| 초록 |
지난 40여년동안 신연소기술은 질소산화물(NOx; Nitrogen oxides) 및 입자상물질(PM; Particulate Matters)의 동시 저감 가능성으로 실용화를 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 본 연구에서는 단일연료를 기반으로한 신연소기술(HCCI; Homogeneous charge compression ignition, PCCI; Premixed charge compression ignition)과 다중연료를 기반으로한 신연소기술 (DF-PCCI; Dual-fuel premixed charge compression ignition)을 동일한 연구용 단기통엔진 상에 서 연소, 배기, 효율특성에 대한 비교평가를 수행하였다. 연구결과 모든 신연소기술들은 연소과 정 중 질소산화물과 입자상물질 생성을 동시에 억제할 수 있음이 확인되었다. 그러나 단일연료 신연소기술의 경우 연소상 제어(Combustion phase control), 저부하 영역에 국한된 운전영역, 다량의 미연탄화수소(UHC; Unburned hydrocarbon) 및 일산화탄소(CO; Carbon Monoxide) 배출 문 제 등이 연소기술의 실용화를 위하여 극복해야 하는 과제로 평가되었다. 반면, 다중연료 신연소 기술의 경우 반응성이 서로 다른 이종간 연료를 사용함으로써 연소상제어가 원활하여 도시열효 율(ITE; Indicated thermal efficiency)을 일반디젤연소(CDC; Conventional diesel combustion) 에 준하는 수준으로 개선할 수 있으며, 단일연료 신연소기술에 비하여 배기재순환 의존도를 낮 출 수 있어 고부하 방향으로 운전영역을 확장하는데 매우 유리하다. 또한 저반응성 연료로 탄소 비율이 낮은 천연가스를 사용하게 될 경우 연소 후 배출되는 이산화탄소 배출량을 획기적으로 저감 수 있는 가능성을 확인하였다. 그러나 다중연료 신연소기술에서 발생하는 미연탄화수소 및 일산화탄소 배출 수준은 일반디젤연소에 비하여 여전히 높다. 미연탄화수소에 포함된 메탄 (Methane)은 지구온난화지수(GWP; Global warming potential)가 이산화탄소에 비하여 22배 높아 주요 지구온난화가스(GHG; Greenhouse gas)로 인식되고 있다. 본 연구를 통하여 다중연료 신연 소기술이 고효율, 저탄소, 저배기(NOx, PM)를 달성할 수 있음을 확인하였으나, 일반디젤연소를 대체할 수 있는 연소기술이 되기 위해서는 탄화수소 배출 저감을 위한 연구가 선행되어야 할 것 이다. |
