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디젤과 수소 이중연료엔진의 저부하 연소특성

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○ 자동차의 유해 배기가스 배출을 방지하기 위해 희박혼합기, EGR (exhaust gas recirculation), 촉매변환기 등을 사용하여 현재의 법규를 충족시키고 있으나, 보다 근본적인 대책은 화석연료 대신에 수소를 사용하는 것이다. 수소는 기존 엔진의 큰 구조변경 없이 사용가능하고, 양적이나 경제적인 면에서도 대체 가능하기 때문에 미래의 에너지원으로 많은 관심이 부각되고 있다.

○ 디젤엔진의 저 부하 운전 시 수소를 대체연료로 사용할 수 있다. 그러나 수소는 디젤보다 자동점화온도가 높기 때문에 직접 디젤엔진에 적용할 수 없고, 보통 농축하거나 유도화하여 사용한다. 이와 같은 이중연료 엔진의 연소특성을 조사하기 위하여 단일 실린더 디젤엔진에 수소연료를 사용하여 실험하였다.

○ 시험조건은 엔진부하를 19Nm, 속도는 2000rpm으로 일정하게 유지하고, 수소는 21.4, 36.2 및 49.6 리터/분의 3가지 유입조건으로 비에너지 소비율, 지시 효율 및 실린더 압력을 조사하였다. 저 부하 운전에서 수소유량이 증가하면 SEC (specific energy consumption)가 높아지고 효율이 떨어지고 디젤연료비율이 충분하면 연소가 쉽게 이루어지고, 수소함유율이 적을수록 연료감소율이 빨라지게 된다.

○ 도요타는 1회 충전으로 주행거리 500㎞, 충전시간 3분 등 상용화기술을 확보하고, BMW와의 협력을 통해 성능과 신뢰성을 더욱 높이고, 비용을 낮추어 2015년부터 수소연료 전지차(FCV) 판매를 시작할 계획이다. 또한 르노닛산, 다임러, 포드가 수소연료 전지차 개발에 협력하고, 벤츠, GM 등도 2015년 수소연료 전지차 양산을 준비하고 있다.

○ 현대차는 1회 수소충전으로 최대 594㎞까지 주행하고 ℓ당 27.8㎞의 연비를 내는 수소연료전지차를 개발하고 지난 2월 세계 최초로 울산공장에서 투싼 수소연료 전지차 양산에 들어갔으며, 코펜하겐 시에 15대를 공급하여 관용차로 운영할 예정이다. 국내에도 수소가스 충전소를 설치하고 이중연료 엔진을 개발하여 상용화를 촉진할 필요가 있다.

저자: W. B. Santoso, R. A. Bakar, A. Nur
자료유형: 학술정보