• 한국가스학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.41-48
• /
• 2009

지난 30년 동안 발생한 천연가스자동차 사고사례를 수집하고 사고원인을 용기의 형태별로 분석하였다. 먼저 국내에서는 지금까지 6건의 사고가 발생하였는데 사고원인으로는 열처리 불량으로 인한 용기파열사고가 3건이고 복합재료의 손상에 의한 용기파열과 천연가스자동차 화재로 인한 용기파열, 그리고 정비불량으로 인한 연료배관 가스누출사고가 각각 1건씩을 기록하고 있다. 국외에서 발생한 사고를 용기 형태별로 살펴보면, 전체 사고용기의 약 29%가 Type I 용기에서 발생하였고, Type IV가 약 24%, Type II가 16%, 그리고 Type III가 14%를 차지하고 있다. 사고원인에 있어서는 원재료 및 제조과정의 오류에 의한 용기파열이 37%로 가장 높았고 용기의 반복사용으로 인한 응력부식균열이 16%로 위 두 가지 사고원인이 전체 사고용기의 절반을 차지하였다. 다음은 PRD의 결함과 과충전으로 인한 용기파열사고가 15%이고 그 밖에 화재 및 원인불명 등이 나머지를 차지하고 있음을 알 수 있다. 이상에서 용기제조자는 용기형태에 관계없이 원재료 및 용기제조공정의 품질관리와 라이너의 부식을 방지하는 도장을 강화해야 하고, 운송사업자는 연료장치의 일상점검을 통해 천연가스자동차의 시설을 항상 안전한 상태로 유지 관리하는 노력이 필요하다고 요약할 수 있다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제13권3호
• /
• pp.123-130
• /
• 2005

In this study, we evaluated the CH4 and CO conversion efficiencies over the oxidation catalysts for natural gas vehicle with lean-burn system. On the fresh catalyst, the conversion efficiency was increased when the loading of precious metal was increased. On the aged catalyst, the conversion efficiency was decreased as increasing the excess air ratio. We could confirm the measuring conversion efficiency of the unsteady state with the FTIR and that of steady state with the GC The temperature increasing ratio of unsteady state is acceptable from 3$^{\circ}C$/min. to 15$^{\circ}C$/min. for the evaluation of catalyst conversion performance , which has within the 4$\%$ of the difference of conversion efficiency. We observed a physical behavior of the thermal aged catalyst's surface using TEM and BET device. It was found that the precious metal was grown to the micro-scopic size by thermal aging process.

• 오토저널
• /
• 제26권3호
• /
• pp.39-43
• /
• 2004

최신의 엔진기술과 배기 후처리 기술만으로는 앞으로 더욱 엄격해질 일본의 신장기 규제치(2005년)를 만족시키기에 한계를 느끼기 시작함으로서 배출가스 저감에 보다 효과적인 대응책이라고 할 수 있는 연료설계가 주목을 받고 있다. 그 대표적인 예로서 천연가스, 석탄 및 바이오 물질을 이용해 제조가 가능한 GTL(Gas to Liquid), DME(Dimethyl Eter) 및 바이오 연료는 석유의 대체연료 뿐만 아니라 유황 및 방향족 성분이 매우 낮은 저공해 연료로도 일본 내에서 연구가 활발히 이루어지고 있다. (중략)

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.84-91
• /
• 2006

A heavy duty hydrogen-natural gas fueled engine can obtain stable operation at ultra lean conditions and reduce emissions extremely. Reduction of $CO_2$ in its engine is one of the most benefit. In this study, rate of hydrogen addition($R_{dH2}$) and compression ratio($\varepsilon$) were investigated including performance of this engine. As results, it was found that phenomenon of pressure oscillation when increasing $R_{dH2}$ and $\varepsilon$, it means occurring knock. It consider that pressure oscillation was increased due to fast burning speed of hydrogen. Even if same compression ratio, pressure oscillation was remarkable increased according to increasing $R_{dH2}$. Therefore, limit compression ratio of knock occurring was reduced by increasing $R_{dH2}$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
• /
• pp.264-267
• /
• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
• /
• pp.231-234
• /
• 2005

수소 기반의 에너지 사회는 중소규모 분산 발전과 연료 전지 자동차에서 시작될 거라는 예측이 지배적이다. 가정용 고분자 연료전지 시스템은 상업화에 가장 가까운 소규모 분산 발전 시스템중의 하나이며, 에너지기술연구위원에서는 가정용 고분자 연료전지에 수소를 공급하기 위한 천연가스 수증기 개질시스템의 개발을 진행해 왔다. 효율 향상과 제작의 용이성, 그리고 소형화에 초점을 맞추어 개발된 prototype-I은 $2.0Nm^3/hr$의 순수 수소 생산 용량을 가지고 있으며, 수증기 개질기와 수성가스 전이 반응기 수중기 생성 장치, 그리고 반응열 공급에 필요한 버너 등을 이중 동심원관에 통합한 형태이다. 수중기 개질과 수성가스 전이 반응을 거쳐 나오는 개질 가스의 조성은 $72.3\%\;H_2,\;4.8\%\;CH_4,\;0.7\%\;CO,\;22.2\%\;CO_2$이며, 이때 S/C 비율은 2.5였다. 고분자 연료 전지 공급 시 요구되는 CO 농도가 10ppm 이하이기 때문에, 본 시스템에는 선택적 산화 반응기를 2단으로 설치하여 CO. 농도를 10ppm 이하로 낮추어주었다. 전체 시스템의 열효율은 LHV 기준으로 $68\%$. Prototype-I의 운전을 통해 설계 개선안을 도출하였으며, 이를 적용해 제작한 prototype-II가 시험 운전 중이다,. 통합된 개질 시스템에서는 각 단위 반응기사이의 열교환을 최적화하여 단위 반응들이 적정 온도 범위에서 일어나도록 유도하는 것이 중요하다. Prototype-II는 수증기 개질 반응기와 WGS 반응기, 수증기 생성 장치 사이의 열교환율을 향상시켜 농도를 $2.5\%$로 감소시키면서 CO의 농도는 $1\%$이하로 유지하였다. 이 결과를 바탕으로 얻어진 메탄 전환율은 $87\%$이고, 열효율은 LHV 기준으로 $75\%$이다. 아울러 개선점을 적용한 선택적 산화 반응기를 제작하였다. 개질 가스와 산소의 혼합을 유도하고, 반응기 온도의 제어를 통해 선택적 산화 반응의 속도와 선택성을 향상시키고자 한다. 시스템의 운전을 통해 메탄 전환율과 열효율의 개선을 진행할 예정이다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제22권2호
• /
• pp.205-212
• /
• 1998

Experiments were conducted to investigate the temperature profile and the emissions conversion efficiency of catalytic converters for natural gas vehicles. Two types of the catalyst structure and several transient engine operating conditions were used. The dual-bed catalyst effectively reduced the emissions in a transient period due to the low heat capacity of the front bed. The lanthanoid additives were effective in improving catalyst durability. When the natural gas fueled engine were operated outside of a very narrow window of excess air ratio (from 0.993 to 1.004), the HC and NOx conversion efficiency dropped off. The drop-off were especially fast on the lean side of the window.

• 한국가스학회지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.34-39
• /
• 2015

최근 차량용 에너지의 소비는 대부분 화석연료로부터 사용된다. 기존 화석 연료를 사용하는 자동차보다 친환경적이며 저렴하고 재생이 가능한 연료의 요구증대로 대체연료 자동차산업이 강조되고 있다. 오늘날 고옥탄가와 높은 자기발화온도 특징을 가지고 있는 천연가스는 저렴한 비용, 기존 화석연료보다 풍부한 매장으로 기존 스파크 점화엔진인 가솔린엔진의 대체에너지로 간주되고 있다. 본 연구는 기존 2리터 가솔린 엔진에 CNG 가스 분사시스템을 장착하여 전소 및 혼소 연료분사시스템을 설치하였다. 또한 CNG전소 및 가솔린/CNG 혼소차량의 ECU 제어전략을 최적화 하였다. 혼소차량에 대하여 NEDC모드 주행결과 가솔린 차량 대비 혼소차량의 CO2 저감율을 16%확인하였다. 또한 CO와 HC의 배기가스 배출량은 가솔린 차량과 동등한 수준을 확보하였다. 하지만 NOx의 배기가스 배출수준은 증가된 현상을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.114-123
• /
• 2018

우리나라의 대기 질 악화현상을 개선하기 위하여 정부에서는 수송부문에 있어서 경유자동차를 대체하는 친환경차량의 보급 필요성을 인식하여, 지난 2000년대부터 천연가스(CNG: Compressed Natural Gas)버스의 보급정책을 실시하여 왔다. 이에 따라 수도권 및 대도시를 중심으로 CNG버스의 보급량이 지속적으로 증가되어 왔다. 그러나, 2014년도 이후 CNG버스의 증가세가 감소하고 경유버스의 감소세가 둔화되는 등 부침을 겪어 왔다. 본 연구에서는 CNG버스 보급정책의 지속적 추진에도 불구하고 CNG버스 구매 량이 꾸준히 증가하지 못했던 원인과 관련하여 그간 선행연구에서 추정에 그쳐왔던 '경유와 CNG의 연료비 차이가 CNG버스 보급량에 미치는 영향'을 회귀분석으로 검증하였다. 아울러 이러한 문제점에 대하여 정부 부처간 서로 다른 정책목표간 조화 필요성을 제시하는 한편, 경유대비 CNG의 연료가격 경쟁력을 높이기 위한 해결방안을 제시함으로써 CNG 버스 보급정책의 타당성을 제고하였다. 이는 앞으로 정부의 LNG화물차 및 무공해차량(Zero Emission Vehicle)을 대상으로 한 친환경자동차 보급 정책을 추진함에 있어서도 새로운 기준으로 추가되어야 할 것이다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제3권3호
• /
• pp.90-96
• /
• 1995

In general, natural gas engine converted from gasoline engine has disadvantage of power decrease. In order to increase power output in natural gas engine, the improvement of in-cylinder flow motion has been believed as the most effective method. In this study, the geometry of combustion chamber in 4 valve DOHC natural gas engine is modified, and in-cylinder flow patterns is analyized. Also engine performance is evaluated according to the modification of in-cylinder flow motion.