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압축 점화 엔진의 대체 연료로서 디메틸에테르(DME)의 가능성

전문가 제언: ○ DME(Dimethyl Ether)는 일산화탄소와 수소를 합성하여 얻는 에너지로서, 천연가스, 석탄, 바이오매스 등 여러 원료로 제조할 수 있는 합성연료다. 발전용 청정연료를 시작으로 검댕이 없는 자동차용 연료, 산업용로 가스 등으로 이용된다. 또한 연료전지 등의 수소 원으로 이용될 수 있으며 연료전지 자동차 등에도 이용이 기대된다. DME는 천연가스, 석탄에 비하여 수송이나 저장이 용이하고 성질이 유사한 프로판가스(LPG)의 기존 인프라를 이용할 수 있는 이점이 있다. 현재 대량으로 염가 공급이 가능한 제조기술을 목표로 보급 촉진이 추진되고 있다.

○ DME는 탄소가 결합되지 않은 조성을 가지고 있으며 세탄가(자기착화특성)가 높아서 디젤 연료를 대체할 수 있는 최적 연료 중 하나이다. 연소하여도 배기가스에서 흑연이 발생하지 않으며 착화성이 양호하고 정숙한 운전이 가능하며, 또한 산성비의 원인이 되는 유황산화물도 발생하지 않는 등 환경부하가 아주 적은 클린 에너지이다.

○ 본고는 압축착화 엔진의 디젤연료의 대체 연료로서 DME의 기술적 가능성을 검토한 것이다. DME는 높은 세탄가와 낮은 자동착화온도를 가지고 있으며 간단한 화학구조와 산소함량이 높아서 엔진에서 흑연이 나오지 않는다. DME의 연료분사는 기존의 기계적인 시스템과 현재의 커먼-레일 시스템을 사용할 수 있으나 부식을 방지하고 낮은 윤활성을 극복하기 위해 표준시스템의 일부 개조가 필요하다. DME는 쉽게 증발되고 밀도가 낮다는 특성이 있어도 DME의 분사 특성을 압축착화엔진에 적용할 수 있어 대체 후보 연료로 정당성이 있다고 설명하고 있다.

○ 에너지원의 다원화와 환경 부하가 적은 에너지로 부상하고 있는 DME를 활용하기 위해 가격 경쟁력이 있는 DME 합성기술이 국제적으로 개발 실용화되고 있다. 우리나라도 한국가스공사, SK, 대우 등에서 촉매와 공정 개발 등에 활발히 참여하고 있으며 특히 한국가스공사는 일일 10톤 규모의 DME 생산 실증 플랜트를 건설 중에 있다. 본고는 DME를 왕복착화엔진에 적용하려는 그간의 연구결과를 종합한 것으로 DME 생산과 활용에 이용이 기대되는 자료이다.

저자: Constantine Arcoumanis, Choongsik Bae, Roy Crookes, Eiji Kinoshita
자료유형: 학술정보