• 한국가스학회지
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• 제17권6호
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• pp.20-26
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• 2013

본 연구에서는 기존 상용 12리터급 경유엔진을 베이스로, 천연가스 연료공급시스템을 추가함으로써 천연가스-경유연료를 동시에 사용하는 혼소엔진을 개발하였다. 전체적인 제어는 기존의 경유엔진 ECU를 이용하고, 추가적인 혼소 ECU를 제작하여 경유와 천연가스 연료가 최적으로 공급되도록 시스템을 구성하였다. 천연가스 연료는 MPI 방식으로 흡기메니홀드에 어뎁터를 이용하여 설치하였다. 혼소엔진의 실험결과, 경유엔진과 동등한 토크와 출력성능을 얻었으며, 배출가스 기준 또한 만족하였다. 전체적인 천연가스 연료 대체율은 70%이고, 주 사용영역에서는 약 76%의 대체율을 보였으며, 이로 인한 연료비용 절감효과는 전체 37% 및 주 사용영역에서는 40%를 얻었다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.246-250
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• 2010

12 리터급 경유엔진을 개조한 LNG 혼소엔진에 대해 출력, 연비 및 배출가스등의 성능을 평가하였으며 이를 바탕으로 LNG혼소 화물 자동차의 경제성을 분석하였다. 출력은 경유엔진에 비해 5% 정도 낮은 수준으로 평가되었으며 엔진효율은 경유의 경우 37.4%, LNG혼소의 경우 35.9%로 경유엔진의 경우가 다소 높게 나타났다. 배출가스는 탄화수소를 제외하고 PM, NOx, CO 및 $CO_2$는 LNG 혼소의 경우가 낮은 특성을 보였다. 경제성 비교를 위해 연료비용과 환경비용 관점에서 각각 분석하였으며 유가보조금 및 할인을고려할 경우에도 LNG 혼소 화물차의 경제성이 있는 것으로 분석되었다.

• 한국가스학회지
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• 제19권2호
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• pp.29-36
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• 2015

본 연구는 발전용 디젤 엔진을 천연가스/디젤 혼소 엔진으로 개조하기 위한 선행 연구로 1.5MW급 발전용 디젤 엔진을 대상으로 상용 프로그램인 GT-Power를 이용해 수치해석을 진행하였다. 흡기 포트에 천연가스 분사 장치를 추가한 수치해석 모델을 통해 기존 엔진에서 천연가스와 디젤을 혼소시킬 경우 엔진 성능에 미치는 영향과 특성에 대해 분석하였다. 엔진 속도 720RPM, 혼소율 0%~40%까지 5개 조건에서 수치해석을 진행했다. 연구 결과 혼합 연소 시 천연가스의 비율이 증가할수록 출력이 감소하는 경향을 보였으며 혼소율 40%에서 출력이 18.4% 감소하였다. 이에 따라 실험계획법(Design of Experiment)을 통해 연료 분사시기와 연료 분사 기간에 대한 영향을 분석했다. 또한 이러한 영향을 고려해 연료 분사시기와 분사기간을 최적화시켜 혼소 엔진 출력과 디젤 엔진의 출력을 비교하여 혼소엔진으로의 개조에 따른 엔진의 출력과 효율에 대한 변화를 정량적으로 도출하였다. 그 결과 혼소율 40%에서 엔진 출력은 8.55% 감소하여 최적화 이전에 비해 12.5%의 개선 효과를 보였다.

• 한국가스학회지
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• 제11권4호
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• pp.54-58
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• 2007

본 연구에서는 13L급 전자제어식 디젤 엔진을 혼소 엔진으로 개조하여 얻은 결과를 다루고 있다. 혼소 엔진 개조 후 차량의 출력, 연료경제성, 운전성 등을 파악하기 위하여 일정한 경로의 고속도로를 주행하였다. 개조된 차량은 최대 85%의 대체율을 가지며 500 km의 거리를 혼소 모드로 주행하였다. 차량의 주행성능은 디젤 모드의 경우와 거의 동일하였으나, 추월 가속성능이 약간 떨어지는 경향이 있었다. 엔진의 최대출력, 열효율, 배기가스 측정을 위하여 차량 시험과는 별도로 엔진 시험도 동시에 수행하였다. ND-13모드에서 배출가스 배출량 측정 실험을 수행한 결과, 산화촉매를 장착한 혼소모드에서의 배출가스 배출량은 디젤모드에서와 출력은 동일하게 유지하면서 K2006 규제를 만족함을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.28-33
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• 2015

2012년 7월부터 우리나라 천연가스 열량에 대한 기준이 기존의 표준열량제에서 열량범위제로 변경되면서 가정이나 산업체로 공급되는 가스 열량 변화가 가스기기 성능에 미치는 영향을 규명하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 특히 천연가스를 주 연료로 사용하는 열병합 발전용 엔진의 경우 이러한 열량 변화에 의해 엔진 성능 전반에 걸쳐 영향이 있을 것으로 예상된다. 따라서 이번 연구에서는 열량범위제를 고려한 CNG 열량 변화가 디젤-CNG 혼소엔진의 효율 및 연소특성에 미치는 영향에 대해 조사하였다. CNG 모사 연료의 발열량은 $10,400kcal/Nm^3$에서 $9,400kcal/Nm^3$까지 질소 가스를 CNG에 희석하는 방식으로 변경을 하였다. 우선 디젤연료의 분사시기와 혼소율을 80%로 고정한 조건에서 가스연료의 발열량 변화가 엔진 효율 및 출력 변화에 미치는 영향을 살펴보았으며, 열방출율 및 연소압력 등의 변화를 측정하였다. 실험 결과로부터 가스 열량이 낮아질수록 엔진 출력과 효율이 모두 감소함을 알 수 있었으며, 점화지연시간과 연소기간은 가스 열량 감소에 관계없이 일정하게 유지되는 반면 최대연소압력은 낮아짐을 볼 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.1-7
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• 2015

지구온난화와 화석연료 고갈 문제의 해결을 위하여 대체 연료 개발에 많은 노력을 하고 있다. 암모니아(NH3)는 수소와 마찬가지로 탄소를 포함하고 있지 않으면서 대표적인 수소 캐리어이다. 또한, 상온에서 0.6 MPa 정도의 압력을 가하면 액상을 유지할 수 있어 LPG 충전인프라를 그대로 사용가능한 장점이 있다. 본 연구는 암모니아를 가솔린과 함께 혼소시켰으며, 혼소 비율에 따른 엔진 성능을 비교하였다. 암모니아와 가솔린의 혼소를 위하여 가솔린 인젝터와 암모니아용 인젝터를 각각 사용하였으며, 암모니아는 액상으로 분사시켰다. 암모니아-가솔린 혼소 엔진의 최대 장점은 가솔린 대체량에 비례하여 이산화탄소 배출량을 크 게 감소시킬 수 있다는 것이다. 하지만 암모니아-가솔린 혼소율에 따라 연소가 불안정한 구간이 있었으며, 암모니아 혼소 비율 0.7 이상에서는 연소 불안정성 증가로 인해 토크와 NOx 배출량이 감소하고, THC 배출량이 급증하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.472-475
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• 2005

Genenrally, biogas contained methane contents of $40-75\%$, was made in anaerobic compost facilities, landfill site, etc. And it is very useful for gas engine as a fuel. So, many imported biogas engines for electrical generation, are installed and operating now at landfill sites and anaerobic compost facilites. And KIMM has studied on and developed biogas engines with the aids of engine maker and parts companies for several years. Some results are shown here.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.372-379
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• 2020

Ammonia-hydrogen dual-fuel engine is a way to reduce greenhouse gas emission because ammonia and hydrogen are carbon-free fuels. In ammonia-hydrogen dual-fuel engine, hydrogen is supplied to improve the combustion characteristic of ammonia. In this study, an ammonia reformer was developed to supply hydrogen for 10 kW class ammonia-hydrogen dual-fuel engine. Thermodynamic characteristic and catalyst were investigated for ammonia reforming. Heat transfer was important for high ammonia conversion of ammonia reformer. 99% of ammonia conversion was obtained when 10 LPM of ammonia and 610℃ of hot gas were supplied to the ammonia reformer.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.43-49
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• 2016

전 세계적인 천연가스 저열량화 추세에 따라 우리나라 천연가스 열량 기준이 기존의 표준 열량제에서 보다 유연한 열량범위제로 개선되었다. 이 같은 변화는 가정이나 산업체 전반에 걸쳐 가스기기 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이를 규명하고자 하는 연구가 필요하다. 특히 열병합 발전용 엔진으로 사용되는 디젤-CNG 혼소엔진의 경우 도시가스를 주 연료로 사용하기 때문에 발열량 변화는 발전 사업자의 수익성 확보와 연관되는 중요한 사안이다. 따라서 본 연구에서는 열량범위제 내에서 허용하는 CNG 발열량 변화가 디젤-CNG 혼소엔진의 배기특성에 주는 영향에 대해 조사하였다. 도시가스 발열량 변화를 모사하기 위해 열량 범위 상한선인 $10,400kcal/Nm^3$의 CNG 연료에 질소를 희석시켜 발열량을 $10,400kcal/Nm^3$에서 $9,400kcal/Nm^3$까지 변경하였다. 혼소율 80% 조건에서 디젤 연료 분사 시기는 16 CAD BTDC, 분사압력은 110 MPa로 고정하고 엔진회전수 및 토크는 1800 rpm/500 Nm으로 설정하여 시험을 수행하였다. 엔진시험 결과 발열량이 감소할수록 불완전연소가 증가하여 THC, $CH_4$ 및 CO 배출량은 증가하는 반면 NOx 배출량은 감소함을 확인하였다. 그리고 이 같은 결과를 바탕으로 배기 특성 변화에 대해 대응할 수 있는 방안에 대해 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.700-707
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• 2017

전 세계적으로 천연가스 시장에서는 천연가스의 저열량화 추세로 뚜렷하게 변화되고 있다. 이러한 추세는 국내의 천연가스 열량기준에 변화를 가져왔으며, 낮은 열량의 천연가스 도입으로 인해 현재 사용되고 있는 가스기기의 성능에도 변화가 있을 것으로 예측된다. 따라서 본 연구에서는 혼소엔진의 연소특성을 파악하기 위해 CNG 혼소율 변화를 이용하여 열효율, 도시평균유효압력 변동계수 및 열방출 특성을 고찰하였다. CNG 혼소율은 투입되는 연료의 총합 대비 공급되는 천연가스연료의 에너지로 계산하여 천연가스연료가 디젤연료를 대체하는 비율로 정의하였다. 엔진 실험조건으로는 공급되는 천연가스의 발열량은 $10,400kcal/Nm^3$이며, $1800rpm/500N{\cdot}m$의 엔진 운전조건에서 디젤연료의 분사시기는 BTDC $16^{\circ}CA$, 분사압력은 85 MPa로 설정하여 엔진의 성능 및 연소 실험을 진행하였다. 엔진 실험결과로 CNG 혼소율이 변화함에 따라 공급되는 디젤 연료량 역시 변화하고, CNG 혼소율이 증가할수록 디젤 연료량이 감소함으로써 점화에너지가 줄어들어 점화지연기간이 길어지는 연소특성을 나타내며, 이로 인해 엔진의 열효율과 출력도 감소하는 경향을 보였다. 그러나 연소안정성은 5% 미만으로 안정적인 엔진의 연소상태를 보여 실험의 신뢰성을 확보할 수 있었다.