• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.23-28
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• 2011

To secure basic data for intake port design, effects of a port masking on the part load performance were investigated in a 4 valve SI engine. For this purpose, 9 kinds of masking, which have different shapes and masking ratio, are applied to the engine intake system. The characteristics of the performance were estimated through mixture response test at various engine load and speed. The results show that NOx emission, one of indexes for stratification, increases considerably in spite of retarded spark timing due to the stratification which is caused by unequal flow distribution between the two intake ports. The mechanism of stratification by masking is different from axial stratification and the fuel entering through masked port plays a very important role in this stratification process. In conclusion, the port masking method could be easily applied to engine intake system and be very effective for inducing the stratified charging without the change of port design.

• 한국가스학회지
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• 제26권6호
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• pp.24-29
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• 2022

이 논문은 LPG 자동차의 캠축베어링 시일의 오일누설, 컴퓨터커넥터 핀 손상에 의한 접촉불량, 베이퍼라이저 배부불량으로 인한 고장사례에 대하여 현상을 분석, 연구한 것이다. 첫 번째 사례는 실린더 헤드를 분해하여 확인한 결과 타이밍 시스템에서 가까운 엔진의 흡기캠축의 베어링과 시일의 조립부 손상으로 인해 이 부위로 엔진오일이 누설되는 것을 확인하였다. 두 번째 사례는 엔진컴퓨터로 공급되는 자동차의 시동을 제어하는 전원선의 커넥터 핀이 손상되어, 전원이 공급되지 않아 시동이 꺼진 것을 확인하였다. 세 번째 사례는 베이퍼라이저 내부에 이물질의 퇴적으로 인해 가스의 흐름이 원활하지 못하여 엔진의 부조화현상이 발생되었다. 결국, 베이퍼라이저에서 믹서로 적은 양의 가스를 공급하게 되고, 믹서의 스로틀 열림량을 제어하는 컴퓨터는 그 열림량만큼 공기를 공급하게 됨으로써 연소실에서 혼합기는 희박한 상태가 되어 엔진의 적정출력을 내지 못하는 것을 확인하였다. 따라서, 자동차가 최적의 운전조건이 될 수 있도록 자동차관련 시스템의 관리를 철저하게 해야한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.749-755
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• 2011

현재 상용되고 있는 CNG(Compressed Natural Gas) 엔진에서 천연가스 조성만 변경했을 때 엔진성능 변화를 실험적으로 규명하였다. 실험에 사용된 엔진은 6606 cc, 희박 연소, 공기 과급기가 장착된 타입이며, 점화 시기는 발열량 10454 kcal/$Nm^3$의 가스에 최적화하여 고정시켰다. 실험결과 LNG 발열량이 10454 kcal/$Nm^3$에서 9811 kcal/$Nm^3$과 9523 kcal/$Nm^3$으로 낮아질 때 출력의 경우 평균 3.2, 3.4 %(공연비 미 제어시 3.4, 4.7 %) 각각 낮아지고 열효율은 평균 1.1, 1.5 % 포인트(공연비 미 제어시 1.5, 2.1 % 포인트) 낮아지는 것으로 관찰되었다. 배가스의 경우, 발열량 저하에 따라 이산화탄소, 일산화탄소, 질소산화물의 배출 농도는 모두 감소하는 것으로 나타났으나 THC(Total Hydrocarbon)의 경우에는 일정한 경향이 보이지 않았고 변화량은 크지 않았다.

• 한국가스학회지
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• 제25권2호
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• pp.34-41
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• 2021

국내에서 사용되는 천연가스가 저열량화 되면서 발생할 수 있는 문제점에 대응하기 위해서는 국내 산업용 가스기기에 미칠 수 있는 문제점을 사전에 파악하고, 이를 기반으로 에너지의 효율적인 사용을 위한 대응방안이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 EURO-6 규제를 대응하는 희박연소방식의 천연가스 엔진을 이용할 경우, 저열량 가스의 도입으로 인한 엔진 출력성능과 효율의 저하 문제를 해결하기 위해, 실험을 토대로 한 구체적인 제어방안과 결과를 제시하고자 하였다. 전부하 운전조건인 1,400 rpm의 엔진 회전수에서 스로틀이 전부 개방된 전부하 조건과 정격운전조건의 엔진회전수인 2,100 rpm, 450 Nm의 토크 조건에서 점화시기로 대표되는 제어변수에 의한 개선효과 확인을 위해, 각 가스연료에 대해서 점화시기를 변경하여 열효율 및 배출가스특성을 파악하고 최적화하였다. 전부하조건에서 토크를 기준으로 가장 낮은 값을 보이는 순수메탄의 경우 기준 조건에서 약 2 CAD 정도 점화시기를 진각하면 NOx 배출의 큰 증가 없이 토크를 보상할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.474-481
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• 2018

친환경자동차의 보급 확대를 위한 정책수립과 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이나 아직까지도 내연기관이 차지하는 비중은 약 95% 차지하고 있다. 화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 이산화탄소 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성된다. 희박한 LNT(질소산화물 흡장촉매)와 urea-SCR(선택적인촉매환원장치)는 디젤엔진에서 질소산화물을 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 선택적인촉매환원장치의 촉매에 포함됨 조촉매의 영향을 파악하는 것이다. 망간-선택적인촉매환원장치의 질소산화물 저감 성능이 가장 우수하였으며, 망간 이온과 Zeolyst의 Al과의 이온교환이 잘 되었고, 활성화 에너지가 낮아 반응 속도가 빨라짐에 따라 질소산화물 저감 성능이 향상되었다. 7Cu-15Ba/78Zeolyst SCR 촉매의 질소산화물 저감 성능은 200도에서 32%, 500도에서 30%를 나타내며 가장 높은 성능을 나타내었고, 조촉매로 첨가된 산화바륨의 질소산화물의 흡장 물질이 Cu-SCR 촉매에 잘 분산되어 있고 Cu-SCR 촉매의 환원 반응과 더불어 산화바륨의 추가적인 질소산화물 저감 성능이 영향을 끼쳤기 때문이다. 7Cu-15Ba/Zeolyst SCR 촉매는 3종 촉매 중 열적 열화에서 내구성이 강하였다. 열적 열화에 따른 동종 성분 산화구리가 이동하여 응집되는데, 산화바륨이 주촉매 산화구리 입자의 응집을 감소시켰기 때문이다.

• 청정기술
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• 제22권4호
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• pp.211-224
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• 2016

가솔린 자동차의 내연기관 배기가스 처리를 위한 촉매로 삼원촉매가 널리 사용되고 있다. 반면 디젤 자동차의 배출 오염 물질 처리를 위해서는 다양한 기술들이 연구개발되고 있다. 디젤 자동차의 특징인 희박연소 조건에서 발생하는 질소산화물의 저감과 제거를 위해 티타니아에 담지된 바나듐 촉매가 상용화되어 있다. 바나듐 촉매를 이용한 질소산화물 저감기술은 암모니아를 환원제로 이용함으로써 대형 디젤 차량에 효과적으로 적용할 수 있다. 최근 활발하게 연구개발이 이루어지고 있는 구리가 이온 교환된 제올라이트 촉매는 초고연비 자동차 개발의 필수 기술로 인식되고 있다. 본 총설에서는 디젤 엔진의 배기가스 중 질소산화물을 효과적으로 제거하기 위한 후처리 기술 중 하나인 암모니아를 이용한 선택적 촉매 환원 반응의 촉매로 사용되는 구리가 이온 교환된 제올라이트 촉매와 관련한 최근 연구개발 동향을 소개하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.52-58
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• 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.