연료로 사용하는 선박용의 LNG기화기의 특성을 조사하기 위하여 기화기 내부에서의 열전달 특성을 연구하였다. LNG를 기화하기 위한 가열열원으로서는 주 엔진에서 발생하는 워터 쟈켓의 가온수를 직접 이용하지 않고 열교환기를 통하여 간접 가열된 글리콜 워터(Glycol Water)를 사용하는 시스템을 채택하였다. LNG의 기화 과정은 상변화를 동반하기 때문에 이를 검증하기 위하여 액화질소(LN2)의 기화과정을 통하여 신뢰성을 확보하였고, LNG 기화기 내부의 최적 열적특성을 도출하기 위하여 LNG의 유입량과 가열열원인 글리콜 워터 유량변화에 대한 LNG 기화특성을 연구하였다. 해석 결과 LNG 질량유량이 0.111 kg/s과 가열원수인 부동액 질량유량이 1.805 kg/s일 경우 가스 출구 온도는 약 $6^{\circ}C$로서 LNG 선박의 최적 운전 조건임을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.52-58
• /
• 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.