43-43 2018 [추계학술대회]
| 제목 | 산소센서의 감지특성 향상을 위한 다공성 세라믹 보호층 개발 |
|---|---|
| 분야 | 재료 및 RECYCLE |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 이승태(현대케피코), 김경현(현대케피코), 이대건(현대케피코), 김정택(현대케피코) |
| Key Words | Oxygen sensor(산소센서), YSZ(Yttria Stabilized Zirconia), Porosity(기공도), Emission(배기가스), Reactivity(반응성) |
| 초록 |
강화되는 환경규제를 만족하기 위해서는 삼원촉매를 사용하여 배기가스를 효과적으로 정화함으로써 공연비를 이론 공연비가 되도록 제어할 필요가 있으며 이는 배기 후처리 시스템의 핵심이라고 할 수 있다. 하지만 엔진에서 배출되는 CO, HC, NOx를 정화하기 위한 공연비 범위는 극히 좁기 때문에 공연 비 제어를 실현하기 위해서는 배기관에 산소센서를 적용하여 실제 공연비를 검출함으로써 엔진 제어 장치에 의해 배기가스가 이론 공연비 상태로 유지되도록 제어해야 한다. 산소센서의 원리는 대기 측과 배기가스 측의 산소 농도(분압)차에 의해 농도가 높은 대기 측에서 낮 은 배기가스 측으로 산소 이온이 이동함에 따른 기전력을 활용하는 것으로 엔진 제어 장치가 이 정보 를 활용하여 배기가스 상태가 농후한지, 희박한지 판단하게 된다. 일반적으로 차량에서는 시동 초기에 가장 많은 배기가스가 배출되기 때문에 즉각적인 공연비 피드백 을 위해서는 산소센서의 초기 반응성이 가장 중요한 성능인자로 인식되지만 기존의 연구들은 엔진 제 어 장치를 활용하여 효율적으로 센서소자를 가열함으로써 센서소자 활성화 시간을 단축하였을 뿐, 배 기가스 내 산소 이온에 대한 반응성 향상을 통한 감지 성능 개선이라는 목적과는 잘 부합되지 않는다. 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 산소센서의 감지 성능 향상을 목적으로 고온/고압의 환경에서 감 지부의 반응성 향상을 위하여 탄소 및 고분자 미세구 공극제를 활용하여 기공층 증대 및 개선을 진행 하였으며, 기공도 및 미세구조 측정을 통해 배기 상태에서의 산소 농도 변화에 대한 산소센서 신호 변 동을 예측하였고, 이 결과를 실제의 산소센서 신호 측정결과와 비교함으로써 산소센서 응답 특성 결과 에 대한 타당성도 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서는 산소센서의 감지부 기공층 개선을 통한 반응성 증대 가능성을 확인하였으 며, 향후 본 결과를 바탕으로 기계적 강도가 우수한 다공성 보호층 제조 기술에 대한 연구를 진행할 예정이다. |
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