• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.962-973
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• 2017

대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 이용하여 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후처리 시스템 등의 연구를 통하여 차량 배기가스 및 온실가스를 감소시키고자 노력하고 있다. 이에 본 연구에서는 각기 다른 차량기술이 적용된 휘발유, 경유, LPG를 연료로 사용하는 7대의 차량을 대상으로 국내 외에서 법적시험모드로 사용되고 있는 도심모드, 고속모드, 급가 감속, 에어컨사용 및 겨울철 특성을 반영한 저온모드에서 온실가스의 배출특성을 확인하고자 하였다. 사용연료에 관계없이 대부분의 온실가스는 저온인 Cold FTP-75 모드에서 가장 안 좋은 결과가 나타나는 경향을 가지고 있다. 각 차량별 온실가스 증가 요인으로는 가솔린 차량인 A차량(2.0 MPI)과 B차량(2.4 GDI)에서는 최고속 및 급가 감속, 에어컨 사용, 저온 조건의 순인데 비해 E차량(1.6 T-GDI)은 에어컨 사용, 최고속 및 급가 감속, 저온 조건의 순이다. G차량(LPLi)은 에어컨 사용, 저온, 최고속 및 급가 감속 조건의 순으로 가솔린 차량과 다른 특성을 가지고 있다. 경유 차량에 있어서는 A차량(2.0 w/o DPF)과 B차량(2.2 w/ DPF)은 최고속 및 급가 감속, 에어컨 사용, 저온 조건의 순이었고, F차량(1.6 w/ DPF)은 저온, 에어컨 사용, 최고속 및 급가 감속 조건의 순으로 확인되었다. 따라서, 각 연료별로 배출가스 저감 기술을 다르게 적용하여야 효과적인 방법이라고 할 수 있겠다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.874-882
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• 2017

국내 외에서 대기오염에 대한 관심이 점점 증가함에 따라 자동차 및 연료관련 분야의 연구자들은 새로운 엔진설계, 향상된 후처리장치, 청정연료 그리고 연료품질향상을 통해 자동차의 배출가스 감소를 위하여 지속적으로 노력해 왔다. 따라서, 본 연구에서는 자동차의 증발가스와 성능, 환경성에 대해 살펴보고자 하였으며, 연료의 옥탄가 향상제로 쓰이는 바이오 에탄올, 바이오 부탄올, 바이오 ETBE (Ethyl Tertia ry Butyl Ether), MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether)가 환경에 미치는 문제점에 대해 살펴보고자 하였다. 주로 휘발유의 옥탄가 향상제로 쓰이는 바이오 에탄올, 바이오 부탄올, 바이오 ETBE, MTBE가 휘발유 연료 특성 중 증발가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았으며, 바이오 연료 특성에 대한 가솔린 자동차의 가속 및 동력 성능을 살펴보았다. 실험결과 증발가스는 최대 1.04g/test로 모든 시험 연료가 국내 배출가스 기준에 부합함을 알 수 있었으며, 원료에 대한 증기압 측정 결과 바이오에탄올 15kPa, 바이오 부탄올 1.6k Pa로 E3급 연료 제조 시 바이오 부탄올 함유량을 늘리면 증기압과 증발가스 또한 낮게 나타났다. 또한, 바이오 연료의 종류에 따라 유사한 가속 및 동력 성능을 나타내었으며, 바이오 부탄올과 바이오 에탄올 비교시 가속 성능이 약 3.9%, 출력은 0.8% 개선되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권4호
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• pp.351-358
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• 2015

세계적인 배출가스 규제의 강화와 함께 화석 연료의 매장량 감소와 유가 상승은 새로운 엔진 기술 개발을 촉진시켰다. 가솔린 직접 분사(GDI; Gasoline Direct Injection) 엔진은 연료를 직접 연소실에 공급하고 정밀한 연소제어를 통해 공연비가 희박한 혼합 상태에서도 연소가 가능하게 하였는데, 이러한 방식은 기존 포트 분사 엔진보다 연비와 출력을 모두 향상시킬 수 있다. 하지만 GDI엔진은 디젤 엔진의 경우와 마찬가지로 soot 발생률이 높아짐에 따라 입자상 물질의 배출이 증대되는 문제를 안고 있다. 이러한 문제를 해소하고자 본 연구에서는 가솔린 입자상 물질 필터(GPF; Gasoline Particulate Filter)를 개발하여 입자상 물질의 배출정도를 저감시키고자 하였다. 필터의 설계 효율에 따라 3가지의 Metal foam 필터와 단일 Metal fiber 필터를 실험에 적용하여 PM과 PN의 저감률을 비교하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.171-178
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• 2014

From now on, in order to meet more stringer diesel emission standard, diesel vehicle should be equipped with emission after-treatment devices as NOx reduction catalyst and particulate filters. Urea-SCR is being developed as the most efficient method of reducing NOx emissions in the after-treatment devices of diesel engines, and recent studies have begun to mount the urea-SCR device for diesel passenger cars and light duty vehicles. That is because their operational characteristics are quite different from heavy duty vehicles, urea solution injection should be changed with other conditions. Therefore, the number and diameter of the nozzle, injection directions, mounting positions in front of the catalytic converter are important design factors. In this study, major design parameters concerning urea solution injection in front of SCR are optimized by using a CFD analysis and Taguchi method. The computational prediction of internal flow and spray characteristics in front of SCR was carried out by using STAR-CCM+7.06 code that used to evaluate $NH_3$ uniformity index($NH_3$ UI). The design parameters are optimized by using the $L_{16}$ orthogonal array and small-the-better characteristics of the Taguchi method. As a result, the optimal values are confirmed to be valid in 95% confidence and 5% significance level through analysis of variance(ANOVA). The compared maximize $NH_3$ UI and activation time($NH_3$ UI 0.82) are numerically confirmed that the optimal model provides better conversion efficiency of $NH_3$. In addition, we propose a method to minimize wall-wetting around the urea injector in order to prevent injector blocks caused by solid urea loading. Consequently, the thickness reduction of fluid film in front of mixer is numerically confirmed through the mounting mixer and correcting injection direction by using the trial and error method.

• 대한교통학회지
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• 제33권1호
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• pp.40-49
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• 2015

본 연구에서는 실차 실험을 통해 연료차단구역에서의 관성주행 시 연료소모량변화와 속도변화를 통해 주행 특성을 분석하고, 연료차단구역의 효과를 분석하고자 하였다. 이를 위해 인천시 지역을 대상으로 2-8% 내리막 경사 13개 지점을 실험대상지역을 선정하여 실차실험을 수행하였다. 내리막 경사를 일반주행, 관성주행 2가지 방법으로 반복 주행하고, 주행하는 동안 차량정보저장장치로부터 수집된 실시간 연료소모량, 속도, 엔진회전속도 등의 차량상태를 비교 분석하였다. 13개 내리막 구간에서 관성주행 시 절감되는 연료소모량은 일반주행 시에 비해 최소 24% 최대 78%까지 절감되는 것으로 나타났다. 주행실험구간의 연장은 평균 500m 정도로 실제 해당구간을 통과하는 동안 절감되는 연료량은 최대 30cc정도로 개별차량이 특정구간을 관성주행 함에 따라 얻는 비용차이는 크지 않을 수 있으나, 해당구간의 교통량을 고려할 때 무네미로 3구간의 경우 439m 구간에 대해 연간 356억 원의 연료비를 절감할 수 있을 것으로 분석되었다. 또한 절감된 연료소모량에 따른 오염물질 배출과 관성주행으로 인한 교통안전 향상까지 감안한다면 더 큰 편익을 기대할 수 있다.

• 한국대기환경학회지
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• 제25권2호
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• pp.154-166
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• 2009

In this study, 1-hour integrated $PM_{2.5}$ mass and chemical composition concentrations were monitored at the St. Louis-Midwest Supersite in Illinois. Time-resolved samples were collected one week in each of June 2001 (22 June to 28 June), November 2001 (7 November to 13 November), and March 2002 (19 March to 25 March). A total of 427 samples were collected by CAMM (continuous ambient mass monitor) and 15 compounds were analyzed by AAS, PILS (particle-into-liquid sampler), and TOT (thermal optical transmittance) method. PMF was applied to identify the sources and apportion the $PM_{2.5}$ mass to each source for highly time resolved data. In addition, the nonparametric regression (NPR) was applied to identify the predominant directions of local sources relative to wind direction. Also, this study performed compare the NPR analysis and location of actual local point sources at the St. Louis area. The PMF modeling identified nine sources and the average mass was apportioned to gasoline vehicle, road dust, zinc smelter, copper production, secondary sulfate, diesel emission, secondary nitrate, iron+steel, and lead smelter, respectively. These results suggested that this study results will be help for $PM_{2.5}$ source apportionment studies at similar metropolitan area, establish $PM_{2.5}$ standard, and establish effective emissions reduction strategies in Korea.

• 환경정책연구
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• 제14권2호
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• pp.73-99
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• 2015

노후경유자동차 조기폐차 보조금 지원 제도는 수도권 대기질 개선을 위해 시행된 제도로 노후된 차량일수록 더 많은 대기 오염물질을 배출하는 노후경유 차량에 대해서 조기폐차 보조금 지원을 통해 노후차량을 조기폐차 하도록 유도하여 수도권 대기질을 개선하는 데 목적이 있다. 조기폐차 보조금 지원 제도의 성과분석으로 오염물질 삭감량을 산출하였고 환경개선편익과 조기폐차 비용을 적용한 비용-편익 분석의 결과로 세 지역모두 순편익이 발생할 정도로 오염물질 배출삭감량 효과가 크고 제도 시행의 타당성이 있다. 조기폐차 보조금 지원율은 현행 차량가액의 80%로 차종별 상한액 범위 내에서 지원하고 있어 조기폐차 유도효과 확대를 위해 지원율을 높여도 그 효과에는 한계가 있다. 따라서 더 많은 노후경유 차량의 조기폐차 유도를 위해서는 보조금 지원율뿐만 아니라 상한액도 함께 인상되어야 한다. 한편 보조금 지원율과 상한액이 증가하면 노후경유차량 조기폐차 유도효과가 더 커지겠지만 보조금 재정의 한계를 고려할 때 보조금 규모 대비 조기폐차 대수의 효율도 감안해야 하므로 단계적으로 보조금 지원율과 상한액 인상과 함께 연식별로 지원율을 차등하여 더 오래된 차량에 대해서는 지원율을 높이는 것도 좋은 방안이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.163-170
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• 2016

디젤 자동차의 배기가스 규제는 매년 지속적으로 강화되고 있다. 최근 HC, CO, NOx, PM에 대한 배기 규제는 매우 엄격한 기준을 적용하고 있다. 향후에는, 입자상 물질의 수량규제로 더욱 강화될 것으로 예상되고 있다. 이에 따라, 현재 대부분의 디젤 차량은 PM 저감을 위해 배기후처리징치(DPF)를 적용해 왔다. 엔진의 주행거리가 증가함에 따라, 엔진 배기가스에 포함된 재와 soot이 DPF내부에 축적된다. 축적된 재와 soot은 DPF 손상이나 엔진 성능 악화의 원인이 된다. 그러므로 효율적인 DPF의 클리닝은 엔진관리 측면에서 매우 중요한 부분이다. 만약 엔진이 주기적 클리닝을 통해 관리가 잘 된다면 엔진의 출력과 연비를 개선하고, 유지관리 비용을 절감할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 DPF 내부에 누적된 재와 soot을 효과적으로 클리닝 할 수 있는 고효율 DPF 클리닝 방법 및 장치의 개발을 수행하였고, 그 결과를 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제17권1호
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• pp.7-12
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• 2013

자동차 배기가스 규제가 강화됨에 따라 천연가스에 수소를 첨가하는 수소-천연가스 혼합연료(HCNG)를 기존의 압축천연가스(CNG) 엔진에 적용하려는 많은 연구들이 진행되고 있다. 그러나 수소의 높은 연소 속도로 인한 역화, 조기착화, 노킹(knocking) 등의 이상연소 발생 가능성은 엔진의 가열 또는 열효율 및 출력의 저하를 야기하는 문제점이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 CNG 연료에 수소를 일정 부분 혼합한 HCNG 연료를 기존의 CNG 엔진에 적용하여 희박연소 한계 확장을 통해 연소 성능 개선을 확인하고, CNG와 HCNG 연료의 노킹 특성을 파악하고자 하였다. 공기과잉율의 변화에 따른 노킹 발생 조건을 관찰함으로써 HCNG 연료의 적용성 및 노킹마진을 평가하고자 하였다. HCNG 연료 사용 시 최적운전조건에서 노킹 문제없이 엔진을 운전할 수 있었으나 노킹이 일어날 수 있는 가능성이 높아져 이에 대한 대비가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2020년도 추계학술대회
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• pp.161-162
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• 2020

전 세계 주요 선진 항만에서는 AI, 빅데이터, 자율주행자동차, 커넥티드카 등 4차 산업기술과 ICT 기술을 활용하여 항만의 효율성 증가, 항만 내 오염물질 배출 저간 등 환경규제에 대비하고 있다. 그리고 3D 업종 기피 등으로 인한 인력 감소의 문제를 해결하기 위해 완전무인자동화 터미널 개발에 투자하고 있다. 그러나 국내 항만에서는 선진 기술 도입이 늦어지고 있으며 그로 인한 항만 효율성이 떨어지고 있다. 또한 항만 안전사고 문제도 빈번하게 발생하여 항만 마케팅에도 심각한 영향을 미치고 있다. 이에 각 우리나라 컨테이너 터미널 별 특성과 유형을 분석하고 그에 맞는 자율협력주행 도입요인을 5개의 대분류 요인과 15개의 중분류 요인으로 분류하였다. 계층적으로 분류된 도입요인은 선사, 항만공사, 컨테이너 터미널, 관계 부처 등에 근무하는 종사자를 대상으로 설문 조사를 실시할 예정이다.