| 초록 |
탄소중립 전환 가속화에 따라 수소, 암모니아, 메탄올, 합성연료(e-fuels)와 같은 대체연료 내연기관의 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 배기재순환(EGR)은 질소산화물(NOx) 저감에 효과적인 대표적 연소제어 기술이지만, 대체연료 적용 시 내구성, 내식성, Fouling, 시스템 최적화 등 새로운 과제가 발생한다. 본 연구는 대체연료 조건에서 EGR 밸브와 쿨러의 적용성을 검토하고 성능 향상 및 소재 개선 방안을 제안한다. H2-Engine은 냉각 EGR로 NOx를 효과적으로 억제할 수 있으나 밸브 응답성과 열충격 내구성이 핵심 과제이며, Ammonia Dual-Fuel 엔진은 적정 EGR 도입 시 NOx 저감이 가능하지만 연소 안정성 저하, N2O/NH3 슬립 문제가 발생해 고기밀 밸브 구조와 소재 개발이 필요하다. Methanol Engine은 개미산 응축으로 인한 저온 부식 위험이 커 고내식 스테인리스강 및 니켈계 합금 적용이 요구되며, 합성연료는 입자상 배출은 적지만 NOx 저감을 위한 EGR 냉각 최적화와 침적 관리가 여전히 중요하다. 이를 해결하기 위해 본 연구는 High & Low Pressure EGR Loop, EGR Valve Control, Water Cold(고부하) & 비냉각(저부하*냉간) EGR 스위칭 운전, MPC·AI 기반 동시 제어 전략을 제시하고, SUS439/444와 같은 페라이트계 스테인리스강, Ni계 브레이징 합금, CrN·DLC 코팅 등 소재 개선안을 검토하였다. 연구 결과는 대체연료 내연기관용 EGR 시스템 개발을 위한 가이드라인으로 활용 가능하며, 친환경 운송차량 및 선박 응용에서 효율 향상, 배출 저감, 장기 내구성 확보에 기여할 것으로 기대된다. |
